發布時間:2022-08-08 17:10:53
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關鍵詞 數控銑 專業課程 一體化教學 研究 實踐
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1 “一體化教學”介紹
一體化教學模式,通過理論與實踐相結合的教學模式,克服了傳統教學模式中理論學習與生產實習脫節的缺陷。在教授過程中,通過以理論知識為中心,重于實踐指導。學生通過一體化學習,能夠更好地掌握實際操作方法,以及相關理論知識的學習,同時在以后的實際操作中也更加有經驗。
2 “一體化教學”的必要性
近幾年來,伴隨著生源的滑坡,技工院校學生的基礎與以前大有不同,接受技工教育的學生差異性越來越大。當前技工院校一部分學生成績是比較優秀的,在技校學習過程中仍刻苦學習,愿意通過自己的勤奮來改變自己的學習現狀,因此學習基礎比較扎實,學習效果較好。然而,仍存在部分學生由于自控能力較差,再加上原先的文化課基礎較低,學習習慣不良,導致了學習效果不理想。因此,學生們在知識結構層次上也有較大的差別,給教師的教學帶來了極大的困難。
傳統數控銑教學模式中,實訓教師講解操作注意事項,給出加工工件圖紙、加工工藝文件,學生編寫加工程序,教師檢查程序,上機加工檢驗合格完成課題。形式上看該指令講解操作都完成了,但事實卻非如此,工藝如何安排、參數如何確定、不同材料參數是否相同等這些實踐中存在的問題卻成了講解的盲區。著名教育學家陶行知曾說過:“教學做是一件事,不是三件事,要在做上教,在做上學”。“教學做合一”思想適合于數控專業課的教學。要使學生對本專業能產生興趣,只有理論聯系實際,教育聯系工作與生活實踐,學以致用,才能激發學生的學習興趣,才能真正培養出社會需要的既懂理論又會技能的技術工人。堅持教學改革,堅持理論與實際緊密結合,是數控專業教學長期和緊迫的任務,教師在總結經驗基礎上,不斷推進一體化教學模式的教學改革進程。采用一體化教,學理論教學和實習教學均由一任課教師講授完成。在教學方法上,采用計算機仿真、實際操作、修改調試、加工的方法,即“講、練、做”一體化的教學方法。
3 數控銑專業課程一體化實施的具體方案
3.1 教學計劃與實用性的教材的制定
根據課程標準制訂數控編程與操作一體化教學實施計劃,編寫出適用于一體化教學的實用性的教材。教師按數控編程與操作一體化教學實施計劃的要求編制授課計劃,包括教學內容、教學時數、教學考核等。教學中應嚴格按計劃進行。教師按授課計劃編寫教案, 填寫詳細教學日志。教案應注重理論與實際的聯系,突出數控銑機床操作技能。
3.2 模塊化課程教學
數控銑專業所授的課程是既有理論又有實踐的一體化課程,即專業課程均由原來的理論與實習課內容組成,在一體化教學水平還不高的前提下,可采取模塊化(課程)教學,如數控專業課可分為車工模塊、銑工模塊、CAD/CAM軟件模塊、數控車銑模塊、數控維修模塊、電加工類課模塊等,每個模塊由理論與實習兩個老師一起上課,這兩個老師可相互搭配、相互學習。從充分利用設備的角度出發,可采用兩個平行班級在實習場地和各班教室交叉授課的原則,有效利用(下轉第52頁)(上接第45頁)各類教學資源。
3.3 師資力量的組建
實施一體化教學的關鍵在于有一支師德高尚、理論過硬、技藝高超、教學理念先進、教學能力突出的“雙師型”專業教師隊伍。
3.3.1 基本素質
教師應具備良好的思想素質和職業道德,對所任教的科目具有較強的理論水平和豐富的教學經驗;具有較強的行業職業基本理論、基礎知識和實踐能力,并能應用于各種教學環節;具備指導學生參加本專業生產實踐活動的能力;具備善于接受新信息、新知識、新觀念,掌握創新的一般原理和技能,指導學生開展創新活動的能力。教師應要求學生進行分析討論,寫出課后總結,從實際操作上升到理論上來,使學生進一步加深了對基本工作原理的理解。
3.3.2 師資力量的培養
選派專業教師到企業進行掛職鍛煉。學校應每年安排1~2名專業課教師到合作企業掛職,深入生產第一線鍛煉,在實踐中學習企業里的各種先進的技術和管理經驗,努力實現教師與企業、專業與職業、理論與實踐的零距離對接。
拓寬師資引進渠道,擴大兼職教師比例,從合作企業一線職工中選拔聘請能工巧匠、技術骨干為兼職教師,并加以培養、幫助其提高教育教學理論水平和實踐能力,使其成為學校穩定的兼職教師。
3.4 提高一體化實訓場地的使用率
一體化教學的場地和設施與傳統教學應有所不同,實訓場地內除有充分的先進的實習設備、刀具、工夾量具和實習材料外,還應設置講課場所和相應的教學設施,供專業理論和實習操作授課用,還應有電化教學、模擬教學等設施。應該合理安排教學計劃,提高一體化實訓場地的使用率。
4 “一體化教學”的評價督導
為保證教學質量,對“一體化教學”過程和教學效果應進行相關監督、指導、控制和教學效果檢查等工作。督導與評價是保證一體化教學質量的重要條件。督導側重于一體化教學過程的監控,評價側重于一體化教學結果的檢測。督導與評價的對象包括教學條件(師資、教材、場地、設備)和課程(教學文件、教學資料、教學過程、教學效果),分為學校內部評價督導和學校外部評價督導兩個方面,以保證評價督導的客觀、全面、有效。
4.1 內部評價督導
內部評價督導由學校及其相關部門負責。主要目的是隨時獲得信息反饋、調整教學資源、完善教學機制、評價教學質量、考核教師績效。內部評價督導的內容、標準及形式可根據學校的實際情況進行設計。
4.2 外部評價督導
外部評價督導可以由由學校主管部門負責,也可以由企業管理人員、技術人員等其他第三方負責。主要目的是監控學校運行、督查教學問題、規范教學方向、評估教學質量、指導科學辦學。外部評價督導按人力資源和社會保障部相關文件規定執行。
5 結語
通過一體化教學模式的教學過程,將理論知識與實踐教學通過有效整合,采用導向型教學模式,極大地提高了學生的實際操作能力的學習,同時加強了學生的學習興趣,大大提高技能鑒定通過率,拓寬學生就業面。因此,在技工院校數控專業的教學過程中,采用一體化教學模式具有重要意義。
參考文獻
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[2] 熊建彪.模塊化教學法在數控銑工實習中的應用[J].職業教育研究,2009(4):45-76.
關鍵詞:數控實訓;多媒體教學;主動性和創造性;自主構思設計零件
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)20-0042-02
工程實訓是培養學生全面素質,尤其是工程素質的重要環節,隨著市場對人才綜合素質要求的提高,許多機械類包括近機類專業的學生必須進行實習培訓。以往的實習基本上以傳統的加工方法為主,其內容顯得陳舊,有些甚至遠遠落后于現代工業的發展水平。教學方式仍主要為講授加示范,許多學生在實習過程中往往缺乏主動性和獨立性,既不能激發學生參與實習的興趣與積極性,也不利于學生知識能力的培養。針對這一現實情況,我學院在實踐教學中,在以傳統制作工藝為主的前提下,針對不同專業、不同對象適當地增加了現代制造技術的內容,探索出一種尊重基礎、注重實效、提高興趣、培養能力的數控實訓教學方法,取得了良好的教學效果。現代制造實訓包括數控車削、數控銑削和線切割三大模塊內容。
一、營造實訓氣氛,提高實訓地位
機械類專業是高校的傳統專業,幾乎每一個工科院校都開設了這個專業。如何找準專業發展方向和人才培養特色,使培養的學生獲得行業、企業的肯定是擺在我們面前的一個重要課題[1]。
隨著我國的產業結構調整、企業改制和技術改造,以數控技術為代表的自動化、計算機和信息管理等相關技術向傳統機械制造業不斷地滲透,數控技術的應用是提高制造業的產品質量和勞動生產率的重要手段。專家預言:21世紀機械制造業的競爭,其實質是數控技術的競爭。在我國,2007年,僅珠江三角洲,數控人才就缺乏6000多人。在這一社會需求現象的感召下,無形中就加大了數控實訓在學生心目中的地位。
數控實訓與傳統實訓的明顯不同之處還在于它可以借助計算機應用各種二維或三維高級CAD/CAM軟件(Autocad、UG、Pro/E、Solidworks、MasterCAM等),完成簡單或復雜零件的設計、造型、自動編程、模擬仿真等內容,因而更加提高了學生的實習興趣,增強了學生工程實踐的信心。從而培養出具有一定的操作技能、動手能力和創新意識的學生,實現了知識向能力的轉化,提高了數控實訓的教學質量。
二、數控理論基礎學習
數控銑削的實訓首先要以理論知識的學習為基礎,只有掌握了基礎知識才能更好的掌握數控銑床加工和編程技能。我學院一直堅持和重視基礎理論的知識教學。
1.方法的學習。大學教學是學校教學過程的最后一個階段,同時又是學生進入社會實踐活動過程的準備階段[2]。學生目前掌握的知識和方法為將來的“再學習”過程做好充分的儲備,并進而做到舉一反三、觸類旁通,即達到了教學的最終目的。因此老師在向學生講授理論知識的時候,不能泛泛而講,而應有選擇性地著重講授基礎實用的知識點,讓學生在聽課中時時感受到學會的是“一種方法”,而不是僅僅記住某個具體的指令或概念。比如:在講授數控銑理論知識內容的時候,數控機床坐標系和運動方向、機床參考點、工件坐標系選擇(G54~G59)及輔助功能代碼M03、M02、M05和準備功能代碼G90、G00、G01、G02、G03等為必講內容。對于平面選擇代碼G17、G18、G19則一帶而過,只重點介紹講授G17的用法。G17是XY平面選擇,那么學生在以后工作中用到XZ、YZ面時自然就會去查找G18和G19具體代表了哪個平面,依此類推。
2.多媒體教學。選用合理的教學手段將對學生掌握理論基礎知識起到極大的輔助作用。自動化內容涉及偏多的數控銑教學就應該選用多媒體課件作為教學手段。課件中運用了大量的圖片、視頻和動畫加以演示,圖片包括機床的外觀和已經加工的零件,視頻錄制的是銑削零件實際加工過程,而動畫大多體現的是刀具的特定運行軌跡,并能進行人機交互。因此提供了良好的教學環境,將抽象的概念具體化和形象化,增加了信息量,也有利于學生的理解,大大提高了教學效果和質量。
三、自主構思、獨立設計零件
數控實訓要求學生根據要求自行設計零件,編寫數控加工程序并制作加工零件。考慮到數控實訓的時間較短(一般兩天左右)及學生對刀具基礎知識的了解不充分,因此要求學生設計的是刻繪作品,即在一塊75×60×30的長方形板材上發揮想象設計出獨特的工藝品,內容不限。而對于刀具的選擇、進給量的設定等工藝內容則不做為本項實習的重點,由老師推薦即可。這種學習方式一方面能夠保證學生在設計過程中運用到機械制圖知識、AutoCAD計算機繪圖知識、工藝知識,加深對機械綜合知識的掌握和運用;另一方面這種學習方式還大大提高了學生的學習熱情、激發了學生的學習興趣,使得學生能夠充分調動積極性和主動性來設計這件具有紀念意義的作品。而且,其設計的作品還體現出學生本人的美學修養和藝術修養,使得學生的想象力和創造力得到最大程度地發揮,可謂一舉幾得。
四、編寫程序
學生在已經熟悉數控編程的主要內容及步驟、程序的結構和格式、常用指令與代碼及編程規則和方法的基礎上,要求能夠根據本校現有數控系統實際要求,對自行設計出的零件手工編制銑削加工程序。
在編制程序過程中加工工藝是一項重要內容[3],主要通過加工程序(代碼)得以體現,其目的就是要合理、有效地使用數控機床和刀具,對材料進行精確、高效地加工。尤其是在手工編程中,如果考慮不周,將會直接影響加工精度和表面質量,甚至損壞機床,因此要結合相關內容綜合分析。首先應著重分析刀具在加工時的切入和引出點及走刀方式在加工時的影響,避免各種可能存在的問題等。然后選定最優工藝方案,并在實際編程和操作環節中加以運用。
五、檢驗考核
檢驗考核是學習質量的重要保證手段,它一方面可增加學生實習的責任感,另一方面有利于反饋實習教學質量,發現問題并解決問題[4]。檢驗考核分為理論考核和實踐考核兩部分內容。
1.理論考核。理論部分考核是對學生實習的綜合考查,主要以實習報告來體現。實習報告內容包括敘述基礎理論概念、編寫程序和實習心得等。由于在整個工程實訓過程中,學生實習一直強調以增強實踐動手能力為主,因此理論考核部分分值只占實分的20%。
2.實踐考核。實踐部分考核包括程序檢驗和實際操作。程序檢驗就是驗證學生對制圖、工藝、程序傳輸和校驗模擬等知識的掌握程度。即學生對自行設計的零件編寫程序結束后,輸入到數控裝置中進行模擬演示,發現錯誤,及時修改,如此反復,直至合格。老師按照其制圖的繁簡、工藝的優劣、傳輸的次數及程序中包含的錯誤程度進行打分。機床操作和零件加工需要學生學習如何完成機床回零、夾具安裝、工件裝夾、刀具安裝、輸入程序、確定編程原點、實際加工等一系列操作。實際操作需要教師具有較強的責任感,認真、準確、細致、耐心地指導學生完成每一步操作,結合理論內容讓學生理解和掌握數控銑削零件的過程和技能。尤其值得注意的是,不正確的操作會損壞機床甚至危及學生的安全,因此,教師一定要對學生加強安全教育。
六、總結
學生利用學校的現有條件和教學資源,以一名普通技術員和工人的雙重身份參與零件從設計到加工完成的整個過程,這樣既提高了實踐和動手能力,使學生獲得一定的成就感,又增強了找工作和參加工作的自信心,達到了數控實訓的目的,減少了就業壓力。下一步還將結合學生的實訓過程,按照國家規定的機械行業機工標準要求,對達到要求的學生給予相應的技能認證,頒發證書;或者對學生的設計能力出具證明材料,給學生一個肯定,給社會一個保證,提高學校和學生二者的知名度和誠信度,獲得雙贏。
參考文獻:
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關鍵詞 數控加工 理論 實踐 一體化設計
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
1 課程設計分析
理論與實踐,對于高職學生來說,都非常重要,缺一不可。只有對理論知識理解透徹,才能體現與中職學生的區別,才能針對不同的零件編寫出高質量的數控加工程序,在遇到問題的時候,能夠針對不同的問題進行分析和解決,體現知識和能力的拓展。在對零件進行數控加工工藝分析,編寫數控加工程序之后,就要操作數控機床及其工藝裝備,進行加工。不能通過規范的操作進行加工,純粹的工藝分析和編程就是“紙上談兵”,沒有意義,企業也不歡迎這類“書呆子”。所以理論和實踐兩個部分缺一不可,相互依存。無論是只會理論還是只會操作,都是失敗的教學,對進入企業實際崗位上班工作都遠遠不夠。
如何把理論和實踐教學有效銜接起來進行教學,切實提高學生的理論分析能力和動手能力,是數控教學的重點和難點。
2 課程設計案例
選擇好數控編程與加工的項目,非常重要,一門課程中的項目選擇要具備幾個要點:對知識點的涵蓋、與企業產品的相近性、符合學生認知規律、實訓室裝備能夠生產等。數控編程作為制造類經典課程,案例很多,但是要找典型的包含更多知識點的案例,不是很容易。筆者通過各類教材、網絡、期刊、企業等途徑,針對數控車削加工和數控銑削(加工中心)選取各3個課內案例和各1個課外案例(共8個)。學生通過數控加工工藝分析和編程,帶動各知識點的學習。在經過8個案例的編程訓練之后,學生能夠掌握數控車、數控銑國家職業鑒定標準中級工難度的零件的數控編程。
但是,作為一個完整的過程,操作機床直至加工出零件是一個必不可少的環節,在教學中講解機床操作和其它實踐環節,是一個十分枯燥的環節。在以前的教學中,教師對著PPT(圖片)逐一講解,學生聽著昏昏欲睡,不知所以,下課之后學生就忘記了。語言學家富蘭克林說過:“告訴我,我會忘記;演示給我看,我可能會記住;讓我參與其中,我就會理解了。”所以如何在課堂上讓學生參與到數控機床操作中來,是一個大問題。
3 數控加工仿真軟件
目前,市場上存在幾類數控加工仿真軟件,比較知名的有:宇龍數控、斯沃(SWCNC)等。數控加工仿真軟件與實際操作數控機床基本相同。通過軟件操作,可以學習數控機床的開關機、程序輸入與編輯、手動與手輪模式、自動加工模式、刀具選擇與安裝、工件確定與安裝以及零件的自動加工等所有操作。可以理解為,學生坐在教室(機房)里面,就可以進行數控機床的操作和編程。它就像一座橋梁,連接著數控理論和實踐學習。
雖然實際機床與仿真軟件存在一些區別,但是總體上學生能夠通過操作虛擬的數控機床能夠掌握“數控工藝分析-數控編程-工件與刀具安裝-數控加工”整個過程,雖然不能代替實際操作,但是對數控操作的理解起到很重要的輔助作用。
但是數控仿真軟件也有缺點。首先是對切削參數的選擇不能驗證和觀察切削效果,無論選擇什么樣的切削參數,最后的形狀都是一樣的;其次,學生長期使用會降低學生的安全警惕性,在一種沒有安全隱患和威脅的環境里操作數控機床,會造成學生不嚴謹的工作作風,對以后實際上機床操作機床帶來風險;再就是盜版的數控仿真軟件不能運行宏程序,加工表面不能真實反映實際情況,有時候還會出現莫名其妙的走刀路徑。
4 理論實踐一體化設計
有些學校融合了理論和實踐課程成為一(下轉第119頁)(上接第66頁)門課程,做到了一體化設計與教學。大部分學校不能做到,主要有兩點原因:一是學校沒有足夠的設備,比如我校學生實踐課程需要到共享的現代工業中心數控基地租用機床,二是現在制定專業培養方案,相關部門規定了理論與實踐總課時比,在這個比例范圍內制定專業培養方案,融合成一門課程,因為課時很多,所以無論這門課程算是理論課程還是實踐課程,其它課程很難安排。
選擇好教學項目(案例),通過課堂教學學習數控加工工藝與編程,再通過數控仿真軟件進行操作機床進行加工,在加工過程中不斷修改和優化數控程序,讓學生有一個直觀的認識,尤其是現在的仿真軟件,增加了一些動態效果和聲音效果,越來越接近實際機床加工的狀態,很容易激起學生的學習興趣。在這種興趣驅動下,學生很容易就上手數控機床的操作。
在實踐課程上,還是選擇同樣的項目,作為必做項目。通過實際操作數控機床加工出來。教師在課堂上一定要規范操作機床作為示范,在示范中講解安全注意事項以及規范操作要點,另外要特別強調兩點“高壓線”,是絕對不能觸及的,否則會存在安全隱患。另外再分別設計數控車床和數控銑床各2個項目作為選做項目,訓練和提高學生的自學能力。
5 理論實踐一體化教學側重點
理論教學側重點在于數控加工工藝與編程,對于無法直觀體會的切削參數設置、工件裝夾與調整等內容,沒有必要講解過多的理論分析,直接告訴學生切削參數。
在實踐教學中,有一些是無法通過理論教學實現的知識點,如下:工件的裝夾與調整:夾具和工件的調整直接決定加工精度。量具的使用、刀具補償參數的設置與調整、粗加工與精加工的切削參數設置等等。這些內容要通過多次的加工才能慢慢體會,在觀察中改善切削參數,才能慢慢提高。只有直觀的體會才能設置合適的切削參數,教材上的理論知識往往不是很實用。
在實踐教學中還有一個問題就是設備太少,一般5~7人一臺設備,每天的訓練一個人還不足一個小時。其他時間可以用來安排編程和寫總結,可以在旁邊觀察其他同學的實操訓練。
6 小結
通過實際教學,學生反映很好。理論和實踐教學保持連續性,有助于學生的理解和上手。通過實踐,也可以驗證教材上的理論知識。數控仿真軟件有效地連接起理論和實踐教學,發揮了非常重要的作用。
關鍵詞:數控加工;數控編程;仿真軟件
隨著機械制造業產品向高精密方向的發展,數控加工在企業中得到越來越廣泛的應用,這對我們職業教育者來說,培訓大量的合格的數控加工操作人員就成為迫切的問題。“實踐出真知”,大量的實踐操作,是學生成長為技術工人的必由之路。但是,每個學校的數控加工機床都是有限的,每一臺數控機床又都是很昂貴的,學生稍一出錯就可能導致機床的損壞。那么,怎樣才能搞好數控教學,合理利用資源,讓學生在有限的學習時間里,既獲得有用的理論知識,又學會必要的操作技能,最終成為一個合格的數控機床操作者呢?答案就是,有效地利用數控加工仿真軟件。
數控仿真軟件可以在計算機顯示屏上顯示的仿真面板上模擬數控機床的操作,可以用三維動畫演示零件的加工切削過程,并且能檢驗數控指令正確與否,提供一整套功能齊全的調試、編輯、修改和跟蹤執行等功能。把仿真軟件引入數控加工教學之中,用于數控機床操作與編程培訓,這樣既可以避免因誤操作造成價格昂貴的數控機床的損壞,又可以使操作人員在對仿真數控機床操作過程中產生臨場感和真實感。學生們不僅能更快地熟悉和了解數控加工的工作過程,并且能掌握多種數控機床的基本操作。
那么,如何在數控加工教學中有效的運用仿真軟件呢?
首先,在學生學習數控編程的時候,老師就可以在教室里利用仿真軟件演示各種數控加工命令的運動,增加授課的生動性和直觀性。在講授數控銑加工鉆孔循環命令G81G82G83G73G74時,數控仿真軟件也具有很大的優勢,執行命令的時候,可以采用單步執行,讓學生清楚地看到機床運動的每一個動作,而且通過對比不同命令動作的不同,有利于學生增強對比和記憶。
最后,仿真軟件可以作為數控加工專業學生練習提高階段的一種手段。數控專業的學生,經過一年半的編程學習、仿真練習、實訓加工,此時已經可以獨立完成高級工的零件的編寫和加工。如果學生此時還想提高,則可以通過仿真軟件給他提供練習的機會,比如學習另外一種系統的數控機床操作,或者編寫宏程序加工復雜零件,也可以介紹自動編程軟件的應用,如何導入仿真軟件進行加工驗證,等等。
關鍵詞:能力培養;實踐應用;數控實習;教學改革;
數控技術在制造業已經得到了廣泛的應用,很多高等院校為了適應社會發展的需要,開設了數控技術課程,而數控實習是學習數控技術不可或缺的實踐環節,是學生熟悉現代CAD/CAM自動加工技術的應用方法和基本流程、加深和鞏固數控編程的知識、熟悉數控加工工藝的設計方法、掌握數控機床基本操作技能的重要教學手段和有效途徑,是培養和提升應用型本科機械類專業學生工程能力的重要環節。
一、明確教學定位。擺正實踐課位置
以往對實踐課程不夠重視,存在“重理論,輕實踐”的思想,有理論課和其他活動“擠”掉實踐課的現象,實習經費投入不足,實習設備少,實習教學時間短,教學安排常被動調整,學生請假較隨意。要真正發揮實踐課程的作用,實現教學目標,首先必須明確實踐課的教學定位,嚴格教學過程管理,將實踐課擺到與理論課同等重要的位置。
二、遵循認識發展規律,科學安排實踐環節教學
多數的高校都是根據整個學期的課程計劃,“見縫插針”地集中安排幾周實習訓練,與理論課采用輪流進行的方式,實習的內容往往和學科教學脫節。數控實習中通常采用項目教學法,但是理論授課卻依然以傳統方式進行,實習過程中,學生常因理論知識缺失而使實習項目無法順利進行,指導老師不得不停下訓練,給學生補充必備的基礎理論,極大地影響了實習進程和效果。
認識發展的規律是:從實踐到認識,然后再實踐,再認識。把數控操作和數控編程理論穿行,學生先在機房理論授課,再到車間進行實習,每次實習的內容為上次理論課所掌握的知識,所學為所用,大大提高了學習效率和效果。
三、從實際出發。采用多種形式組織教學
以往的教學組織多采用學生分組,由不同的工種指導教師帶到數控車、加工中心、數控銑、數控線切割等崗位去實習,一定時間后輪換進行。
改革措施:
1 為使學生熟悉企業的運作,強化工程意識,培養工程實踐能力,數控實習中按中小企業生產方式、生產流程進行項目訓練。
2 由于同時具備相當的理論知識和豐富的實踐經驗的數控專業師資嚴重不足,尤其缺乏熟悉企業生產實際,并能夠承擔數控教學工作的專業教師。因此,在教學組織上打破常規,各工種教師聯合指導,一方面可以發揮團隊的知識、能力結構優勢,提高整體教學水平,另一方面實現了按實際工作程序完成項目。
3 學生分小組訓練和考核,集體制訂生產實施計劃、小組生產實施操作流程、小組生產實施總結,同時在完成加工后對每個小組的各個環節的實施效果進行定量地評價。不但可以訓練學生的綜合技能,而且培養了學生的團隊合作精神和健全的心理品質。
四、以學習者為中心,改變傳統的教學模式
過去的教學以教師為主導,各工種指導老師設計教學方案。組織學生進行實習。教師管得多,學生自主少,規定項目多,自選空間小。學生缺乏主動性,不利于培養他們發現、形成、解決問題的能力。
在教學實踐中,構建以學生為中心、在做中學、以發展自主學習能力為目標的教學新模式,實現從教師設計方案為主到學生自主學習為主的逐漸轉化,教師對實踐教學現場的各種情況進行有效的把握和引導,增加創新性項目,不斷強化學生的主體意識,培養創新精神。
實施以上舉措,構建了以能力培養為核心的教學模式,既體現了“以人為本、德能并重”的教育理念,發揮了學生的自主性,調動了學生的學習積極性,推動了學生主動參與教學過程。通過解決工程問題,突出了能力、創新能力的培養,同時又解決了數控實習教學中出現的一部分問題,緩解了一些矛盾,對提高機械類專業學生數控技術綜合應用能力效果明顯。
參考文獻:
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【關鍵詞】一體化;角色扮演法;項目教學法;現場辯論法
一體化教學是順應當今職業教育發展應運而生的一種新型教學模式。它克服了傳統教學模式中工藝理論和生產實習兩條線、兩脫節的缺陷。教學過程中,理論知識圍繞實習課題,體現了理論服務于實踐的宗旨,學生為了掌握操作方法、完成典型工作任務而學習相關理論知識。
教學是一個動態的過程,在教學實際活動中,存在著各種可能發生的變化。教師必須注意隨時進行調整,根據教學過程中的實際情況,靈活地運用教學方法和手段。這就需要教師有良好的課堂駕馭能力,否則再好的課前準備也將事倍功半。一體化教學是以學生為主體、重視學生能力的培養,越來越多行動導向教學法的運用將兩個方面的地位很好的凸現出來,而且操作性強,教學效果好。行動導向法包括:案例教學法、小組討論法、情景模擬教學法、角色扮演法、現場辯論法、現場匯報法、引導課文教學法、張貼板教學法、頭腦風暴法、任務驅動法、項目教學法等,只要我們根據學生特點和教學內容恰當地選用,就能取得良好的教學效果。下面就其中比較典型的六種教學方法,結合一體化教學實踐經驗舉例說明。
一、案例教學法的運用
案例教學法,是一種以案例為基礎的教學法。教師在教學中扮演設計者和激勵者的角色,鼓勵學生積極參與討論,是一種行之有效的教學模式。
數控一體化中的安全文明生產教育課是學生初次進入實訓場地學習的必修第一課。學生初次到車間對教學場地不了解,對教學過程也很陌生,此次課教師可選擇典型視頻案例實施案例教學法。安全教育的視頻現成的有很多,但側重點不同,教師要根據自己院校情況及教學需要剪輯視頻。筆者學院視頻就從部分學生愛吃檳榔影響到實習場地教學管理引申到企業的6S管理;從學院有學生不愿意戴防護眼鏡導致眼睛受傷,到如何正確佩戴防護眼鏡及穿戴防護用品;從學院學生如何踏實學習、勤奮苦練,到市省冠軍再到全國第二;從學院師生是如何從只有一臺數控機床開始締造湖南省數控大賽三連冠等方面制作了案例教學視頻。拍攝地點在各教學場所,又都是學院的真人真事,教師就不會泛泛而談,對學生也比較有吸引力,取得了較好的教學效果。
二、角色扮演法的運用
職業教育是就業教育,一體化教學目的是培養動手能力強,訓練有素,技術過硬,有創新能力的畢業生。根據企業希望學生走上工作崗位就能頂崗的特點,為提升學生相關素養,可以用角色扮演法。讓學生扮演企業車間相關角色(如車間主任、操作者、質檢員),使學生親身體驗企業生產流程。具體教學情境設置可如下:
(一)教學情境
1、導入情景:數控車間安排了一30人班實習,班級已經進行各方面專業知識學習,并進行了數控實習,只是來強化訓練。車間擁有數控機床5臺,現剛好接到一批外協產品訂單,需加工完成。
2、教學目的:讓學生扮演企業車間相關角色,使學生親身體驗企業生產流程,全面檢測學生的專業素養,培養學生企業需求的相關素質,如成本、質量等意識。
3、教學流程:全班30人按照機床分成5組,每組以機床及配套設施組成一個車間,然后按照抽簽分工完全模擬企業生產流程從接單安排生產加工檢測成品出廠生產產品。
4、角色人數:設置車間主任、操作工、質檢員及車間主任觀察員、操作工觀察員、質檢員觀察員各1人。
5、角色說明
車間主任:下達生產任務,維持整個生產過程順利進行,也充當技術員等責任;
操作工:按照車間主任下達生產任務要求做好加工準備,并按照要求保質按時完成生產任務;
質檢員:檢測操作工加工產品是否符合要求,并按照要求封存出貨,也要求充當車間安全員責任。
觀察員:根據各小組自訂的角色評定標準對相應角色進行全程觀察,然后做公正客觀的評判。
6、角色互換:
7、角色標準及規范:由確定的各角色組成暫時小組討論制定出相應角色評判標準。
(二)教學實施
通過抽簽的形式每位同學確定自己的角色,然后在給定的時間內準備好需要的所有工量具等,開始實施任務。
(三)評價及反饋
1、對角色的評價:每回合結束后,開個短暫研討會。會上每位觀察者對每個角色進行評價,并闡述原因。強調在評價時不指名道姓等。
2、對小組評價:教師對整個小組的表現進行綜合評價。
3、自我反饋:所有參與成員根據研討會上的評價寫個自我反饋。演員角色反饋包括我出現了什么問題,如何避免?我還有那些優點等。觀察員反饋包括我是否有那些方面沒注意到,如果我做角色我能保證那些方面不犯錯?
車間主任拿到產品訂單,制定工藝;操作者接到生產任務……每個“演員”后面都有個觀察者,所有角色都動起來了,一個數控銑實訓場地儼然成了5個正在繁忙生產的“車間”!
三、項目教學法的運用
項目教學法是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。將一個相對獨立的項目,交由學生自己處理。信息的收集、方案的設計、項目的實施及最終的評價,都由學生自己負責。學生通過該項目的進行,了解并把握整個過程及每一環節中的基本要求,原則上項目結束后應有一件可以看得到的產品。
在數控一體化教學中可以采用讓學生自主創新設計式的項目教學法。筆者在十周的數控銑實訓的第7周就開始引導學生以小組為單位,自行設計想加工的項目,在第7周開始引導主要考慮學生此時已經具備了一定的能力;第8周開始把項目用CAD軟件設計出,教師加以指導評價,提高可操作性;第9周開始付諸實施加工;第10周讓學生綜合展示各小組成果和制作心得。這樣一項教學法的實施不但提高了學生自主學習的興趣,綜合提高了學生的各方面能力,還給學院留下了不少有價值的可供宣傳展示的道具。如學生制作的跑車模型、坦克模型、組合家具、挖掘機模型等。
四、工程實驗教學法的運用
工程實驗教學法是指學生在教師的指導下,使用一定的設備和材料,通過控制條件的操作過程,引起實驗對象的某些變化,從觀察這些現象的變化中獲取新知識或驗證知識的教學方法。
數控技能實訓中最重要的一塊就是讓學生掌握根據刀具材料、工件材料等條件合理選用切削要素。往往有學生拿著加工過得工件或者鐵屑等來問,“老師,為什么我們用同一把刀具,加工出的工件表面光潔度不一樣?”“為什么鐵屑會變色?”等等,給學生最好的回答就是采取實驗教學法。
準備好幾種不同材料的刀具和工件,根據學校機床設備等特點,給定幾組切削要素,讓學生自行加工觀察,并填寫相應表格,制作實驗報告。
五、張貼板報教學法的運用
數控技術專業在很多院校都是拳頭專業,數控車間自然都花重金打造。但無論怎樣數控車間也擺脫不了和普通機加工車間一樣的命運,機床還是冷冰冰,車間總有那么點油膩膩。如何能使車間有不一樣的感覺?讓學生成為車間真正的主人?要打造具有生命力車間文化,可以把車間交還給學生,讓學生來裝扮,讓車間融入學生的思維和個性。采用張貼板報教學法不但可以挖掘學生的才藝,張揚學生個性,培養學生的創新能力,還可以打造獨特的車間文化。
案例教學法進行安全文明生產教育后,讓學生以小組的形式完成車間安全文明生產教育板報,然后張貼在車間里。
數控機床是機電一體化產品,我們可以把數控機床理解成一個機器人,在講解數控機床組成與工作原理時,可以讓學生自己用板報的形式,不受限制的把數控機床的組成與工作原理用自己的意思表達出來。
六、現場辯論法的運用
筆者在一體化教學過程中出現過原本設計好的工藝卡展示環節,學生參與積極性不高的情況。如果還按照展示的設計繼續下去,無法達到應有的教學效果,還磨滅了學生的學習激情。幸好是有準備的布置的任務:讓一組學生先加工后寫工藝卡;另一組學生先完成工藝卡再加工。筆者迅速引導學生做出教學調整,把展示改成辯論,來一場“唇槍舌劍”。剛開始也少有人愿意做辯手,在采用一些激勵方法后,辯手們總算是開始就位準備了。辯論開始,在辯論中筆者逐漸引導,把幾個辯手的辯論演變成了整個班級分正反雙方的辯論。這沒有讓學生準備,突然而來的教學轉變收到了非常好得效果,尤其是自由辯論環節,進行了40分鐘才讓筆者打斷。這次不分勝負的辯論讓同學們明白了機械加工工藝過程卡、工序卡、工序卡應如何制作、加工是否應該按照工序卡片要求等等。堂課充分調動了學生,充分發揮了學生的特長,收到良好的效果。
2.先進教學手段的應用。(1)運用多媒體進行直觀教學。課程中的原理圖、梯形圖、程序及電路圖較多,利用Authorware、Powerpiont制作成多媒體課件,集文字、圖片、動畫和聲音于一體,不僅僅大大減少了老師課堂上畫圖的時間,而且學生興趣倍加,容易理解,提高了教學效率,增大了課堂教學的信息量。(2)聯系生活,啟發學生思維。課堂教學重在理論聯系實際,運用生活中的實例,既有助于學生對理論知識的掌握,又有益于提高學生的興趣和對實際問題的思考能力。如在講解三相異步電機的變頻調速時,結合變頻空調原理和特點,來分析變頻空調與普通空調之間的區別,從而闡述變頻調速的優點,學生增加了生活知識和學習的趣味性。(3)與時俱進,激發學生的求知欲。教師應該與時俱進,了解課程最新的技術動態,并把它傳授給學生,只有這樣才能激發學生的求知欲,真正的把課教好。如在介紹直流電機中,運用高速磁懸浮列車的例子給學生進行了講解,從而大大提高了學生的興趣、求知欲和學習的動力。
3.改革優化實踐環節。實踐教學是技術應用能力形成的重要環節,也是高職專業教育教學的重點。為了培養學生專業技術能力,改革傳統的實踐教學模式,將實踐教學分為三個階段進行:(1)實驗技能訓練。實驗技能訓練主要包括專業基礎課和專業課中的實驗,使學生掌握基本實驗儀器的使用,基本數據的測量、采集和基本實驗方法的運用。(2)單項技能訓練。單項技能訓練主要包括金工實習、數控實訓等,學生進行基本技能(鉗工、機加工、電工)、職業基本素質(數控車、數控銑、加工中心的編程和操作)的訓練。通過訓練使學生掌握相應的技能,參加職業資格考核取得數控工藝員或數控車、銑、加工中心操作工等級職業資格證書。(3)綜合技能訓練。綜合技能訓練主要包括生產實習、頂崗實習等,學在實訓中,采用邊教、邊學、邊做的教學方法,通過典型零件數控加工案例引導教學設計,針對實際零件數控加工任務討論工藝解決方案,并在加工現場實施,形成不同零件加工效果的直觀比較和認識,以合作完成實訓教學過程。融“理論、示范、練習、反饋”于一體,將“教、學、做”合而為一。有效培養學生的技術應用能力。生根據實際生產任務,在不同的崗位上完成實踐任務,畢業后實現“零距離上崗”。
(四)建設特色課程
在課程設置上根據對企業人才需求情況和對近幾年畢業生就業情況的調查,以工作過程為導向,以工作任務或產品為載體,根據學生就業崗位群的任職要求,參照相關的職業資格標準,通過與企業有關人員共同論證,進行課程設置。課程內容的確立與工作過程各階段的任務密切相關,在與企業的深度耦合中,通過對職業崗位群從業人員和與職業崗位群有關的人員及專家進行調查,通過對在職業崗位上工作的學生的描述,經過分析、歸納、整理、綜合,確立職業崗位工作過程中不同階段的工作任務,將工作任務和內容轉化為學習領域的課程內容,通過對工作過程各階段的各級工作任務的使用頻率和難易程度進行分析,確定適用于不同層次的專業核心課程內容和學時安排。
(五)總結
機電專業教學中必須堅持“面向現代,面向世界,面向未來”的發展方針,從實際出發,確定教學改革思路、培養目標,深入改革課程體系、教學方法和教學內容,使專業人才培養與未來社會發展需要相適應。在對學生的培養方面要做到:1.培養學生的綜合應用能力、實際動手能力、工程設計和創新能力,學生能根據一般的設計要求和動作流程完成整個控制系統的設計。2.提高教學質量,培養了學生的學習興趣。3.在實驗和設計中增強了他們的團隊合作精神。從一個目的、兩個原則的教改思想出發,抓好課程理論、實踐、考核的每一個教學環節,不僅充分發揮了學生的開拓創新精神,而且充分調動教師教學和教改的積極性,在教與學兩個積極性的推動下,教學質量得以大幅度提高,使高校為社會主義現代化建設培養出更多優秀的人才。
【論文關鍵詞】機電一體化教學改革專業特色
【論文摘要】針對機電一體化專業教學不能滿足經濟快速發展的需求這一現狀,提出了以實踐為導向的機電一體化教學改革。闡述了機電教學改革的必要性、思路和方法,提出在實踐環節深化改革,在專業培養方案上努力突出專業特色的重要性,淡化了原專業課和專業基礎課的界限,對課程實踐教學進行了改革,體現了機電教學的特色。
【參考文獻】
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關鍵詞:PC數控系統;高速雕銑機;可靠性
數控系統發展至今,已可以由PC和軟件配合運動控制板完成對數控機床的控制。在WINDOWS界面下可實現多窗口操作,編程與加工互不影響,使用過程更加方便、快捷、高效,已經具有明顯優勢,但要大面積推廣,需要其在實際生產中具備一定的可靠性。
用數字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法,稱為數控加工,具體說就是在數控機床上進行零件自動加工的一種工藝方法。在傳統的手動機械加工中,整個過程都需要經過人工操縱機械來實現,很難滿足復雜零件對加工的要求,數控機床則可以選定復雜型面作為加工對象,可以解決普通加工方法難以解決的問題。是解決零件品種多變、批量小、形狀復雜、精度高等問題和實現高效化和自動化加工的有效途徑。
1 數控機床發展現狀
與傳統機床加工相比,數控機床一般帶有可以自動換刀的刀架、刀庫,換刀過程由程序控制自動進行,因此,工序比較集中[1]。工序集中帶來巨大的經濟效益,既減少機床占地面積、節約廠房,又減少甚至減少了中間環節,省時省力。數控機床加工時,不需人工控制刀具,帶來的好處也較為明顯。由于自動化程度較高,對操作工人的要求降低。數控工人在加工過程中,大部分時間被排斥在加工過程之外,非常省力,在一定程度上降低了工人的勞動強度。所制造生產的產品質量穩定,加工自動化,免除了普通機床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差,提高了產品的一致性。自動換刀等使加工過程緊湊,提高了勞動生產率。機床能精確加工各種輪廓,而有些輪廓在普通機床上無法加工。數控機床能力強,特別適合不許報廢的零件、新品研制、急需件的加工。
傳統的通用機床,柔性好但效率低下,而傳統的專用機床,雖然效率很高但對零件的適應性很差。使用數控機床就不會涉及到這些問題,只要改變程序,就可以加工新的零件,且又能自動化操作,柔性好,效率高,可以更好的適應市場競爭。
得益于這樣的優勢,歐、美、日等工業化國家已先后完成了數控機床產業化進程,而中國也正處于發展階段。數控機床如今已是制造業的加工母機和國民經濟的重要基礎。它為國民經濟各個部門提供裝備和手段,具有無限放大的經濟與社會效應。
2 PC數控系統
數控系統即是數控機床的重要組成部分,也是數控機床的核心,相當于數控機床的大腦。它主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。所有工作都由計算機的系統程序進行合理地組織,使整個系統協調地進行工作。根據輸入的數據,把被加工的機械零件的要求,如形狀、尺寸等信息經過計算處理,插補出理想的運動軌跡,然后輸出到執行部件加工出所需要的零件。
截至到目前,從硬件結構上講數控系統到目前為止可分為兩個階段共六代,第一階段為數值邏輯控制階段,其特征是不具有CPU,依靠數值邏輯實現數控所需的數值計算和邏輯控制,包括第一代是電子管數控系統,第二代是晶體管數控系統,第三代是集成電路數控系統;第二個階段為計算機控制階段,其特征是直接引入計算機控制,依靠軟件計算完成數控的主要功能,包括第四代是小型計算機數控系統,第五代是微型計算機數控系統,第六代則是PC數控系統。
由于上世紀90年代開始,PC結構的計算機應用的普及推廣,PC構架下計算機CPU及存儲、顯示、通訊技術的高速進步,制造成本的大幅降低,導致PC構架數控系統日趨成為主流的數控系統結構體系[2-3]。PC數控系統的發展,形成了數字控制加個人電腦的過渡型結構,既保留傳統NC硬件結構,僅將PC作為交互界面。機床制造商可以在開放系統的平臺上增加一定的硬件和軟件構成自己的系統。當前在市場上開放系統基本上有兩種,一種是CNC加PC主板,即把一塊PC主板插入傳統的CNC機器中,PC板主要運行非實時控制,CNC主要運行以坐標軸運動為主的實時控制。另一種是PC加運動控制板,即把運動控制板插入PC機的標準插槽中作實時控制用,而PC機主要作非實時控制。第六代數控系統界面開放,越來越受到機床制造商的歡迎,成為NC技術的發展趨勢之一。
3 PC數控系統在實習中的可靠性
GH410高速雕銑機,是通過PC加運動控制板控制的機床,以DEC4T運動控制卡為控制系統,DEC4T是基于PC機,專門用于控制步進電機和數字伺服電機的運動控制器,最多可控制4軸4連動,進行直線和圓弧插補等運動,也可以多個控制器鏈接控制更多的運動軸[4]。配合Windows平臺下的EDITACS數控軟件一同使用,此軟件功能齊全,可以安裝在普通的PC上使用,它不僅是一個包含鉆床,銑床,鏜床,雕刻機和加工中心控制功能的理想數控軟件,也是一個高度開放的開發平臺,可以直接控制各種工業自動化設備。應用此軟件控制機床,可以使整個運動控制過程變得非常方便。此運動控制卡以及配套控制軟件,皆為德國MOVTEC公司產品,該公司一直以來從事專業運動控制產品的開發、生產和銷售。
購買此型號機床,主要用于工科學生實訓操作,希望可以讓學生把理論知識和實際集合在一起,培養學生的實踐動手能力,先進數控系統的引入也顯得尤為重要,得益于PC數控系統的種種優勢,工件的建模與編程變得更加快捷,操作機床也變得十分方便。但在使用過程中機床也頻繁的出現過一些匪夷所思的故障,具體表現為三種:(1)機床在工作時主軸在無任何征兆的前提下會不時的向Z軸負方向滑行,加工完成后工件尺寸難以得到保證,更為嚴重時會在EDITACS數控軟件控制端出現“X軸滑差”提示,使得機床干脆無法繼續工作。(2)機床在工作時不按指定的數控程序運行,出現亂走刀現象,也由此經常發生撞刀現象,對機床本身和操作人員的安全都構成了一定威脅,使整個加工過程難以完成。(3)機床常常在無任何預兆的情況下脫離控制,EDITACS數控軟件控制端一切正常,沒有任何問題提示,坐標數值變化與正常加工時無異,但在機床端沒有相應的運動現象產生,靜止不動。
為解決這幾種問題,雖然無從下手,但通過長期對異常現象的觀察和總結,也嘗試了很多方法,比如重新安裝電腦的操作系統和機床控制軟件、清理電腦內部和機床內部灰塵、把電控柜里的普通電線換成屏蔽線、強電和弱電分別走線、重新調試驅動器參數、更換新的驅動器和伺服電機,甚至是重新組裝機床本體,但問題都不見改善,至今依舊存在。但也在探索過程中發現一些可使問題有輕微緩解的方法,比如注重電控柜通風降溫、使用加床工作時間不要過長、控制機床加工過程中走刀速度略低于默認速度等。
4 結束語
由此分析,以PC加運動控制板來實現控制的第六代數控系統在數控加工中的優勢體現較為明顯,是今后數控系統的發展趨勢。但其對所控機床本體的結構要求比較嚴格,要求機床具備較強的抗干擾能力,以提高日常工作的穩定性,否則很難在實際加工生產中得到廣泛的應用。
參考文獻
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