案例教学在《机床数控技术》课程中的应用

案例教学在《机床数控技术》课程中的应用
本文阐述了在《机床数控技术》课程授课过程中，引入案例教学法的过程以及需要注意的主要问题，并分析了实施案例教学的教学效果，认为案例教学法使理论教学走向更深的层面，使教师的教育理念、学生的学习心境、课堂氛围等都发生了根本的变化。

标签：机床数控技术；案例教学；数控编程；数控操作；能力；素质
随着现代科学技术及生产组织形式对高等教育要求的不断提高，人们更多地倾向于采用案例教学法来培养学生的实践创新能力、社会能力及其他关键能力。

随着高等教育的学校院校学生人数的逐年增加和企业职工培训的需要，如何有效利用实验设备，让学生能在职业能力上有显著的提高，是教师们探索的目标和努力的方向。

在本文中，笔者就在本人担任的《机床数控技术》课程中如何使用案例教学来提高授课质量和学生的综合素质作了研究和尝试。

一、课程分析
案例式教学，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。

主要通过案例完成的整个工作过程让学生学习一定的教学内容，并能将教学课题的理论知识和实际技能结合起来，使学生具有独立制定计划并实施的机会。

学生在一定时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为，培养自主行为能力，最后有明确而具体的成果展示。

在这一过程教学中尽量让学生自己克服困难、处理在项目工作中出现的问题，综合应用学习知识。

随着现代加工技术的发展，《机床数控技术》已经成为机械设计制造及其自动化专业学生的一门专业基础课程，其任务是在培养学生的数控机床基础知识的前提下，使学生具备对数控机床程序编制和加工调试能力，为提高学生专业技能，形成良好的综合能力做好准備。

从课程设置体系看，本门课程学习之前需要学习机械制图、机械制造技术基础、公差与配合、金属切削原理与刀具等课程，与本课程同时开设的有PLC原理与应用、三维实体设计等，后续相关课程还有先进制造技术、模具设计与制造等，可见本课程在教学中起到承前启后的作用。

从课程的内容来分析，本门课程既有机床数控系统组成、工作原理、加工工艺分析等理论知识，又有数控车编程、数控铣编程、数控机床操作等内容，可以说本门课程即重视理论知识的学习，又强调实际操作的动手能力。

所以，本门《机床数控技术》课程比较适合使用案例教学法，学生通过完成案例零件的加工过程分析和制作，在仿真平台上进行加工，以及最终在数控机床
上加工出真实的零件，既综合应用了数控工艺和编程等理论知识，又培养了实践动手能力。

二、案例的设置
《机床数控技术》课程大纲要求54学时完成教学任务，教学目标为使学生理解数控机床的工作原理，具备典型零件的加工工艺分析、数控加工程序编制的能力，并能够在数控机床上将所需要的零件加工出来，即：通过本学期的理论学习和仿真操作，学生能够在模拟的环境下完成零件加工的全部过程。

课程的编程系统主要是数控车编程和数控铣编程，编程案例的选取好坏与否直接影响到了教学水平的好坏，本文主要分析车床的编程案例选取。

1、案例的标准
在设置案例时，应该充分考虑案例（零件）的典型性，即所设置的案例应该包括数控车床加工中常见大多数类型的表面，且加工精度、表面粗糙度也应符合实际生产要求。

综上，在设置案例时，我们选用了中级数控车床操作工应会题库中的实作题，并根据学生目前的知识结构和技能稍加改动，形成了如图1所示的案例。

该案例包含了数控车床加工中常见的圆柱、端面、圆弧、槽、球面等等，根据学生领悟能力和实际情况，还可以单独增加螺纹、内孔等难度稍高的型面。

为培养学生的团队精神，也为提高学生的交流能力，采取以小组形式完成项目，以3人为一组。

2、案例的分解
在总体目标确定的情况下，还根据学生现有的技能状况和循序渐进的原则，将总体目标进行分解，为每一次课制定一个子案例。

子案例可以是将图中的某些型面单独列出进行加工分析和编程讲解。

也可以是将整个工艺过程中的某个工序（或工步）进行分析和讲解。

但子案例的设置必须符合总体目标的要求，即将所有的子案例综合在一起必定是图1中的图形。

具体教学设计如下：
图1. 总案例
在课程的开始，就将本学期的任务告诉给同学们，让大家对总体目标有所认识，也让好学的学生有自学的方向。

在数控车床的熟悉环节，就让学生利用手动的方式加工图1的左端面和外圆（此时，学生尚未学习编程指令），完成该案例后，可以达到以下的目的：
（1）了解数控车床的基本操作；
（2）了解数控车床与普通车床的区别，善于思考的同学就会想知道数控车
床怎么实现自动加工，激发了他们学习下一堂课的兴趣；
（3）了解数控机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系，为后续的操作加工打下了基础。

在讲授常用编程指令时，就以切削图1的表面为目标，将G01、G02等指令的讲授融入到了完成本堂课的目标中，学生为了完成本次设置的案例，学生就会主动学习或讨论，在不知不觉中就学会了常用指令的用法，而且，在模拟过程中遇到问题时通过自己努力去解决，还是锻炼了学生的分析能力，而且在以后的真实生产过程中学生就会牢记这些失误。

最后，通过教师再用很短的时间总结，就使学生掌握常用的指令。

按照这样的原则，笔者为每一次课都设置好子案例。

3、考核方式
根据教学安排，理论和仿真加工穿插进行。

每次仿真加工实训课程是一个人人参与的创新实践活动。

学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思想和方法。

根据课程的目标，考核方式也应该是理论和实际操作并重。

故将最后的考核模式定为由三部分构成：平时成绩，理论考试，仿真加工。

具体要求为：平时成绩考核学生的平时出勤情况，作业完成情况，上课表现等；理论考试主要考核学生对本门课程基本概念的掌握程度；数控加工操作仿真考试题目从中级数控机床操作工应会题目中选取，由学生自行确定加工参数、走刀路线，编制加工程序，并完成程序输入，加工坐标系设定，零件加工等全部工作。

考核标准参照中级数控机床操作工考核标准执行，由任课老师设定每个考核点的精度要求，评分标准，由仿真系统自动对每名参加考试的学生进行评分。