駱 靜,幸晉渝

(成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院工程訓(xùn)練中心,四川 樂(lè)山 614000)

關(guān)鍵字：新工科;傳統(tǒng)本科;職業(yè)本科;數(shù)控加工;教學(xué)質(zhì)量

0 引 言

數(shù)控機(jī)床作為裝備制造業(yè)的關(guān)鍵性設(shè)備,其相關(guān)技術(shù)是支撐我國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展,實(shí)現(xiàn)裝備制造技術(shù)現(xiàn)代化的重要保障[1-3]。為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn),服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略和區(qū)域發(fā)展需求,推動(dòng)新型工科建設(shè)再深化、再拓展、再突破、再出發(fā),探索高校數(shù)控加工相關(guān)專業(yè)面臨的新形勢(shì)、新情況已迫在眉睫。同時(shí)“職業(yè)本科”已在各個(gè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院興起,而數(shù)控專業(yè)正是各個(gè)職業(yè)院校打造的重點(diǎn)專業(yè),作為傳統(tǒng)本科,必須做出改革以應(yīng)對(duì)“職業(yè)本科”的發(fā)展。

由于數(shù)控機(jī)床屬于大中型的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備,教學(xué)所需的臺(tái)套數(shù)也比較多,所以對(duì)于開(kāi)設(shè)數(shù)控加工相關(guān)專業(yè)的很多高校來(lái)說(shuō),購(gòu)買新設(shè)備的資金壓力較大。而升級(jí)老設(shè)備所需資金則要少得多,同時(shí)也能達(dá)到接近新設(shè)備的教學(xué)效果,不失為一種可行的辦法。以升級(jí)、全面維護(hù)和保養(yǎng)后的數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ),可以發(fā)展出許多新的教學(xué)項(xiàng)目,大大提升教學(xué)效果,跟上新時(shí)代、新工科的步伐。

在不增加任何建設(shè)成本的情況下通過(guò)教學(xué)環(huán)節(jié)優(yōu)化、教學(xué)流程優(yōu)化等措施僅僅能讓數(shù)控加工類課程的教學(xué)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)小幅提高,而想要實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的大幅提高并不現(xiàn)實(shí),而通過(guò)大量購(gòu)買新機(jī)床新工具則要耗費(fèi)大量資金,對(duì)于許多高校來(lái)說(shuō)也很難實(shí)現(xiàn),因此通過(guò)少量建設(shè)經(jīng)費(fèi)實(shí)現(xiàn)較大幅度的教學(xué)質(zhì)量提高編程最可行的方案。

下文將以成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院的數(shù)控實(shí)驗(yàn)室改造和數(shù)控類課程教學(xué)改革為例(圖1),探討傳統(tǒng)的數(shù)控專業(yè)在面臨新工科、職業(yè)本科形勢(shì)下,如何利用更少的課程軟件、硬件建設(shè)費(fèi)用完成教學(xué)質(zhì)量的提高。

數(shù)控機(jī)床的數(shù)量與同時(shí)上課的學(xué)生人數(shù)永遠(yuǎn)是一對(duì)無(wú)法調(diào)和的矛盾體。數(shù)控機(jī)床昂貴,很少有高校能滿足一人一臺(tái)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)授課。以一個(gè)30人的教學(xué)班為例,往往只能做到2～3人共用一臺(tái)機(jī)床,甚至有的高校5～6人共用一臺(tái),而且大多數(shù)高校的數(shù)控教學(xué)設(shè)備都落后于企業(yè),十幾年前出廠的數(shù)控機(jī)床在許多高校都還存在。因此,探索一條在有限經(jīng)費(fèi)的條件下最大限度提高教學(xué)質(zhì)量,且盡量跟上“新工科”步伐的最新教學(xué)模式勢(shì)在必行。而在有限的經(jīng)費(fèi)下,傳統(tǒng)的授課場(chǎng)所和一些硬件配套應(yīng)該適當(dāng)改進(jìn)以適應(yīng)新設(shè)備、新儀器、新教學(xué)方法的新授課模式,以實(shí)現(xiàn)最好的教學(xué)效果。

1 教學(xué)模式的改變帶來(lái)教學(xué)的質(zhì)量變化

1.1 理論實(shí)踐一體化教學(xué)

傳統(tǒng)的工科課程基本上是理論課與實(shí)踐課程分開(kāi)上,先理論后實(shí)踐,這樣的授課方式是常見(jiàn)的授課方式,但并非最佳方式?；诟脑焐?jí)計(jì)劃將理論課搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,對(duì)授課方式和授課內(nèi)容進(jìn)行新的調(diào)整,邊講邊做,邊做邊學(xué),邊學(xué)邊改。在不改變課時(shí)的前提下使授課內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化,授課質(zhì)量大幅提高,即實(shí)現(xiàn)教學(xué)“理實(shí)一體”。

1.2 改善知識(shí)遺忘

充分利用好改造升級(jí)的新實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)設(shè)備,擺脫傳統(tǒng)理論課與實(shí)驗(yàn)課分開(kāi)教學(xué)出現(xiàn)的問(wèn)題,比如:理論課新學(xué)的知識(shí)沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)課上及時(shí)加以鞏固,記憶不深、容易忘記;再比如,在理論課上學(xué)生一個(gè)問(wèn)題還沒(méi)搞懂,隨著課程的繼續(xù)進(jìn)行,新的問(wèn)題又產(chǎn)生,而等到上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候,之前的疑問(wèn)可能早已忘記。而采用“理實(shí)一體”教學(xué)能使剛學(xué)的理論知識(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)及時(shí)加以鞏固,學(xué)生記憶深刻。

2 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的改造帶來(lái)的教學(xué)變化

2.1 讓學(xué)生放下手機(jī)

在改造升級(jí)前,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足,且只有少量的桌椅,導(dǎo)致很多學(xué)生無(wú)事可做,時(shí)常處于“游蕩”狀態(tài),教學(xué)質(zhì)量低下且管理困難。而依托目前的實(shí)驗(yàn)室新布局,即增加了40個(gè)固定座位,且加裝了黑板和插座,一半學(xué)生留在操作區(qū),一半學(xué)生留在理論教學(xué)區(qū),機(jī)床操作位置始終維持有2～3人,讓每個(gè)學(xué)生在上課時(shí)間段都能動(dòng)起來(lái)、學(xué)起來(lái),要么編寫程序,要么撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,大大地降低了管理難度,提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.2 讓安全系數(shù)大幅提高

數(shù)控加工是高速旋轉(zhuǎn)與高速移動(dòng)相結(jié)合的工種,長(zhǎng)期以來(lái)都是實(shí)驗(yàn)室安全教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)。為確保學(xué)生的安全操作,實(shí)驗(yàn)室實(shí)施了許多提升安全性的辦法,但由于設(shè)備老化嚴(yán)重,實(shí)驗(yàn)室布局規(guī)劃不太合理,安全風(fēng)險(xiǎn)始終無(wú)法根除。在增加理論教學(xué)區(qū)域和升級(jí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備后,配合教學(xué)過(guò)程安排的改進(jìn),安全系數(shù)大幅提高。

3 數(shù)控設(shè)備的升級(jí)帶來(lái)的教學(xué)變化

3.1 加裝USB接口帶來(lái)的教學(xué)變化

經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)和硬件維護(hù)與保養(yǎng),教學(xué)操作變得更簡(jiǎn)單高效,精度更高,表面質(zhì)量更好。在改造升級(jí)前,由于實(shí)驗(yàn)室部分設(shè)備不支持USB接口,一些難度相對(duì)較大且具有實(shí)踐意義的復(fù)雜輪廓零件無(wú)法加工,而目前企業(yè)中的數(shù)控機(jī)床普遍具有的與自動(dòng)編程程序?qū)拥墓δ芤驳貌坏綉?yīng)用。加裝USB接口后,既可基于此擴(kuò)展出許多以前不可能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,比如數(shù)控車的自動(dòng)編程,也可以讓學(xué)生加工出難度更大的零件,快速提升學(xué)生的數(shù)控加工能力,如圖2～5所示。因此,升級(jí)后的設(shè)備將支持實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改進(jìn)和優(yōu)化,盡量做到與企業(yè)需求對(duì)接,是真正的實(shí)踐教學(xué)。

圖2 組合零件的加工Fig.2 Combined parts processing

圖3 配合軸的加工Fig.3 Machining of mating shaft

圖4 手機(jī)模具的加工Fig.4 Mobile phone mold processing

圖5 渦輪葉片的加工Fig.5 Machining of turbine blades

3.2 系統(tǒng)升級(jí)帶來(lái)的教學(xué)變化

FANUC數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)械加工領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛[4],是國(guó)內(nèi)目前最主流的數(shù)控系統(tǒng),絕大多數(shù)的數(shù)控編程教材也是基于該系統(tǒng)編寫。但是FANUC系統(tǒng)比較昂貴,以10萬(wàn)元級(jí)別的數(shù)控車為例,光是數(shù)控系統(tǒng)就比國(guó)內(nèi)同類型產(chǎn)品貴1～2萬(wàn)元。因此我院采購(gòu)了從原廣州數(shù)控分出來(lái)的拓普康系統(tǒng),由于其從一開(kāi)始就是參照FANUC系統(tǒng)而設(shè)計(jì),因此完全能滿足教學(xué)的需要,而且該系統(tǒng)還有一個(gè)其他系統(tǒng)沒(méi)有的功能——“手脈試切”,即在自動(dòng)狀態(tài)下可以通過(guò)手輪手動(dòng)控制X軸和Z軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該功能非常適合首次接觸數(shù)控機(jī)床的新手,既可以有效避免學(xué)生在“懵”的狀態(tài)下按下自動(dòng)運(yùn)行按鈕,導(dǎo)致車刀直接撞上工件或卡盤,造成嚴(yán)重的安全事故,又可以慢慢“欣賞”自己編程的軌跡,這對(duì)于第一次操作數(shù)控機(jī)床的學(xué)生來(lái)講意義重大。

4 結(jié) 論

在“新工科”和“職業(yè)本科”的雙重壓力下,對(duì)于數(shù)控加工這樣既傳統(tǒng)又職業(yè)化的專業(yè),必須做出改革與創(chuàng)新才能應(yīng)對(duì)新的形勢(shì)發(fā)展,不然就會(huì)被時(shí)代所淘汰。基于前文所述,成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院用相對(duì)較少的資金進(jìn)行了數(shù)控設(shè)備的升級(jí)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的布局調(diào)整,實(shí)現(xiàn)了更大的學(xué)生容量、更安全的操作、更簡(jiǎn)單方便的管理、更好的教學(xué)質(zhì)量,所加工的零件種類更多、質(zhì)量更高,更接近企業(yè)的實(shí)戰(zhàn)化學(xué)習(xí)。