摘要：數控技術是非常重要的現代制造技術，以往的數控實驗內容單一，不適應課程的發展和人才培養的需要。本文針對我校實驗教學中的問題及教學條件，從實際出發，從實驗內容的補充完善、實驗步驟的規劃、實驗形式的多元化等方面提出了有針對性的改革方案和實踐措施，并在多輪實際教學中進行了實踐，達到了預期的實驗教學改革目標。

關鍵詞：數控機床；切削加工；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324(2012)07-0112-02

實驗教學是工科專業教學培養體系中一個不可忽視的內容，是為大學生將來畢業后從事技術、教學或科研工作打下堅實基礎的關鍵的環節[1]。長期以來，許多工科院校的工科專業都不同程度地存在著重課堂、輕實驗的現象，造成的直接后果就是學生動手能力差，分析問題、解決問題的能力薄弱。目前，該問題已引起高等教育界乃至于全社會的高度重視。為此，許多高校大刀闊斧地進行人才培養模式的改革，加強實驗教學環節，注重培養學生實踐創新能力，已成為各高校教學研究探索的重要內容之一。我校自2006年以來，也加大了實驗教學的改革力度，希望設計和開發既能反映各門理論學科的知識，又具有相互關聯的系統的實驗課程，以便更好地培養和提高學生的實踐能力、綜合能力和創新能力，樹立工程意識，提高實踐動手能力。數控加工是在傳統機加工基礎上發展起來的新型制造技術，并且已成為目前主流的高效、精密加工技術，其理論教學與實驗課程已在各工科院校的機械類專業普遍開設，并日益受到重視[2-4]。我校的機械工程專業實驗中心擔負著機械工程專業本科生的實驗教學任務，同樣對數控實驗給予了高度重視，并進行了積極的改革探索，已取得良好的實驗教學效果。

一、原實驗存在的問題和改革目標

原先設置的“數控加工編程”實驗隸屬于理論課程，實驗內容簡單，學生以觀摩為主，缺少主動參與的機會，屬于驗證性實驗，學生普遍積極性不高，甚至小部分學生只是迫于學時安排走走過場，達不到預期的教學效果。在此背景下，機械工程專業實驗中心以大連交通大學2010版培養方案為指導，依托學校的現有實驗條件，對原實驗進行了大膽的改革，力求滿足新版培養方案的要求和人才培養的需要。將之由隸屬于理論課程的地位提升為獨立的實驗課，補充實驗內容，優化實驗方案，隨之其實驗性質也由驗證性自然而然地上升為綜合性，并更名為《數控機床計算機編程及切削加工》實驗，該實驗包含了“機械制造基礎”、“機電傳動控制”、“數控技術與編程”等專業基礎課程的內容，并將設計、工藝、刀具、編程、數控、實際加工等知識有機結合在一起，能夠真正體現“綜合”的特點，力爭達到既能讓學生加深對相關課程內容的理解，又能夠體會各門知識之間的交融貫通，同時鍛煉和提高學生的動手能力的目的。

二、采用直觀方式激發學生的學習興趣

《數控機床計算機編程及切削加工》是一門理論與生產實際緊密聯系的實驗課，其目的就是讓學生通過實驗課，初步掌握一個待加工零件從圖紙到產品成型的整個數控加工過程。整個實驗過程中涉及到的專業知識很多，如《機械制圖》、《機械制造》、《PRO/E造型設計》、《PRO/E數控加工》、《機械加工工藝學》及《加工中心的操作》等，盡管這些課程之前學生幾乎都已經學過，但掌握的都是各門課程的獨立的知識，如何在一個具體的實驗過程中將這些知識內容綜合運用，并完成一個完整的加工過程，對學生來說既是一個從未有過的嘗試，也是一個具有相當難度的挑戰。因此，要想達到既定的實驗目標，就要求對實驗課進行精心設計和悉心指導。在實驗開始之初，指導教師給學生用PPT展示一些三軸、五軸數控加工復雜零件的實例，通過數控加工的VCR，一是讓學生對數控加工有一個感性的認識，二是(也是更重要的)讓學生對數控加工技術產生強烈的好奇心。很多學生提出：就我們所學的知識能做得到嗎？當聽到指導教師肯定的答復后，學生們臉上便會涌現出興奮的神情，躍躍欲試，急于上手去取得“成就”，這樣激發的興趣為實驗效果提供了切實的保障。

三、讓學生參與的具體實驗內容

為了充分體現理論與實踐的緊密聯系，在實驗內容的安排上，選擇了不同企業生產的多個實際產品，作為學生的實驗操作對象，并要求該產品具有一定的難度，如某閥門廠生產的閥體、閥蓋的模具等。做到在實驗開始前，組內每個學生各自擁有不同結構形狀、不同尺寸的工程樣圖，作為實驗的原始依據。這樣可以保證每個學生都有自己獨立的實驗部分，也就是保證了實驗課的效果。下面就一個學生所作的一個完整實驗為例進行簡單說明。第一步：給出待加工的模具零件樣圖，分析零件圖，了解零件的各部分的結構及尺寸。第二步：根據零件圖用PRO/E進行三維實體造型設計。第三步：在PRO/E環境中，進行模具設計。第四步：編制加工程序進行模擬加工。第五步：利用實驗中心的數控加工中心加工進行實際加工。包括：進行零件加工程序的傳輸；裝卡毛坯，建立工件坐標系；啟動機床，完成零件加工；檢驗零件的尺寸精度等。為節省篇幅，在此略去用分型面分割體積塊三維圖、模具爆炸圖、仿真加工圖和數控加工編碼等。

四、《數控機床計算機編程及切削加工》實驗課改革采用的多種教學形式

在實驗內容進行改革的同時，在實驗形式的改革上，專業實驗中心也進行了有益的探索，如在實驗中加入了開放式、遠程式、模擬操作系統仿真加工等多種實驗方式。由于實驗內容豐富充實，并且有一定的難度，因此在實驗課規定時間內，學生很難將實驗內容全部完成，實驗中心采取的方式就是在實驗課之外的時間對學生開放實驗室，以便學生有充分的時間和條件完成實驗任務，既保證了實驗課的質量，又有效地提高了實驗室現有資源的利用率。同時，還采用遠程教學方式，學生可以不必身臨現場，將出現的問題直接在網上與實驗教師進行溝通，并能夠將加工程序直接傳輸到加工中心進行加工操作。另外，為了更好地指導每個學生進行實際操作，加工中心配置了四臺HASS系統的模擬操作系統，在軟件仿真加工的基礎上，再進行加工中心的模擬操作，這樣便可以在確保無誤的情況下，由加工中心加工出自己設計的產品對象。

五、實驗效果

在整個實驗過程中，要求學生自己參與動手操作的內容繁多，如用PRO/E軟件設計造型、制訂生產加工工藝路線、選擇合適的刀具、仿真加工、實際加工操作等，涉及到的知識面廣、知識點多，對于沒有實際工程背景的學生來說，的確是一個挑戰。為完成實驗任務，學生需要去回顧以往學過的各個知識點，并思考如何將之有機結合，以便解決實際遇到的問題。可以說，《數控機床計算機編程及切削加工》實驗課已成為一門理論與實踐相結合、動手與動腦相結合、發現問題與解決問題相結合的課程，有助于培養和提高學生的實踐能力、綜合能力和創新能力，不僅讓學生產生一定的成就感和自信心，而且也讓他們對自己所學的專業產生濃厚的興趣和自豪感。正如有許多同學在實驗報告中寫到的那樣，希望今后在機械工程及自動化專業上能有所作為。

參考文獻：

[1]曾紅，李衛民，李鐵軍.機械工程實驗教學的改革與實踐[J].遼寧工業大學學報(社會科學版)，2008，10(5)：105-107，127.

[2]毛瑞卿，馬西良.《數控加工工藝與編程》課程的教學實踐與探索[J].科技資訊，2008，(35)：181.

[3]呂宜忠，宋英超.《數控加工與編程》課程教學改革探索[J].科技創新導報，2011，(22).

[4]楊保成，茍建峰.《數控加工工藝與編程》教學技巧探討[J].四川工程職業技術學院學報，2011，25(2)：83-86.

本論文工作得到了“2009年度遼寧省高等教育教學改革研究立項項目”和“2011年大連交通大學教學改革研究立項項目”的支持和資助，對此，表示衷心地感謝！

總結

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