楊洪斌
(閩西職業(yè)技術學院 機械工程系,福建 龍巖 364000)
基于西門子SHOP TURN/SHOP MILL技術的《數(shù)控機床編程與加工》課程改革再探索
楊洪斌
(閩西職業(yè)技術學院 機械工程系,福建 龍巖 364000)
《數(shù)控機床編程與加工》是高職機械類專業(yè)課程,近年來開展了教學改革,實踐中有利有弊。本文在原教改基礎上,在科技飛速發(fā)展、數(shù)控系統(tǒng)智能化大發(fā)展趨勢的背景下,詳細剖析教改重點,側重于研究教與學兩方面的問題,提出以西門子SHOP TURN/SHOP MILL技術為基礎應用新的教學方法,進行創(chuàng)新課程設計。
課程改革;西門子SHOP TURN/SHOP MILL;數(shù)控系統(tǒng)智能化
依據(jù)教育部對高職教育領域提倡“工學結合”的培養(yǎng)模式,閩院數(shù)控專業(yè)創(chuàng)建了教改課程《數(shù)控機床編程與加工》,經過這幾年實踐檢驗,取得了較好的成績,并暴露相關尖銳問題。隨著機械工業(yè)領域創(chuàng)新擴展,學生整體素質發(fā)生較大轉變的時代背景下,需要在原教改基礎上進行深化改革和創(chuàng)新。對這些問題的探討在全國高職院校中具有相當廣泛的代表性。
閩院數(shù)控專業(yè)教學團隊對課程體系各個階段都進行了構建及運行。期間暴露的問題歸納起來主要體現(xiàn)在教與學的兩方面。
(一)教師方面
1.教改思想觀念滯后
在課程內容改革中,關鍵在于真正理解教改“課程是教與學的方案”觀念。因此對參與教改的教師素質提出更高的要求:專業(yè)知識體系構架要完整扎實,專業(yè)技能實踐要高效,學科綜合素質要全面[1]。現(xiàn)實中教師自身專業(yè)知識面偏窄,駕馭跨學科領域能力不足,專業(yè)整體知識構造不扎實等問題比較突出。在面對全新的基于工作過程導向的項目式教學改革時無法抓住教改思想精髓,導致其在進行教改課程體系建設的過程中,容易出現(xiàn)對其他院校相同課程的生搬硬套的模仿[2]。
2.課程內容保守陳舊
高職學生培養(yǎng)應掌握相應的專業(yè)技能,還要具備扎實理論基礎。原教改中是基于工作過程來設置學習情境,即將以往的數(shù)門課程的內容知識打亂,根據(jù)各個學習情境所需的專業(yè)知識進行綜合編排,尤其是所編著的新教材在知識內容安排上,有“分”沒有“合”,有技能,沒理論知識支撐。該教材并沒有體現(xiàn)出高職技術型教育的本質要求。
3.教學考評體系不健全
現(xiàn)有的教學質量評估體系主要建立在學習工作過程中采取老師測評和同學互評的操作模式來進行;方案在實際操作過程中,常出現(xiàn)由于評估主體的主觀意愿過強的影響,教師評估工作量繁瑣且低效,學生之間由于人際關系學因素作祟,所取得的考評成績不能夠真正做到公正、客觀的反應學生真實的學習水平。
(二)學生方面
通常我們的教改重點側重于“教”這方進行改革,往往忽略了最主要的對應方——學生的感受與想法,還有對深化教學認識的關鍵切入點“學生自覺品質的形成規(guī)律”的認知存在嚴重的不足,主要體現(xiàn)在以下幾點。
1.生源及素質
2011年前,高考人多競爭激烈。之后生源大幅減少,院校招生困難,只得降低錄取分數(shù)、甚至出現(xiàn)文理兼招等方式來滿足招生計劃。直接導致數(shù)控專業(yè)的學生的學習素質普遍偏低,良莠不齊。
2.90后特質
90后高職生普遍存在的優(yōu)點主要體現(xiàn)在有上進心,有學習的愿望,容易學習新事物、接受新方式。自尊心和表現(xiàn)欲較強,創(chuàng)新意識比較強,可塑性強等。
缺點主要體現(xiàn)為:個體學生之間的文化基礎知識差別較大,大部分基礎較差,學習理論知識缺乏興趣。學習意志薄弱,自控能力和抗挫折能力較差。團隊協(xié)作意識普遍較差。
3.正確看待新生代特質
歷史客觀規(guī)律證明,對年輕一代的悲觀看法不可取。他們既有新時代環(huán)境下形成的明顯缺點,更要看到他們的優(yōu)點——時代特點!充分掌握和了解新生代特質,教師確立教書與育人合一,做到因材施教,有教無類。
(一)加強教育心理學研究
教學改革難點之一是深入學習教育心理學。原教改建設過程中,忽視了高等職業(yè)教育理論知識的支撐。教學團隊及成員對于教育心理學等教改基礎理論知識的學習和認知是相當薄弱,沒有進行系統(tǒng)的以教改為核心思想學習和領悟。比如我們教改過程中提倡的“做中學,學中做”,即是杜威(應用行為主義ABA專家)所提出并發(fā)展。
深入學習ABA的教學原理及訓練方式,結合當前學生學習能力、素質高低不齊的現(xiàn)實,特別是DTT中提示的技術、強化的選用方式,仍值得教師認真鉆研。
(二)導入新內容及技術
現(xiàn)行的教學內容中,并未體現(xiàn)行業(yè)新知識。在新生代學生面前,毫無學習興趣和動力可言。當代工業(yè)的變革倒逼職業(yè)教育的變革,目前應該積極導入的新知識主要為數(shù)控系統(tǒng)智能化。主要體現(xiàn)在兩個方面,一是數(shù)控系統(tǒng)操作編程的智能化。二是數(shù)控系統(tǒng)的適應性,使得機床具有一定的思維能力,能夠通過一定的二次開發(fā)自動對加工條件和環(huán)境的變化作出預警或調整。
智能化的數(shù)控操作系統(tǒng),可將機器語言變成可視化的圖形,即使不懂指令的人通過直觀的圖形指引也可以操作編程。西門子SINUMERIK 828D數(shù)控系統(tǒng)中所采用的SHOP MILL / SHOP TURN技術即是典型的代表[3]。它適合于當今新生代的學生素質良莠不齊、個性張揚的具體表現(xiàn),且簡便易學,充分激發(fā)學生的學習興趣。
(一)西門子SHOP MILL / SHOP TURN技術簡介
她們很容易找到了天倫廳之后,風雨居中和滌塵居之間,臨院墻之處有石屏遮掩的,處在涼亭中央的井臺。在進入涼亭前,她們看到身穿寶藍色長衫的蕭飛羽在滌塵居門前沉思。
SHOP MILL / SHOP TURN編程方式采用直觀易懂的程序編輯器和“虛擬動畫仿真”幫助框,將高級語言編程的靈活性和工藝循環(huán)編程的便利性相結合,克服了G代碼編程所帶來的各種不足之處。對于熟悉編程的技術人員更是節(jié)省了大量的編程時間和精力。
(二)基于西門子SHOP MILL/SHOP TURN學習情境的建立
以工作過程為導向,以典型零件為載體,采用建立與操作員水平相當且包含具體操作要求的工作計劃,來組織教學內容?,F(xiàn)在以一個典型階梯軸零件為例來詳細對比分析。
1.工作計劃總圖
圖1 西門子SHOP TURN編程流程總圖
如圖1所示,采用對話圖框式顯示總流程圖,單條步驟說明:示意簡圖+簡要關鍵文字提示,工作進程當前導向為明黃色框提醒,自上而下的順序流程明暗顯示,符合新生代學生的學習習慣,提高其學習興趣。
2.程序開頭
通過該對話框,可以很清楚、明白的了解到相關的參數(shù)應如何設置;此框相對是G代碼編程的開頭,即初始參數(shù)設置程序段。
3.輪廓車削
該對話框是加工軸類零件時候的第一步,具體每個參數(shù)設置都通過框中左圖動畫播放顯示,清楚明了。即車削加工出基準端面。
4.輪廓編輯
圖2 輪廓編輯器
圖形編輯器的使用如圖2所示:選用直線、圓弧、斜線等幾何要素繪制,按照對話框提示一步步順序畫下來即可。對于學習基礎差的學生而言,都能快速準確繪制。而在G代碼編程方式中,還易造成計算失誤,且往往很難尋找和判斷,修改程序極為不便。
5.粗加工切削
該圖文對話框是實時動畫演示所輸入的編輯參數(shù),及時可加入數(shù)控加工工藝知識:先粗后精、選刀原則等;做到既完整正確的做好零件加工,又高效、短時完成任務。還有就是機床相關的參數(shù)設置,即F、S、T等參數(shù)。以及粗加工的加工余量的設置。
6.精加工切削
在精加工對話框中,如上粗加工過程,只要講解精加工的相關知識和方法,教會學生如何選好恰當?shù)膮?shù),相關動畫演示恰好,可以更為直觀模擬參數(shù)的設置良否情況。
7.程序結尾
在該項對話框中,進行相應的程序收尾工作,如程序是否循環(huán)調用,還是有其他安排。都可以進行相應的對話設置。
8.仿真運行
調用內嵌西門子數(shù)控系統(tǒng)虛擬仿真模塊,可以快速檢測其對話式編程的全過程,如有忽略或遺漏的地方,系統(tǒng)在模擬過程中以報警的形式體現(xiàn)問題,并可以提示修改。G代碼編程方式,則要應用其他的數(shù)控虛擬仿真操作軟件(上海宇龍等),輸入程序進行仿真。過程繁瑣易錯。
(三)監(jiān)測與評估
在總工作計劃流程中遇到不合理的參數(shù)設置時,系統(tǒng)會自動報警終止執(zhí)行,提示學生錯誤位置,依據(jù)正確的原則和知識修改到合適的參數(shù)為止。教師在給予學生學習成績評估中,主要以查看數(shù)控系統(tǒng)智能仿真過程和結果為依據(jù),評測過程快捷簡便,評估成績客觀、有效。
(四)創(chuàng)建新學習情境
在原教改多個學習情境基礎上,每個學習情境可依據(jù)以上所述工作計劃圖1中所示各個部分,應用ABA教學方法進行多個知識點循環(huán)。具體過程如上文所示,不再贅述。每個學習情境中嵌套二重循環(huán),多個學習情境的最終組合成三重嵌套循環(huán),最終完成科學構建。
綜上所述,通過典型工件學習情境設計對比分析,西門子SHOP MILL/SHOP TURN 技術更適合新生代學生的學習,科技的創(chuàng)新,數(shù)控系統(tǒng)智能化大發(fā)展,促進了新觀念、教法的教學革命。
[1]劉昭琴.機械零件數(shù)控車削加工[M].北京:北京理工大學出版社,2011.
[2]周婉婉.職技高師高水平學科專業(yè)建設特征研究[J].職業(yè)技術教育,2011,(25):35~36.
[3]西門子R.SINUMERIK 840D/810D操作編程Shop Mill/Shop Turn簡明手冊[Z].德國,西門子公司,2001,(12):117~230.
2095-4654(2015)08-0152-03
2015-05-10
G423.07
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