趙亞楠 唐 明 佟永祥 孫赫雄 高 明

哈爾濱工程大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150001

在高校研究型大學(xué)、精英教育及國家卓越工程師培養(yǎng)計劃的大背景下，用于培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的工程實踐課程將傳統(tǒng)金工實習(xí)課程“學(xué)習(xí)工藝知識，提高動手能力”的目標與任務(wù)，提升為定位于學(xué)校人才培養(yǎng)目標下的大學(xué)生 “大工程意識和工程綜合素質(zhì)”的工程訓(xùn)練課程。而數(shù)控加工技術(shù)在冷加工技術(shù)發(fā)展中成為未來的主流方向，因此數(shù)控加工訓(xùn)練單元課程在工程實踐課程中占有重要地位。通過數(shù)控加工訓(xùn)練使學(xué)生了解數(shù)控技術(shù)的發(fā)展情況，學(xué)習(xí)數(shù)控加工工藝知識及基本的操作技能，使學(xué)生了解數(shù)控加工相對于其他傳統(tǒng)加工方式，如普通車、銑的不同特點及優(yōu)缺點，讓學(xué)生掌握2W-H，即What(數(shù)控加工是什么？與其他普通機床的差別)，When(什么時候采取數(shù)控加工方式？加工范圍、優(yōu)缺點及成本意識)，How(如何用？不是使用機床，而是用到數(shù)控加工方式時要注意哪些工藝設(shè)計問題)。這些教學(xué)目標的實現(xiàn)應(yīng)由科學(xué)、優(yōu)化的教學(xué)過程及恰當?shù)慕虒W(xué)載體承載。

教學(xué)載體是貯存、攜帶教學(xué)信息的載體，是教師針對一定的教學(xué)目標，在相應(yīng)的教學(xué)策略指導(dǎo)下為傳遞教學(xué)內(nèi)容而設(shè)計編制的組合形式和形態(tài)。數(shù)控加工訓(xùn)練教學(xué)載體應(yīng)符合數(shù)控訓(xùn)練教學(xué)目標的設(shè)定，承載數(shù)控加工訓(xùn)練基本知識、基本技能，能夠培養(yǎng)學(xué)生基本的工程素質(zhì)。對教學(xué)資源、教學(xué)過程進行研究，對教學(xué)載體進行多元化、梯度化設(shè)計，可以使學(xué)生循序漸進掌握理論知識、基本工藝知識，使學(xué)生在訓(xùn)練中體會團隊協(xié)作及創(chuàng)新思想，加深學(xué)生對數(shù)控訓(xùn)練工藝知識的印象。

1 工程實踐之數(shù)控加工教學(xué)載體研究情況

目前，國內(nèi)各高校工程訓(xùn)練中心對工程實踐課程進行了多方面的研究。對數(shù)控加工教學(xué)模式、過程亦有相關(guān)研究，一些高校訓(xùn)練中心及高職高專院校提出以任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、項目教學(xué)方式等在數(shù)控訓(xùn)練中應(yīng)用以加強學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

貴州師范大學(xué)游明琳在《模塊化教學(xué)載體在數(shù)控加工技術(shù)教育中的應(yīng)用》中提出以“國際象棋”為產(chǎn)品實物進行教學(xué)設(shè)計。

清華大學(xué)教育研究院在《以項目為基礎(chǔ)的教學(xué)方法對提高大學(xué)生工程實踐自我效能的影響研究》中認為項目教學(xué)法有助于提高大學(xué)生工程實踐自我效能，但對具體的項目或項目指標、特點無詳細說明。另外其他高校也做了相關(guān)探索。

數(shù)控單元訓(xùn)練課程目前訓(xùn)練載體相對單一、訓(xùn)練內(nèi)容固化，學(xué)生專業(yè)性、差異性在訓(xùn)練中得不到體現(xiàn)，且教學(xué)過程、教學(xué)載體、考核承載的工藝性不夠強，因此要對教學(xué)載體進行研究與設(shè)計，使其符合課程培養(yǎng)目標。

2 教學(xué)載體設(shè)計原則

在訓(xùn)練課程中，學(xué)生客體存在較大的差異：參加實踐訓(xùn)練的學(xué)生分為機類、近機類及電類等不同專業(yè)，不同專業(yè)的學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容及訓(xùn)練難度要求不同，如機類學(xué)生比其他類專業(yè)學(xué)生教學(xué)深度、難度更大一些；而同一專業(yè)同一批學(xué)生在接受相同教學(xué)內(nèi)容、相同訓(xùn)練任務(wù)時也存在很大的差異，造成了部分學(xué)生“吃不飽”。因此，教學(xué)載體的設(shè)計要體現(xiàn)以下幾個原則。

(1)滿足不同專業(yè)學(xué)生的差異化需求：對機類，近機類、電類的訓(xùn)練載體進行不同難度、不同工藝要求的設(shè)計。(2)教學(xué)載體要由淺入深，符合學(xué)生認知規(guī)律，以便學(xué)生盡快掌握。(3)教學(xué)載體多元化設(shè)計。(4)教學(xué)載體能夠加強學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的地位，培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新意識。(5)教學(xué)載體能使教學(xué)資源充分利用、優(yōu)化教學(xué)資源。

3 數(shù)控加工技術(shù)特點及工藝內(nèi)容

數(shù)控加工技術(shù)作為先進制造技術(shù)的主流方向，與傳統(tǒng)的機械加工方式有很大區(qū)別。分析數(shù)控加工的主要特點及可能在教學(xué)中得到解決、體現(xiàn)的途徑見表1。

表1

受實踐教學(xué)時間、教學(xué)條件及學(xué)生對象限制，重點選擇以下幾項可實現(xiàn)的典型內(nèi)容作為教學(xué)載體設(shè)計內(nèi)容。

(1)復(fù)雜型面加工：如復(fù)雜曲面。(2)加工精度高，表面粗糙度好，一致性好。(3)效率高、一次裝夾，多工序加工。(4)變螺距螺紋加工。

此外，數(shù)控加工基本的工藝內(nèi)容，如工序的劃分、加工順序的安排、數(shù)控加工工序與普通工序的銜接、刀具走刀路線、進退刀路線、定位與夾緊、數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫等，可以將其中部分內(nèi)容滲透到教學(xué)與訓(xùn)練中，如刀具走刀路線、進退刀路線及數(shù)控加工技術(shù)文件的編寫等；而對于復(fù)雜的內(nèi)容，如數(shù)控加工工序與普通工序的銜接、相同零件在數(shù)控加工與普通加工方式上的異同，則需做更深入的教學(xué)載體設(shè)計與研究。

4 教學(xué)載體設(shè)計的初步想法

按上述分析，擬初步設(shè)計的教學(xué)載體按訓(xùn)練難易度、工藝內(nèi)容復(fù)雜程序進行階梯化處理，即分為簡單工件(訓(xùn)練件)的工藝訓(xùn)練與復(fù)合工件(考核件)的工藝訓(xùn)練。

訓(xùn)練件以外輪廓加工為主，目的是使學(xué)生了解不同的刀具及其加工范圍與方法，使學(xué)生能快速理解、掌握基本數(shù)控加工工藝及編程指令。訓(xùn)練件程序由教師提供，學(xué)生分組輸入進行模擬與加工。訓(xùn)練件主要包括：階梯軸、錐面、球面、端面、螺紋(含變螺距螺紋)、切槽與工件的切斷加工等。同一零件，采用不同的編程方法、不同的進給路線，使學(xué)生在體會中學(xué)習(xí)。這一階段學(xué)生無需編程，但在其實踐訓(xùn)練時，會對程序內(nèi)容、機床基本操作、整個加工工藝流程有初步的了解與掌握，為后續(xù)復(fù)合工件的訓(xùn)練奠定基礎(chǔ)。

復(fù)合工件作為考核件訓(xùn)練，主要有以下幾種設(shè)想。

(1)復(fù)雜型面的外輪廓加工及切槽切斷訓(xùn)練，如葫蘆、子彈、手柄、酒杯、花瓶、保齡球等。體現(xiàn)數(shù)控機床加工復(fù)雜型面的能力及在一次裝夾完成外輪廓加工及自動切斷等多工序加工的特點。在加工中可采用主軸恒線速功能，體現(xiàn)數(shù)控機床主軸在加工過程中可隨工件直徑大小即時變速功能，使工件表面粗糙度趨于一致。(2)加工與普通車削訓(xùn)練相同的考核件，目的是以對比方式，讓學(xué)生了解相同零件數(shù)控加工與普通加工方式的差別，哪些工件或部位適于數(shù)控加工及對比表面粗糙度及機床加工精度等。(3)設(shè)計小型裝配體或組裝體載體，使小組成員每個人完成其中部分內(nèi)容，最后整合成整體。除了體現(xiàn)上述教學(xué)內(nèi)容，還可培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力，增加訓(xùn)練趣味性，達到培養(yǎng)目標。(4)學(xué)生自主創(chuàng)新、尋找實踐訓(xùn)練素材，使其以個人或小組形式以發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的思路完成訓(xùn)練載體的加工。

5 結(jié)束語

針對數(shù)控實踐教學(xué)應(yīng)承載的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)任務(wù)及存在問題進行分析，對教學(xué)載體提出階梯化設(shè)計的設(shè)想，可以優(yōu)化教學(xué)過程、更好地整合教學(xué)資源，充實訓(xùn)練內(nèi)容，符合學(xué)生由淺入深的學(xué)習(xí)規(guī)律，解決不同專業(yè)對課程要求的差異性，增加趣味性，更好地完成教學(xué)目標。教學(xué)載體的設(shè)想對其他實訓(xùn)課程亦會起到一定的借鑒作用。

[1]游明琳,鄭繼明,吳金平.模塊化教學(xué)載體在數(shù)控加工技術(shù)教育中的應(yīng)用[J].濟南職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2011,6(3):77-79.

[2]李勝強,雷環(huán),高國華,葉紅玲.以項目為基礎(chǔ)的教學(xué)方法對提高大學(xué)生工程實踐自我效能的影響研究[J].高等工程教育研究,2011(12):21-25.