模具专业的《数控加工》任务驱动教学探索|模具数控加工

　　[摘 要]模具专业的《数控加工》课程传统教学模式存在很多不足,教学效果也不理想。为强化学生职业能力,提高就业竞争力,本文提出以模具加工生产实例为数控加工课程教学单元,从学习目标驱动与生产任务驱动两方面运用任务驱动教学方法进行了尝试与探索。
　　[关键词]数控加工任务驱动 教学探索
　　[中图分类号]TH163[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)03-0111-03
　　
　　Exploratory of Task Driving Instructional Method in Teaching NC Machining of Mold Specialty
　　
　　Xiao Ri zeng
　　(Maoming Vocational and Technical College,Maoming,Guangdong,China 525000)
　　
　　[Abstract]There are defects in conventional teaching method in NU Machining; the teaching result is undesirable also. For making students more competitive in career-choosing, it is suggested that living example of Mold Machining should be added in NC machining course. By using learning purpose driving and producing task driving, a probe was made into task driving instructional method.
　　[Key words]Numerical Control,Task Driving,Teaching Exploratory.
　　
　　1 任务驱动教学法在模具专业的《数控加工》课教学中的必要性
　　数控加工是在现代制造业中已广泛使用的一种先进加工技术。在现代模具制造业中,数控加工已成为了模具制造的主要手段,模具成了数控加工的主要对象, 《数控加工》是一门实践性和操作性很强的课程。
　　传统教学模式的模具设计与制造专业的数控加工课程都是相对独立,与模具专业知识没有紧密联系,教材上的例题、习题与实训内容与所学的模具设计与制造内容也没有关联。
　　传统教学模式的数控加工实训内容也与模具没有紧密联系。
　　传统教学模式的数控加工课程教学也是理论和实践分离的。
　　事实证明,传统教学模式存在很多不足,教学效果也不理想。
　　如果,在教学中仍按传统的教学方法按章节讲授,势必降低的课程的综合性、实用性,也缺乏趣味性,这不但难以培养学生学习兴趣,使得教学双方都陷入困境,而且,学生不知道如何在真实的情境中灵活地使用知识和运用技巧。这样的教与学,是很难面适应职业岗位群要求的。要改变这一现象的方法,比较有效的是运用以探索式的任务或生产性任务来开展教学活动的任务驱动教学方法进行教学,在教学中,淡化知识的传授,更多注重创造情境引导学生构建自己的专业知识体系,学生通过驱动任务诱发、加强和维持成就动机,自主探究、亲自动手完成任务,[1]在这个过程中提高自己的技能,既培养了学生数控编程与加工的能力,又培养了学生学习能力、分析问题和解决问题的能力,达到强化学生职业能力的目的。
　　教高[2006]16号文就强调高等职业教育要重视学生校内学习与实际工作的一致性。[2]校内学习与实际工作的一致性可大在缩短过渡期、适应期。因此,研究探索模具设计与制造专业的数控加工课程的教学内容与方法的特殊性具有重要的意义。
　　2 定位岗位目标,创新学习任务
　　以模具加工生产实例为数控加工课程教学单元,使课程内容既巩固所学的模具设计知识,又接近工作实际。从而解决传统教材中学习与实际脱节的矛盾,有利于学生把所学知识融会贯通,学以致用,提高就业竞争力。
　　数控加工课程一般包括三部分教学内容:机床操作、编程与加工。
　　结合模具数控工岗位群的能力需求,现把模具专业的数控加工课程的实训教学内容设计成12个任务,每个任务都包含机床操作、编程与加工的训练,在加工实习中学习机床操作与编程。如表1示。
　　3 围绕职业能力,创新教学模式
　　大学教学又是学校教学过程的最后一个阶段,是学校这一特定环境下的认识过程转入社会实践中的认识活动前的一个阶段。或者说它是过渡性质的中间过程。[3]
　　中间过渡性质的过程决定了高等职业教育教学过程培养学习能力、动手能力的重要性。高等职业院校的模具专业学生绝大部分一毕业就投身到模具生产第一线,面对不断发展的数控加工技术,学习能力与职业能力的重要性不言而喻。
　　为此,运用任务驱动教学方法从学习目标驱动与产品项目驱动两方面进行了尝试与探索。
　　3.1 学习任务探索式的任务驱动
　　《数控加工》传统的教学方法,都是从手动编程到自动编程,学生会对数控指令代码会感到既抽象又繁琐,对数控加工课程感到枯燥无味,从而影响了教学效果。因此,很有必要创新教学方法。
　　(1)“兴趣是最好的老师”,学习一门课程,保持浓厚的兴趣很关键。 手动编程很重要,但由于学生对它的认识不足,学习感到枯燥无味,但用自动编程到手工编程的教学顺序,由于可利用直观的仿真演示来增加感性认识,学生感到形象生动,并通过教师有意识地引导、点拨、激发学生的求知欲和学习热情。
　　(2)用自动编程到手工编程的教学方法符合感性认识到理性认识的认知规律,从引入新课到课后小结,都尽力设计适当的直观问题,当学生理解直观问题后,及时引向理性高度。
　　(3)用自动编程到手工编程的教学顺序便于展开探索式教学模式,这更利于学生的自学能力培养。
　　这种任务驱动教学方法以培养数控加工的职业核心能力为目标,主要运用在数控指令代码和编程基础的教学上,以自动编程到手工编程为教学顺序。其主要的教学设计思路如图1示。
　　现以数控铣床编程部份指令学习为例说明其主要的教学设计过程。
　　(1)自动编程与自动生成程序
　　在编程指令课程中,引导学生自己使用AutoCAD画一个以零点为中心的矩形,以DXF格式导入MasterCAM中,然后,以这个矩形为轮廓进行轮廓加工(关闭刀具偏置),自动生成刀具轨迹,最后生成数控程序。这样引课会使学生感到指令这个概念并不陌生,而且与学过的知识(AutoCAD)也有联系,同时利用直观的仿真演示来增加感性认识,也为往后学习指令的应用打下了伏笔。
　　(2)读程序
　　在生成数控程序后,引导学生阅读程序,遇不明白的指令含义就查指令表,不明白指令用法就参阅教材相关内容。通过以上的程序自学,学生很快初步理解了G90/G91、G17/G18/G19、G00、G01、G54、M03/M04/M05、M02/M30、M08以及T、S、F的含义。这样学生虽然没有完全掌握指令的运用,却基本掌握了指令的含义。这样的教学方法符合由读到写的能力培养过程。课间总结时,应重点图解G90/G91的应用有何不同。
　　接下来是学习G02或G03。首先布置学生新的学习任务:利用上节课的矩形应用串连倒圆角R10,用新轮廓重新生成刀路,重新生成数控程序。学
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　　再接下来,布置学生利用自动编程方法生成一个整圆的加工程序。学生很快会提问为什么整圆的加工程序是分2段来加工的。教师在回答分段加工整圆的原因后,马上提出有更好的整圆编程方法――I、J、K分矢量圆弧编程方法。接着着重解说I、J、K增量坐标值的计算与符号确定,并举例说明,从而轻松破解了难点。
　　(3)编程序
　　为了巩固常用准备功能指令,培养学生运用学过的知识解决数控编程问题的能力,设计一组编程任务,通过这组由浅入深的形成性编程任务,使学生对常用功能指令有了更深的理解,学会功能指令的运用,学会了程序段的格式,数控编程能力得以逐步养成。
　　(4)输入检验
　　学生编写的程序,经过学生自己检查、思考并修改后,由学生输入机床检验是否正确,培养独立解决问题的能力。
　　总之,这种教学方法是针对大学生的心理特点和认知水平,以指令和编程基础的学习为主线,运用仿真试验、引导等多种教学手段,把传授知识、培养兴趣和能力、渗透方法有机地结合到一起,充分体现了“以任务为主线、以教师为主导、以学生为主体”[4]。
　　3.2 生产任务导入式的任务驱动
　　产任务导入式的任务驱动教学方法应用是,以职业素质的养成和职业能力的培养为目标,以“生产任务导向”,以一体化教学为组织方法,将多媒体课件、上机实操等现代教学手段有机结合,根据模具专业的实习要求,结合实习教学任务,提出模具零件的编程与数控加工生产任务,让学生在运用知识、原理、方法于生产任务的分析、规划与实施之中探索解决问题的方法,使学生养成从生产的角度考虑问题的习惯,培养学生的实践能力。
　　产任务导入式的任务驱动教学中的驱动任务真实地来源于生产实践,能明确地刻画出一个结构完整的工作过程,教学能直接地为生产服务,这无疑是最好的驱动任务。
　　下面以“模具前模加工” 驱动任务为例说明此教学模式的主要教学过程。
　　(1)明确学习目标:掌握曲面造型与分型方法,掌握曲面编程与加工的工艺规划与应用,掌握数控铣床的操作方法。
　　(2)任务布置:布置单元项目、要求、成绩评定标准等,并将学生分为每3～5人为一组。
　　(3)分模与编程:1)分模:测绘产品三维造型,或调入产品三维造型,由产品分型构建出模具前模与后模。2)刀具路径设计:在计算机上用MasterCAM软件编制出加工程序。依据零件的结构特点和尺寸大小进行合理的工艺规划,运用恰当的加工方法,选择类型和大小适合的刀具,合理设置加工参数。老师选择代表性的学生程序进行评价。3)模拟加工验证。观察有否产生干涉和过切。仿真通过后再由每小组推举一位代表,向全班学生阐述本组的程序设计的思路。共同讨论并由教师进行讲评。4)NC程序生成。5)形成数控加工工艺文件。根据程序编写数控加工工序卡及数控加工刀具卡等。
　　(4)加工实习:每位学生独立将程序传入数控铣床、进行机床检查和调试,刀具准备、毛坯装夹、对刀、粗加工、半精加工和精加工,直至全部完成。
　　教师现场巡视、指导,及时解决学生遇到的疑难问题。
　　(5)评价和总结:教学评价可以进一步激发学生的学习动机,当学生知道自己的学习效果是好的,则可以满足其“获取成功”的需要,从而带来愉悦的情绪体验,进一步增强其学习动机。如果反馈的结果说明学习效果不好,往往会引起不愉悦的情绪体验,为了“避免失败”,也可以促使学生把压力变为动力,从反面来增进学习动机。[5]所以教学评价是任务驱动的重要环节。
　　各组学生交叉进行工件的测量,并对照评分表的各项目进行打分。
　　教师再对每一工件进行评分。对质量较好和较差的工件进行讲评。与学生一起总结本实训任务实施过程中的经验与不足,进一步增强学习动机。
　　4 结语
　　在教学中,开展任务驱动教学方法,学生学习目标非常明确,学生主体性地位得到了凸现,调动了学生的主动学习积极性,促使学生积极思考与实践,从而促进学生能力的有效发展,教学质量明显提高。
　　本文对在模具专业的《数控加工》课程开展任务驱动教学的必要性和可行性进行了认真的分析,从学习目标驱动与产品项目驱动两方面对任务驱动教学方法进行了尝试与探索。学习任务的创新设计也应结合实际情况进一丰富,其它的任务驱动教学方法还有待于继续实践探索。
　　
　　[参考文献]
　　[1]周平儒.任务驱动式教学法 [EB/OL].2005-8《辰星教育论坛》网.
　　[2]关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见(教高[2006]16号)[EB/OL]. 2006-11-16中华人民共和国教育部.
　　[3]伍新春.高等教育学[M].1999-8 高等教育出版社.
　　[4]蔡立炉.运用"任务驱动"教学法的一点心得 [EB/OL]. 2010-3 合肥教研网.
　　[5]伍新春.高等教育心理学[M].1999-9 高等教育出版社.
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