数控课程教学

数控课程教学（精选12篇）

数控课程教学 篇1

摘要：随着时代的发展, 数控机床在工业生产和社会发展中的地位不断提高, 社会对于数控技术人才的需求也逐年增加, 这就促使了各种技术院校在教学中不断加强对数控技术人才的培养力度。怎样有效地提高中职数控课堂教学的实效性, 确保学生的数控操作技术能力这是每一个职业课程教学者工作思考的重点, 也是教学院校的工作重点和主要科研方向。本文通过探讨数控课程教学中存在的各方面问题, 就加强数控教学质量和技术能力培养的途径和方法提出了相关建议, 以供同行工作参考。

关键词：数控技术,技术能力,培养,教学质量

数控技术课程是近年来专业院校机械专业必学的基础课程, 是制造业在近年来实现自动化、集成化、统一化和柔性化生产及发展的必然技术体系。在信息经济和知识经济体系建设步伐不断加快的今天, 各行业要想得到良好持久的发展, 就必须在工作中实现自动化、信息化发展趋势, 制造业作为社会生产的主要行业也不例外, 其在实现自动化和智能化发展的主要依据为数控技术。因此在职业院校教学中, 采用各种先进的科学技术对数控课程进行教学和提高数控技术能力培养是不容忽视的工作流程, 是为了让学生更好的掌握数控原理、私服系统检测原理的关键。在教学的时候, 通过全面的分析和讲授基础数控系统的应用和操作流程, 熟悉各方面的变成软件模式, 从而全面提高学生的动手能力和认识面, 能够在工作中做到独立思考和解决数控机床中存在的各方面问题。

1 数控技术特点

数控技术能力是现阶段社会发展的主要衡量依据, 也是数字信息化发展流程中对社会的主要影响模式也方式。随着近几年计算机技术应用领域的不断扩大, 在教学工作中, 计算机已成为不容缺少的一部分。这也使得数控技术教学有了较大的发展, 它是通过将过去计算机技术、机械制造技术、自动化控制技术、网络技术等多种新型技术有机的结合起来, 形成统一的教学方式。这种教学方式的应用使得数控技术有了高效率、高集成、高柔性的应用特点, 这也是自动化专业的重点基础, 是当代制造业研究的主要核心。数控技术在现阶段的主要特点有以下几个方面:

1.1 涉及基础面宽

数控技术作为一门综合性的专业技术, 在制造业中具有着独特的优势和作用。它涉及到设计、工艺、机床、刀具、材料、数控、电子、计算机等多个技术领域, 特别是现阶段的数控技术教学中, 多数采用CAD/CAM为一体的技术教学方式, 同时在教学中更是采用设备、信息、能量流于一体的综合自动化设计与制造之中, 经过近十年的发展, 数控技术已经不再是单纯的数字控制技术, 而是集工艺、设计为一体的多学科交叉技术体系。

1.2 技术更新速度快

近年来, 知识经济和市场经济的推动下, 传统的制造业发生了根本变革, 各种先进的计算机技术和机械技术不断的使用时的现代化制造工作饱受冲击, 形成了一项现代化发展模式。目前, 我国正处于先进技术变化的岔路口, 在这期间, 各行业技术生产饱受科技更新的冲击, 在制造行业, 其制造模式有传统专用型封闭式朝着开环控制模式进行, 使得传统的生产工艺逐步淡出了制造市场, 这也为数控技术的学习带来了难题。在智能化发展基础上, 现代化教学方式需要结合计算机、多媒体、信息设备、神经网络等多种学科技术全方面综合控制, 从而实现其高速、高准确、高精度的发展流程, 最终做到全面诊断的要求。

1.3 实践能力强

数控技术作为一项实践能力很强的学科, 其在教学的每一个环节都需要结合动手实践进行, 同时在教学的过程中要做好相应的实践工作和实训工作。通过相关实践培训来提高学生的手动操作能力, 从而增加教学质量和效益。

2 数控技术课程教学中容易出现的问题

从现阶段的数控技术教学分析来看, 目前, 职业院校数控课程教学主要从在以下几个方面的问题和不足:

2.1 教学内容不规范

由于受到我国过去国情的影响, 使得我国数控课程教学起步晚、起点低、师资力量较为薄弱, 对专业化课程的开设欠缺一定的技术课程认识和课程体系认识, 因此在教学中教学规范和教学内容中都存在着不同程度的缺陷。同时由于数控课程教学具有着独特性, 涉及较多的学科, 并是一项复杂的结构体系, 因此在其庞大的结构体系中, 教学内容难以完善, 其中存在着各种问题无法得到及时合理的解决。

2.2 课程设置不够完善

作为一项现代化的技术行业, 数控技术具有着技术更新快、实践性强的特点。在这个特点的影响下, 在数控教学中, 需要结合社会发展趋势进行全方面设置, 对课程的设置要结合社会发展趋势来统一布置。由于现阶段的技术院校教学中, 对课程体系的认识不足, 其中还存在着一定问题, 在日常的教学中, 教学方法显得过于陈旧, 难以及时的结合现阶段设备和科学发展要求对学生进行时代性教学, 因此在教学中难以激发学生的学习, 更别说提高学生的学习意识和创新意识。

2.3 教材缺乏实践性

由于近年来科学技术发展速度的加快, 很多科目在教学的过程中未曾配置前瞻性和深入性, 这就造成了其教学观念和内容的落后, 无法与时代发展要求相结合, 这样一来, 在数控技术的教学中就很难保证学生的学习质量和内容的适用性。使得学生在工作中无法对相应的设备进行操作和使用。

3 数控技术能力培养的途径

3.1 灵动透彻学习编程指令

在目前职业院校教学中, 许多毕业生在学习结束之后都会考取相关的资格证书。中级操作资格考试项目中, 对于编程指令的应用要求较为简单, 只要学生在日常学习中认真听讲, 勤于练习, 便可以轻松通过。同时, 对于编程的学习和数学课程中的相关公式、定理和基础理论, 不仅要求要能够简单的记住和理解, 更是要求学生对其深入的掌握和理解, 能够应用在日常生活和工作中。因为在指令格式中, 各种参数的设定不但影响着其他编程之间的配合, 还会造成编程的速度和结构运行影响。因此在教学中, 需要通过图纸指令进行不断练习, 熟练操作编程工作中的各项流程和模式, 让学生对这些指令有着很好的理解, 从而将相应知识真正的做到灵活应用的要求。

3.2 加强基础工作教学

我们培养出的学生应该都是在工作中可以独立完成各种复杂程序和零件加工的全能型实用人才。数据机床是集自动化控制技术、计算机技术、信息技术、软件技术和机械制造技术为一体的新型机械设备, 这就促使在教学中涉及到多个方面的学科和教学要求。在教学中如果要求学生深入并全面的掌握这些知识可以说是相当困难的, 因此加深基础教学工作有着重要作用。

结束语

总之, 在教学的过程中教师要结合学生实际, 不断的开发和创新教学方式和方法, 并将各种先进技术合理的应用到教学实际中, 只有这样才能够更好的让学生掌握知识, 提高技术水平, 进而为社会培养出更多应用型和实用型人才。

数控课程教学 篇2

川

理

工

学

院

《机电一体化系统设计》

课 程 教 学 规 范

四川理工学院机电工程系 制造技术及自动化教研室

二00六年十一月

《机电一体化系统设计》课程教学规范

机电工程系机械设计制造及其自动化教研室

课程编号：401011 教学课时：48~56学时；

学

分：3~3.5学分。

适用专业：《机械设计制造及其自动化》本科专业（机械制造、机电一体化方向）；《测控技术与仪器》本科专业等。

执 笔 人：何庆中；

修订日期：2006-11-17

第一部分

教学基本要求

一、《机电一体化系统设计》课程教学的性质 1.1 《机电一体化系统设计》课程教学的重要性

机电一体化是机械工业的重点发展方向之一。是机械技术与微电子技术等相融合的新兴交叉学科。所谓“一体化”，并不是机械技术与微电子技术的简单组合，而是相互取长补短、有机结合（融合），以实现系统（产品）构成的最佳化。随着机械技术、微电子技术的飞速发展，机械技术与微电子技术的相互渗透越来越快。“机电有机结合”是实现机电一体化系统（产品）的短、小、轻、薄和智能化，从而达到节省能源、节省材料、实现多功能、高性能和高可靠性目的的根本手段。因而在机械产品、机电产品、测试仪器、家电产品、工业自动化和过程装备自动化系统设计中，机电一体化技术已得到了广泛应用，并取得了很大的成功。由此可知，机电一体化技术已得到广大科技工作者的广泛重视，并逐步成为科学研究和新产品开发的关键技术手段之一。主要表现如下：

1.1.1 机电一体化技术的引用使传统机械系统（产品）的附加值得到了很大的提高

在机电一体化系统设计原理和方法中能充分体现“以机为主、以电为用、机电有机结合”的设计原则，在传统机械技术基础上，有效的引入微电子技术、系统控制技术、传感技术，从而使传统的机械系统（产品）的附加值得到了很大的提高。

1.1.2 使小型化、高精度、多功能智能化产品得以实现

纵观机械产品、机电产品、自动化控制过程的发展历史，其发展模式沿着“单功能省能→单功能自动化→多功能自动化→自动化高精度”的方向发展。当今机电一体化系统设计原理和方法已为柔性自动化、智能自动化、高精度自动化技术的研究和产品开发提供了良好的基础和机电产品有机结合创造了条件。在结合自动控制技术、测试技术、机电一体化技术、过程控制技术、微电子技术以及计算机技术，使小型化、高精度、多功能智能化的机电一体化产品得以实现。

1.1.3 使省能源、省资源、智能化的机电一体化技术研究的目标成为现实

工业技术研究的三大基本要素是物质、能源、信息；而在工业技术研究基础上的机电一体化技术的追求目标是使机电一体化系统（产品）能实现省能源、省资源、智能化，要达到这一目标以满足市场和用户的系统或产品的小型化，高精度、智能化、低投入、高效益等的要求，唯有机电一体化技术在传统机械技术的基础上，有效而合理的将机械技术、电子技术、微电子技术、测试技术、传感器技术、自动控制技术有机的结合起来才能现实省能源、省资源、智能化的机电一体化技术研究的目标。

由此可得出，在《机械制造及其自动化》（机械设计、机械制造、机电一体化方向）、《测试技术与 控制》本科专业人才的培养计划课程设置，以及《机械设计及理论》、《机械电子工程》、《机械设制造及自动化》等专业硕士研究生培养计划课程设置中，将《机电一体化系统设计》课程作为专业必修课程或选修课程教学是非常必要的。

1.2 《机电一体化系统设计》课程教学的性质

作为综合性较强的主干专业课程教学，使学生通过该课程学习，可培养学生初步了解和掌握应用所学专业基础知识和专业知识解决机电一体化系统或产品设计、维护维修的基本方法和技能，初步具备综合应用各学科知识解决实际问题的能力，为今后参与工程实践打下一定的基础。

二、《机电一体化系统设计》课程教学的主要任务和基本目的 2.1 《机电一体化系统设计》课程教学的主要任务

依据四川理工学院机电工程系《机械制造及其自动化》（机械制造、机电一体化方向）本科专业教学计划、《测控技术与仪器》本科专业教学计划。以培养能在工业生产第一线从事机械设计、制造、机械电子工程（机电一体化系统和产品设计）以及测试技术与控制领域内应用机电一体化系统设计技术承担机电产品设计制造、科技开发、应用性研究等方面的应用型技术人才，掌握机电一体化技术的基础知识、基本技能和一定的动手能力为本专业课程教学的主要任务。

2.2 《机电一体化系统设计》课程教学的基本目的

《机电一体化系统设计》课程是《机械制造及其自动化》本科（机械设计、机械制造、机电一体化方向）、《测试技术与控制》本科以及《电气自动化专业》等专业教学的重点专业主干课程之一。课程教学的基本目的在于让所培养的各专业本科学生能掌握和了解机电一体化系统设计的基本原理、基本设计原理和方法，从系统和产品的角度出发，掌握组成机电一体化系统或产品机械系统元件和部件、常用机电执行元件和传感元件、微电子控制系统和微机控制系统等的基本工作原理、特点、选用原则与方法，能有效地的对常见机电一体化系统或产品进行简要的分析与评价，通过一定的机电产品实例设计分析，初步掌握机电一体化系统或产品动态设计方法和静态设计方法。

三、《机电一体化系统设计》课程教学的基本要求

基本要求在于培养学生掌握机电一体化系统设计与分析的基本原理、基本设计手段和方法，从系统和产品的角度出发，使学生掌握组成机电一体化系统或产品机械系统元件和部件、常用机电执行元件和传感元件、微电子控制系统和微机控制系统等的基本工作原理、特点、选用原则与方法，能有效地对常见的机电一体化系统或产品进行简要的分析与评价，通过一定的机电产品设计实例分析，从机电有机结合的角度出发，初步掌握机电一体化系统或产品动态设计和静态设计方法。

最终目的是培养学生在今后参与工程实践的过程中，能在工业生产第一线从事机械设计、制造、机械电子工程（机电一体化系统和产品设计）以及测试技术与控制领域内应用机电一体化系统设计与分析技术承担机电产品开发、设计制造、应用性研究等方面的基本能力。

四、《机电一体化系统设计》课程重点难点及处理方法

《机电一体化系统设计》课程的教学难点主要体现在机电一体化系统设计的基本工作原理、基本设计思想和方法，从系统和产品的角度出发，使学生如何更好地掌握组成机电一体化系统或产品机械系统元件和部件、常用机电执行元件和传感元件、微电子控制系统和微机控制系统等的基本工作原理、特点、选用原则与方法，能有效地对常见的机电一体化系统或产品进行简要的分析与评价，通过一定的机电产品设计实例，从机电有机结合的角度出发，初步掌握机电一体化系统或产品动态设计和静态设计方法。结合本门课程的特点，以大量生产实例为平台，理论与实践相结合等教学方法和手段，使学生能更好地掌握本门课程的基础知识和要点，以及常见的机电一体化系统或产品的静态和动态设计方法，并能在今后的工作中有所应用。

五、《机电一体化系统设计》课程与其他课程的联系与分工

机电一体化技术是以机械技术为基础，引入电子/微电子技术、自动控制理论、信号处理技术、传 感技术以及计算机技术等相互融合逐渐形成的综合性学科，因而它与其他课程之间的联系非常紧密。在学习《机电一体化系统设计》课程专业课程前，学生应完成如下基础课程和基础专业课程的学习：

5.1 基础课程

高等数学、线性代数与概率论、积分变换与复变函数、大学物理、画法几何与机械制图等基础课程，是为基础专业课程学习和专业课程学习打下坚实的基础。

5.2 专业基础课程

（1）技术基础课程学习

理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机械工程材料、电工电子技术（模点/数电）、互换性与技术测量基础等一级学科基础专业课程，是机械工程一级学科各专业学习掌握的专业基础课程，为进一步学习掌握二级学科各专业方向的专业基础知识和专业知识创造条件并打下一定的基础。（2）专业方向基础课程学习

机械控制工程基础、机电传动控制基础、机械工程测试技术基础、材料成型技术基础、液压传动与控制、计算机辅助设计（CAD/三维设计）、机械制造技术基础等二级学科专业基础课程，是以培养机械设计制造及自动化（机械设计、机械制造、机电一体化方向）、测试技术与仪器、过程装备与控制工程本科专业人才培养目标为依据，制定的专业方向基础课程，目的为完成后续的专业课程学习打下基础。

5.3 专业课程学习

机械设计学、机械系统设计、测试技术与传感器、计算机原理与控制、自动控制理论、数控技术、机电系统控制与驱动设计、机电系统与计算机仿真等专业课程，也是为培养各专业人才进一步学习《机电一体化系统设计》课程必要的专业知识。

5.4 继续教育的基础

《机电一体化系统设计》课程的学习，可为以下选修课程和继续教育课程学习打下一定的专业基础知识或技能。ADAMS模态分析、机电系统运动学/动力学仿真、自动控制系统仿真，机电系统虚拟样机设计等。

六、建议教材与参考文献 6.1 建议教材

张建民 主编，《机电一体化系统设计》，高等教育出版社，2001年第2版（普通高等教育“十五”国家级规划教材）。

6.2 参考文献

赵先仲 编著，《机电系统设计》，机械工业出版社，2002年第1版。何克忠、李伟主编，《计算机控制系统》，清华大学出版社，1998年第1版。薛定宇著，《反馈控制系统设计与分析》，清华大学出版社，2000年第1版。刘政华、何将三等编著，《机械电子学》，国防科技大学出版社，1999年第1版。

第二部分

教 学 大 纲

《机电一体化系统设计》课程理论教学基本内容与要求（含重点难点，教学组织）

1、第一章

总

论（第1.1~1.5节）

（1）理论教学学时：4学时

（2）教学目的和要求

了解和认知机电一体化（技术）的内涵、定义或解释，研究的主要目的和发展历史和方向；机电 一体化系统设计研究的主要方向和应用特点；机电一体化系统设计的基本要素，以及与工业设计基本要素之间的关系；主要构成和功能特征；各基本要素相互联系的核心技术问题——接口技术；机电一体化系统设计的基本流程、方法和评价体系。（3）主要教学内容

·机电一体化（技术）的内涵、定义或解释——原创性技术和变异性设计理念

·机电一体化（技术）设计研究的主要目的——在机械系统主功能、动力功能、信息功能和控制功能基础上，引入微电子技术、传感技术、计算机技术、自动控制理论，增强传统机械系统（产品）的附加值和自动化应用领域。

·机电一体化（技术）设计研究的主要内容（基本要素）——主要研究“省能源、省资源、智能化”三大基本要素，以及如何应用交叉学科的基础理论知识解决机电一体化（技术）设计中的核心技术问题——接口技术。

·机电一体化（技术）的发展历史和主要研究方向与领域。

·机电一体化系统的构成要素——机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感系统、执行控制系统（元件）组成的五大构成要素或子系统；实现机电一体化系统三大目的功能所具有的两大重要特征：以能源转换为主和以信息转换为主的功能特征。

·机电一体化系统应具有的主要功能要素——主功能、信息功能、控制功能、动力功能、构造功能。·机电一体化（技术）设计中各子系统相互匹配的核心问题：接口技术——接口技术的定义、分类、输入/输出功能，主要研究内容和途径。

·机电一体化系统设计的基本流程——确定产品规格、性能指标—→系统功能部件、基本要素的划分—→接口设计；综合评价或系统评价—→可靠性复查—→试制与调试。

·机电一体化系统设计的评价体系——以系统主功能、信息功能、控制功能、动力功能、构造功能和规格、性能指标进行综合评价。

（4）教学重点

机电一体化（技术）的内涵、定义，研究目的，“省能源、省资源、智能化”三大基本要素，接口技术问题，机电一体化系统（产品）的构成要素和主要功能，设计的基本流程和评价体系。（5）教学难点与处理方法

教学难点：接口技术问题，机电一体化系统（产品）的构成要素和主要功能，设计的基本流程和评价体系为学生认识和掌握的知识重点。

教学处理方法：基于机电一体化系统构成，以网络信号传递方式系统分析讲解机电一体化系统（产品）的构成要素和主要功能；结合传统机电一体化系统（产品）的研发特点讲述机电一体化系统设计的基本流程和评价体系。

2、第一章

总

论（第1.6~1.10节）

（1）理论教学学时：4学时（2）教学目的和要求

掌握机电一体化系统设计方法：一般原则（在充分发挥机电一体化的三大效能省能源、省资源、智能化，提高系统的附加价值的基础上，实现机电系统（产品）的自动化操作，即机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法；掌握机电一体化系统（产品）设计的类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计；了解机电一体化系统（产品）的设计程序、准则和规律；机电一体化系统（产品）的开发工程；机电一体化系统（产品）设计与现代设计方法的关系。（3）主要教学内容

·机电一体化系统设计的基本方法——掌握在充分发挥机电一体化的三大效能省能源、省资源、智能化，提高系统的附加价值，实现机电系统（产品）的自动化操作，即机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。

·掌握机电一体化系统（产品）设计的类型——开发性设计、适应性设计、变异性设计。

·了解机电一体化系统（产品）的设计程序、准则和规律——设计程序：总体方案设计、部件（或 关键零件）选择与设计、技术设计与工艺性设计、标准化设计、生产制造试验验收技术条件的制定，达到可靠性、适应性、完善性为设计目标。

·机电一体化系统（产品）设计与现代设计方法——机电一体化系统（产品）设计的特点；现代设计方法手段和特点；两者相互融合的必要性和优势；现代设计方法的基本类型：计算机辅助设计与制造（CAD/CAM），并行工程（CE——全寿命周期设计方法），虚拟产品设计，快速响应设计，绿色环保产品设计，反求设计，网络协同合作设计等。（4）教学重点

机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法；开发性设计、适应性设计、变异性设计理念和方法；机电一体化系统（产品）设计与现代设计方法的关系。

（5）教学难点与处理方法

教学难点：机电一体化系统（产品）设计与现代设计方法的关系及各种现代设计方法的初步认知。

教学处理方法：结合机电一体化系统（产品）现代设计方法的特点与发展趋势，工业生产和日常生活产品中的实例，重点讲述机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法；开发性设计、适应性设计、变异性设计理念和方法。

（6）课外习题要点

复习巩固机电一体化涵义、目的、特征、基本组成要素及可实现哪些功能；工业三大要素和机电一体化三大效果（要素）的内涵；电一体化系统设计的设计思想、方法；开发性设计、变异性设计、适应性设计之间的关系与异同。

题量4~5题 —— 祥见本课程教案或教学日历。

3、第二章 机电一体化系统机械系统部件的选择与设计（第2.1节）

（1）理论教学学时：4学时

（2）教学目的和要求

掌握机电一体化系统机械部分设计或选择的特点，目的，基本功能和基本要求；丝杠螺母机构的基本形式；滚珠丝杠传动部件及其要求；齿轮传动部件及其要求；了解挠性传动部件和间歇传动部件。（3）主要教学内容

·机电一体化系统机械部分设计或选择的特点——掌握机电一体化系统机械部分与一般机械系统机械部分相比所具有的特殊要求（四点）；达到这些特殊要求可采取的主要措施（五点）。·机械传动部件的选择与设计——机械传动部件的基本功能、目的、要求 基本功能：实现能量（动力）和运动形式的转换——工作机和信息机。目的：实现执行元件与负载之间的匹配——能量（动力）和运动匹配。

基本要求：精密化，高速化，小型化，轻量化。

·丝杠螺母机构的基本形式——丝杠螺母机构的主要作用；分类：滑动和滚动丝杠螺母机构（包括结构和功能特点）；丝杠螺母机构的主要结构传动形式：螺母固定丝杠转动并移动、丝杠转动螺母移动、螺母移动丝杠移动、丝杠固定螺母转动并移动，以及差动传动等。

·滚珠丝杠传动部件及其要求——滚珠丝杠传动部件的组成及结构特点；滚珠丝杠传动副的典型结构（滚道截面形状、滚珠的循环方式）；滚珠丝杠传动副轴向间隙的调整和预紧（双螺母螺纹预紧调整、双螺母垫片式预紧调整、双螺母齿差式预紧调整、弹簧式自动预紧调整、单螺母变导程预紧调整）；滚珠丝杠副支承方式（四种）；轴承组合安装支承结构；滚珠丝杠副结构形式的确定与选择方法（单圆弧螺纹滚道的单螺母丝杠副，单圆弧螺纹滚道的双螺母丝杠副，双圆弧螺纹滚道的双螺母丝杠副）等。·齿轮传动部件——齿轮传动的典型结构形式；齿轮传动最佳传动比配置的基本要求；各级传动比最佳分配原则；齿轮传动间隙的调整方法（偏心套筒或偏心轴齿侧间隙调整法，轴向垫片齿侧间隙调整法，双片薄齿轮错齿齿侧间隙调整法）。·挠性传动部件简介 ·间歇传动部件简介（4）教学重点 滚珠丝杠传动副的典型结构（滚道截面形状、滚珠的循环方式）；滚珠丝杠传动副轴向间隙的调整和预紧；滚珠丝杠副结构形式的确定与选择方法；齿轮传动最佳传动比配置的基本要求；各级传动比最佳分配原则；齿轮传动间隙的调整方法。（5）教学难点与处理方法

教学难点：滚珠丝杠传动副的典型结构（滚道截面形状、滚珠的循环方式）；滚珠丝杠传动副轴向间隙的调整和预紧；齿轮传动间隙的调整方法。

教学处理方法：与图文并茂和实际应用的形式，详细讲解教学难点，使学生易于理解和掌握。

4、第二章 机电一体化系统机械系统部件的选择与设计（第2.2节）

（1）理论教学学时：4学时（2）教学目的和要求

掌握导轨副的组成、主要类型及其应满足的要求；常见导轨副组合与间隙调整、特点；导轨副材料的选择及其机械性能确定；提高导轨副耐磨性的措施；滚动导轨副的类型与选择；直线运动滚动导轨副。了解回转运动滚动导轨副；滚动轴承导轨副。（3）主要教学内容

·导轨副的组成、主要类型及其应满足的要求——导轨支承部件的作用和组成；导轨副的主要类型；导轨副应满足的基本要求（导向精度、导轨的刚度、精度保持性、运动灵活性和低速运动平稳性、温度敏感性和结构工艺性要求）；导轨副设计的主要内容与步骤。

·滑动导轨副的结构及其选择——常见滑动导轨副的截面形状和特点（三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨）。

·常见导轨副组合与间隙调整、特点——双三角形组合导轨，矩形与矩形导轨组合；三角形导轨与矩形导轨组合；三角形导轨与矩形和平面导轨组合；燕尾形导轨与矩形导轨组合。

·导轨副材料的选择及其机械性能确定——导轨副材料的选择的基本原则与要求；常用导轨副材料的基本性能和特点；导轨副材料机械性能确定的基本方法与手段。

·提高导轨副耐磨性的措施——采用镶装导轨；提高导轨精度、改善导轨表面粗糙度、采取合理的润滑；减少导轨单位面上的压力（比压）、采用必要的卸荷装置。·滚动导轨副的类型与选择——滚动导轨副的组成、分类（滚动体和循环方式）与结构特点；滚动导轨副的基本要求：高的导向精度、高的耐磨性、足够的刚度、良好的工艺性。

·直线运动滚动导轨副——直线运动滚动导轨副滚动体循环工作方式的工作原理，结构特点和应用。·回转运动滚动导轨副——回转运动滚动导轨副的工作方式的工作原理，结构特点和应用。·滚动轴承导轨副——滚动轴承导轨副的工作方式的工作原理，结构特点和应用。

（4）教学重点

导轨副的组成、主要类型及其应满足的要求；常见导轨副组合与间隙调整、特点；导轨副材料的选择及其机械性能确定；滚动导轨副的类型与选择；直线运动滚动导轨副工作原理与结构形式。（5）教学难点与处理方法

教学难点：常见导轨副组合与间隙调整、特点；滚动导轨副的类型与选择；直线运动滚动导轨副工作原理与结构形式。

教学处理方法：与图文并茂和实际应用的形式，详细讲解教学难点，使学生易于理解和掌握。（6）课外习题要点

复习巩固机电一体化系统中传动机构的作用；对传动元件的基本要求；滚珠丝杠副的主要构成元件、传动特点以及支承方式（特点）；齿轮传动系统传动比的分配原则。

题量4~5题 —— 祥见本课程教案或教学日历。

5、第三章 机电一体化系统执行元件选择与设计（第3.1~3.2节）

（1）理论教学学时：4学时（2）教学目的和要求 了解执行元件的主要类型和特点；掌握机电一体化系统（产品）对执行元件的基本要求；了解常用控制电机类型与主要特点；掌握机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求；掌握典型伺服控制电动机的主要特点和选用原则。（3）主要教学内容

·执行元件的主要类型，能量转化方法及其特点——电气式、气压式、液压式、其他形式。·机电一体化系统（产品）对执行元件的基本要求——惯量小，动力大；体积小，重量轻；安装方便、便于维修维护；易于实现自动化控制。

·机电一体化系统（产品）常用控制电机——DC/AC电动机、力矩电动机、步进（脉冲）电动机、变频调速电动机、开关电磁电动机以及其他电动机（直流或交流脉宽调速电动机、电磁伸缩元件）等，及其主要特点简介。

·机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求——性能密度大。即功率密度 Pw=P/G 或比功率密度 Pbw=(T2/J)/G 大；快速性好。加速度大、响应特性好；位置控制/速度控制精度高、调速范围大、低速平稳性好、分辨率高和振动噪音小；能适应频繁启动，可靠性高、寿命长。·伺服控制电动机的种类、特点以及选用

种类：动力用电动机和控制用电动机；主要特点：伺服控制电机电特性与应用原则；伺服控制电机的选择基本原则（要求）。（4）教学重点

执行元件的主要类型和特点；机电一体化系统（产品）对执行元件的基本要求；常用控制电机类型与主要特点；机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求；典型伺服控制电动机的主要特点和选用原则。

（5）教学难点与处理方法

教学难点：伺服控制电动机的工作原理和机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求，特点与选用原则。

教学处理方法：在详细讲解伺服控制电动机工作原理的基础上，结合实际机电一体化系统或产品中对伺服控制电动机的基本要求，选用和应用特点。

6、第三章 机电一体化系统执行元件选择与设计（第3.3~3.5节）

（1）理论教学学时：6学时（2）教学目的和要求

重点掌握步进电机与驱动技术：步进电动机的运行特性与主要性能指标，步进电机的驱动与控制（驱动电路、变频控制信号、环形脉冲分配器、功率放大器、细分驱动电路、典型细分驱动电路）；了解直流电机与驱动技术和交流电机与驱动技术。（3）主要教学内容

·复习内容：步进电机的定义；基本工作原理；主要类型与主要特点。

·步进电动机的运行特性与主要性能指标——分辨率；静态特性（矩－角特性、静态稳定特性）；动态特性（动态稳定区、启动转矩、矩－频特性、惯－频特性）；其他技术参数。

·步进电机的驱动与控制——驱动电路：主要由脉冲分配器和功率放大器两部份组成，实现信号分配和能量放大；变频控制信号：主要有脉冲频率与电机转动方向控制信号，确定位移、转速、转向的实现。

·环形脉冲分配器——软件分频；通用集成电路分频；专用集成电路分频。

·功率放大器与作用——功率放大；限制电流；续流保护；典型放大电路：单电压功率放大电路、高低压功率放大器、晶闸管功率放大器、恒流源功率放大器。

·细分驱动电路——工作原理：在不改变步进电机结构的条件下，将步进脉冲电流细分逐步增加到Imax，再逐步减少到Imin，形成阶梯波电流，从而提高了步进电机的步进精度，减小了振动、噪声。细分驱动电路的特点：在不改变步进电机结构参数的条件下，可降低电机运转的步进角。·典型细分驱动电路——多路功率开关细分电路；单功率放大细分电路。·直流伺服电动机及其驱动 ·交流伺服电动机及其驱动

（4）教学重点

步进电机与驱动技术：步进电动机的运行特性与主要性能指标，步进电机的驱动与控制（驱动电路、变频控制信号、环形脉冲分配器、功率放大器、细分驱动电路、典型细分驱动电路）；直流伺服电动机及其驱动；交流伺服电动机及其驱动。（5）教学难点与处理方法

教学难点：步进电机的驱动与控制（驱动电路、变频控制信号、环形脉冲分配器、功率放大器、细分驱动电路、典型细分驱动电路）；直流伺服电动机及其驱动；交流伺服电动机及其驱动。教学处理方法：在详细讲解步进电动机、直流/交流伺服电动机、工作原理的基础上，结合实际机电一体化系统或产品中对控制电动机的基本要求，选用和应用特点。（6）第三章课外习题要点

复习巩固掌握机电一体化系统中对执行元件的分类与特点；机电一体化系统对执行元件的基本要求；步进电机具有哪些特点与环形分配方式、功率放大器电路种类以及工作原理、细分电路的特点、细分方式。

题量4~5题 —— 祥见本课程教案或教学日历。

7、第四章 机电一体化系统微机控制系统的选择与设计（第4.1节）

（1）理论教学学时：4学时

（2）教学目的和要求

掌握微机控制系统的定义；了解常用控制计算机的类型、抉择和权衡方法；掌握微机控制系统的设计思路和微机系统构成与种类；了解微机软件与程序设计语言。

（3）主要教学内容

·微机控制系统：是将微型计算机作为机电一体化产品的控制器，结合微型计算机的工作原理、接口电路（数字和模拟）的设计、相应的控制软件，实现对控制对象的控制形式和动作控制方式等控制功能的实现。

·常用控制计算机的类型：单片机、单板机，微型计算机——构成与特点。

·微机控制系统专用与通用、硬件与软件的抉择和权衡——专用与通用的抉择；硬件与软件的权衡；必要的抗干扰措施。

·微机控制系统的设计思路——确定系统总体控制方案；确定控制算法（逐点比较法、数字积分法、PID调节控制法、最小拍控制法、最优控制法、随机控制法、自适用控制法、遗传控制法、模糊控制法、鲁棒控制法、神经网络控制法、专家系统）；选择微型计算机（较完善的中断系统、足够的存储容量、完善的输入/输出通道、实时时钟控制能力、）；系统总体设计（接口设计、通道设计、）；软件设计：系统软件、应用软件。

·应用程序的一般编写方法：模块化程序设计法和结构化程序设计法。·系统调试：硬件调试、软件调试、系统调试三大步骤。

·微机系统构成与种类——微处理机、微型计算机、微型计算机系统等系统的总称。

·微机软件与程序设计语言——机器语言（Machine language），汇编语言（Assembly language），高级语言（High level language），操作系统（Operating System）；应用程序库或软件包（OFFICE、C、VC、JAVA、CAD、PRO/E、UG、3DMAX、MATLAB、MAPLE 等）。（4）教学重点

微机控制系统的定义；常用控制计算机的类型、抉择和权衡方法；微机控制系统的设计思路和微机系统构成与种类。

（5）教学难点与处理方法

教学难点：微机控制系统的设计思路。

教学处理方法：结合不同微型计算机的构成和性能特点，以及在机电一体化中的应用进行设计思

++路的讲解，并对一定的实例进行分析。

8、第四章 机电一体化系统微机控制系统的选择与设计（第4.6节）

第4.2节 第4.3节 第4.4节 第4.5节 内容在计算机硬件基础、计算机原理等课程中已学习过，在此不做讲解。

（1）理论教学学时：2学时（2）教学目的和要求

掌握PLC的基本工作原理与基本构成；PLC的编程特点与执行过程；了解PLC的应用和编程步骤。（3）主要教学内容

·PLC的基本工作原理与基本构成

工作原理：使用可编程存储器存储用户设计的应用程序指令，由指令实现逻辑运算、顺序操作、定时、计数、算术运算和I/O接口通讯来控制机电一体化系统（产品）。

基本构成：如图4-2所示，主要由微处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM、EPROM）、I/O接口（数字、模拟）、编程接口、编程器（含显示）等组成。·PLC的编程特点与执行过程——顺序串行编程与执行。

·PLC的应用举例——下面借助于实际例子了解PLC的应用和编程步骤（执行加工工艺流程）。（4）教学重点

PLC的基本工作原理与基本构成；PLC的编程特点与执行过程。（5）教学难点与处理方法

教学难点：PLC的编程特点与执行过程。

举例讲述PLC在机电一体化系统中的应用和编程特点。

9、第四章 机电一体化系统微机控制系统的选择与设计（第4.7节~第4.8节）

（1）理论教学学时：4学时（2）教学目的和要求

掌握输入/输出接口控制信号的可靠性设计基本要求；提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法；了解检测传感器的分类与基本要求，传感器的选择原则及注意事项，传感器的测量电路和传感器的微机接口。

（3）主要教学内容

第4.7节 微机应用系统的输入/输出控制的可靠性设计

·输入/输出接口控制信号的可靠性设计基本要求：能可靠地传递控制输入/输出信息；能够进行信息的转换，以满足微机对输入/输出信息转换要求；电平量转换与匹配；电量与非电量转换；强电与弱点转换与匹配；具有阻断干扰信号进入微机控制系统的能力。

·提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法：光电隔离电路和信息转换电路设计。·信息转换电路设计：弱点/强电转换电路；数字/脉冲信号转换；数/模(D/A)转换、模数(A/D)转换；电量转非电量。

4.8 常用检测传感器的性能特点、选用与微机接口

·检测传感器的分类与基本要求：检测传感器的定义、作用；检测传感器的分类； ·传感器的选择原则及注意事项：选用原则；改善和提高传感器的性能的技术措施。·传感器的测量电路：模拟型测量电路；数字型测量电路；开关型测量电路。·传感器的微机接口：模拟量接口方法、数字量接口方式、开关量接口方式。

（4）教学重点

输入/输出接口控制信号的可靠性设计基本要求和提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法。（5）教学难点与处理方法

教学难点：提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法。教学处理方法：重点讲述不同接口电路中的可靠性设计方法。（6）课外习题要点

复习巩固掌握机电一体化微机控制系统设计中，微机选择应满足的基本条件；提高微机控制系统抗干扰能力的主要方法和手段；光电耦合器的光电隔离原理；常用传感器的种类及其基本特性。

题量4~5题 —— 祥见本课程教案或教学日历。

10、第五章 机电一体化系统的元、部件特性分析（第5.1节）

（1）理论教学学时：2学时（2）教学目的和要求

重点掌握机械系统的主功能和基本特性要求，变换机构及其运动变换分析。了解机械系统的机构静力学特性研究的主要问题和机构动力学特性研究的主要问题。（3）主要教学内容

·机械系统的主功能：将一种机械物理量变换成与目的要求相对应的另一种机械物理量（运动参量、力/力矩参量）。·机械系统的基本特性要求：在具有承担外载荷足够的强度（бb, бs, бp）和刚度（结构刚度、接触刚度和局部刚度）的前提下，质量和惯量要小，系统响应要快，带负载的能力要强。·一般线性机械系统的动态特性（传递函数）：X(s)/Fx(s)= 1/[(Jm+JL/i2)s2] 典型机械系统的动态特性（传递函数）：齿轮减速：Y = f(x)=(1/i)x；只有机构转动惯量：X(s)/Fx(s)= 1/Jms2；只有负载转动惯量：X(s)/Fx(s)= 1/(JL/i2)s2。

,)x·非线性机械系统的动态特性（传递函数）：FxFm(x,xdf(x)dt,)。Fy(y,yy· 变换机构及其运动变换分析：齿轮传动机构（线性）；柔性带/链传动机构（线性）；回转/直线机构（线性）；间歇机构（非线性）；连杆机构（非线性）；凸轮机构（非线性）等。

·机构静力学特性与研究的主要问题：输出端负载向输入端的转换；机构内的摩擦力/矩对输入端的影响；各外部和内部载荷或重力载荷产生的加速度对机构内部构件承载能力的影响。

·机构动力学特性与研究的主要问题：研究机构要素的惯性和机构中各元素、部件以及整机的刚度特性和振动特性；平面运动机构要素的动态力及动态力矩；空间运动机构要素的动态力及动态力矩；机构输出端的弹性与动态特性。（4）教学重点

机械系统的主功能和基本特性要求；变换机构及其运动变换分析；机械系统的机构静力学特性研究的主要问题和机构动力学特性研究的主要问题。（5）教学难点与处理方法

教学难点：机械系统的机构静力学特性研究和机构动力学特性研究。

教学处理方法：以动力机构、变换机构为基础，分析机械系统的机构静力学特性和机构动力学特性问题的主要研究内容。

11、第五章 机电一体化系统的元、部件特性分析（第5.2节）

（1）理论教学学时：4学时（2）教学目的和要求

重点掌握机械系统中传感器的主功能；传感器的分类；动电式变换传感器的特性和压电式变换传感器的特性。了解具有其他平滑特性的变换传感器和传感器检测系统的特性。掌握传感器检测系统的整体特性的组成部分与要求。

（3）主要教学内容

·机械系统中传感器的主功能：由传感元件将机械物理量变换成电平参量或另一机械物理量，再经运算放大器或机械变速器转换成可接受利用的信号参量。

·传感器的分类（按变换物理过程分类）：电/磁变换传感器（动电式、静电式、磁阻式、霍尔效应式等）；压电变换传感器；应变/电阻变换传感器；光/电变换传感器。·典型传感器的特性。

动电式变换传感器的特性： VS(s)Y(s)Gme(s)Ks1Ls/RRs1RCskRsdRs1RCsd，当LS/R<<1时，传感器具有线性特征。，当RCs>>1时，Gme≈d/C，放大系压电式变换传感器的特性： VS(s)F(s)Gme(s)数与压电系数成正比，与电容量成反比。但在τ= RC（固有振动周期）低时，系统测试不准确。故压电式变换传感器只能用在被测信号频率足够高时，测试结果才准确。

·具有其他平滑特性的变换传感器（即线性特性或数字特性）：差动变压器传感器、静电/电桥式传感器、应变计传感器、光电编码器。

·传感器检测系统的特性：机械变换、机电变换、电气变换等部分组成。（4）教学重点

机械系统中传感器的主功能；传感器的分类；动电式变换传感器和压电式变换传感器的特性。（5）教学难点与处理方法

教学难点：各类传感器或传感系统传递函数特性分析与应用。

教学处理方法；以不同传感器的工作和应用特点为基础，进行特性分析与应用原则的讲解。

12、第五章 机电一体化系统的元、部件特性分析（第5.3节，第5.4节）

（1）理论教学学时：2学时（2）教学目的和要求

重点掌握电气式执行元件系统的主功能和系统组成；电磁变换执行元件的特性分析；具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析；步进电动机的特性分析。了解压电式执行元件及其特性分析；执行元件与机械结构结合中的若干问题。（3）主要教学内容

·电气式执行元件系统的特性分析

电气式执行元件系统的主功能：将输入电控信号转换为机械物理参量。

电气式执行元件系统的组成：控制电路→驱动电路→电/机变换→机械变换。

常用电气式执行元件：DC/AC伺服电机，步进电机，直线电机（含电磁铁）、压电元件、超声波电机等。

·电磁变换执行元件的特性分析：DC/AC伺服电机为例进行特性分析。

·具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析：DC伺服电机典型反馈驱动电路控制的动态特性分析；测速发电机（旋转变压器）反馈驱动电路控制的动态特性分析。·步进电动机的特性分析：环行分配、功率放大、步进电动机变换的特性分析 ·压电式执行元件及其特性分析：电压—电荷—应力变形特性分析。

·执行元件与机械结构结合中的若干问题：机械惯性阻转矩的匹配方法、凸轮理论曲线分析、残余振动分析、无残余振动的定位分析。（4）教学重点

电磁变换执行元件的特性分析；具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析；步进电动机的特性分析。

（5）教学难点与处理方法

教学难点：电磁变换执行元件的特性分析；具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析；步进电动机的特性分析。

教学处理方法：结合不同的电磁变换元件的工作原理，以及在系统中的应用特点，详细分析执行元件的动态特性分析。（6）课外习题要点

复习巩固掌握典型机械系统的动态特性和常用的线性变换机构的特点与应用。题量2~3题 —— 祥见本课程教案或教学日历。

13、第六章 机电一体化系统的机电有机结合分析与设计（第6.1节）

（1）理论教学学时：4学时

（2）教学目的和要求

重点掌握机电有机结合的稳态设计考虑方法研究的主要内容和检测传感装置、信号转换接口电路、放大电路、电源的匹配选择与设计。稳态设计考虑方法的主要设计程序及要求。（3）主要教学内容

·机电有机结合的稳态设计考虑方法研究的主要内容：

系统的输出运动参数的技术状态；执行元件的参数选择；功率（力/力矩）的匹配以及过载能力的验算；各主要元件的选择与控制电路的设计；信号的有效传递；各级增益的分配；各级之间阻抗匹配和所采取的抗干扰的措施。

·负载分析：典型负载，负载的等效换算。

·执行元件的匹配选择：伺服系统执行元件的转矩匹配，伺服系统执行元件的功率匹配。

·减速比的匹配选择与各级减速比的分配：减速比匹配选择一般原则要求，各级减速比的分配原则。·检测传感装置、信号转换接口电路、放大电路、电源的匹配选择与设计；伺服系统的稳态设计方法，伺服系统主要功能部件的选择与设计。

·系统数学模型的建立：半闭环控制方式（数学模型），全闭环控制方式（数学模型）。·稳态设计考虑方法的主要设计程序及要求

（4）教学重点

机电有机结合的稳态设计考虑方法研究的主要内容和检测传感装置、信号转换接口电路、放大电路、电源的匹配选择与设计。

（5）教学难点与处理方法

教学难点：稳态设计考虑方法的主要设计程序及要求的认知了解。

教学处理方法：应用实例分析进一步学习和认知稳态设计考虑方法的主要研究内容和重点考虑的问题。

14、第六章 机电一体化系统的机电有机结合分析与设计（第6.2节，第6.3节）

（1）理论教学学时：4学时（2）教学目的和要求

重点掌握机电有机结合的动态设计考虑方法研究的主要内容，伺服系统的调节方法。了解机械结构弹性变形对系统的影响和减少影响可采用的措施，动态设计考虑方法的主要设计程序及要求。（3）主要教学内容

·机电有机结合的动态设计考虑方法研究的主要内容：在稳态设计所建立的数学模型（传递函数）基础上，选择系统的控制方式和校正（或误差补偿）形式；设计校正（或误差补偿）装置，并有效的与稳态设计所建立的数学模型（传递函数）系统相融合，构成具有误差补偿作用的反馈调节系统，最终达到稳定工作和满足被控制对象的各项动态指标要求。

·伺服系统的控制方式：前置反馈和反向误差调节反馈控制方式。·校正（或误差补偿）形式：波德（Bode）图法和根轨迹图法。

·伺服系统的调节方法：伺服系统动态稳定性分析与过渡过程，动态特性与动态稳定性参量或指标，伺服系统动态稳定性校正，伺服系统调节校正分析，速度反馈校正（测速发电机局部负反馈）。机械结构弹性变形对系统的影响：有效地减少机械系统产生自激振荡而影响系统正常工作的各种因素，最有效的方法是机械系统的控制频带避开机械系统的固有谐振频率。

·通常采用的方法：机械振动系统运动学和动力学方程的建立；简化系统，建立弹性变形时机械系统的运动和动力传递结构框图；写出机械系统的运动和动力传递的控制等效框图；建立机械系统的传递函数；应用根轨迹法判定系统的工作稳定性。

·动态设计考虑方法的主要设计程序及要求。

·机电系统的可靠性设计方法：可靠性的概念、保证产品（系统）可靠性的主要方法。（4）教学重点

机电有机结合动态设计考虑方法研究的主要内容，伺服系统的调节方法。（5）教学难点与处理方法

教学难点：伺服系统的调节方法。

在条件允许的情况下，利用自动控制系统仿真分析设计软件进一步分析和学习伺服系统的调节方法、调节程序步骤等机电有机结合动态设计方法的知识要点。

第三部分

教学实施细则

依据本课程教学的性质和教学目的，学生按本课程教学内容重点掌握和了解各章节或各教学环节的教学目的和要求，是本课程教学的基本任务，也是最终考查（考试）的基本范围和知识要点，可作为知识掌握和复习的基本内容和要求。由此制定出本课程的教学实施细则。

一、课堂教学方法

以各章节教学内容，教学重点和难点为依据，以每次课堂教学为基本教学单元，采取学生教师互动的教学方式，相互尊重的人性化管理加强课堂纪律的整理等教学模式；在多媒体教学手段应用的基础上，充分发挥传统教学方法（板书教学与互动）的特点，引用互动提问式教学，突出教学重点，图文并茂，尽可能让每一位学生更好地认知教学过程中应掌握和了解各章节的重点知识内容和难点。主要教学方法和手段如下：

1.1教学前的准备

认真熟悉地理解和掌握本专业学生的培养目标，教学计划与课程体系，基础课、专业基础课、专业课、选修课以及实践教学内容等之间的相互关系和联系。

1.2理论教学前应准备的教辅资料

在认真理解和掌握本课程教学理论研究和应用研究的相关领域和发展方向的基础上，消化熟悉所选用教材明确的知识体系和结构、重点内容和要点，参阅相关参考教材和著作，依据本课程教学规范中教学大纲的要求，在实施理论教学前，应完成准备的教辅资料主要有：课程教学教案，课程教学讲义，多媒体CAI课件，以及必要的习题（课内、外）等。

1.3课堂教学过程与方法

以各章节教学内容，教学重点和难点为依据，以每次课堂教学为基本教学单元实施理论教学。在教学过程中，应重点注重以下几方面教学手段的实施。

·在教学硬件设施许可的条件下，尽量应用多媒体教学方法与传统板书教学方法相结合，再结合主讲教师的教学特点，进行理论教学。在本课程教学过程中，引用多媒体教学手段，具有信息量大，直观性强的特点；应用传统板书教学方法具有逻辑性强，易于与学生进行互动教学，同时也可了解和掌握学生对知识要点、重点、难点的掌握程度。

·教师应严于师表，语言行动规范，尊重学生，平易近人。在上课前互动致敬整顿课堂纪律是每次课教学的第一手法；在每一课堂教学中，主讲教师应直立、面向学生进行教学，严而不俗，互动教学，随时注意学生的听课情况和反映，尽可能保持课堂教学进程的完成和课堂纪律；下课休息时间，尽量接近学生，与之交谈了解学生对本门课程知识的认识和获得的教学效果，尽量针对学生的实际情况，灵活完善教学方法，使之能尽可能多的掌握本门课程的基本知识要点。

1.4课外辅助教学方法

课外辅助教学主要包括课外作业、课外辅导，在条件具备的情况下，可带学生参观机电一体化系统或者产品，进行一定的现场讲解。教师必须认真修改课外作业，并做必要的批示和有完整的记录，教师最好全部修改课外作业；教师必须按规定时间按时进行课外辅导，并可根据学生的实际情况，适当拓宽大疑问题的范畴。

二、实现教学目标的措施和办法

为了落实教学目标的实现，有效管理和监控教学进程与教学质量，提高教学效果和总结教学经验，进一步改进教学方法，在教学实施过程中，主要采取如下措施和方法实现教学目标。

2.1 课堂教学与监控

每次课程教学前整顿课堂纪律，随机考勤与课堂提问相结合，监控教学进程与教学效果，考勤与提问考核结果作为学生平时成绩的组成部分。

2.2 课外作业

2.2.1 主要目的

布置课外习题作业应达到的主要目的是使学生在认真复习所学各章节的基础上，通过完成课外习题作业的方式，进一步掌握和巩固各章节的基本知识要点和重点内容，并初步具备灵活应用所学知识（基本原理、方法、概念和观念），解决相应的技术问题的手段或方法。2.2.2 各章节课外习题布置的要点和题量（1）第一章课外习题要点

复习巩固机电一体化涵义、目的、特征、基本组成要素及可实现哪些功能；工业三大要素和机电一体化三大效果（要素）的内涵；电一体化系统设计的设计思想、方法；开发性设计、变异性设计、适应性设计之间的关系与异同。

题量4~5题为宜。（2）第二章课外习题要点

复习巩固机电一体化系统中传动机构的作用；对传动元件的基本要求；滚珠丝杠副的主要构成元件、传动特点以及支承方式（特点）；齿轮传动系统传动比的分配原则。

题量4~5题为宜。（3）第三章课外习题要点

复习巩固掌握机电一体化系统中对执行元件的分类与特点；机电一体化系统对执行元件的基本要求；步进电机具有哪些特点与环形分配方式、功率放大器电路种类以及工作原理、细分电路的特点、细分方式。

题量4~5题为宜。

（4）第四章课外习题要点

复习巩固掌握机电一体化微机控制系统设计中，微机选择应满足的基本条件；提高微机控制系统抗干扰能力的主要方法和手段；光电耦合器的光电隔离原理；常用传感器的种类及其基本特性。题量4~5题为宜。（5）第五章课外习题要点

复习巩固掌握典型机械系统的动态特性和常用的线性变换机构的特点与应用。题量2~3题为宜。

（6）第六章课外习题要点

复习巩固掌握机电一体化系统的稳态设计方法和动态设计方法，以及在设计中应该掌握的基本要点和提高稳态/动态精度的手段。

题量2~3题为宜。

2.3 辅导答疑

合理安排辅导答疑时间，并对学生提问与答疑交谈的结果，做一定的纪律，并将提问和认知情况作为平时成绩参考的依据。

2.4近距离与学生交谈

充分利用课余时间和平时时间，近可能地与学生交谈和谈心，掌握学生对本门课程的认识和知识掌握的情况，使学生能认识到学好本门课程是教师和学生共同努力的结果。2.5 考核环节

《机电一体化系统设计》课程属大学四年学习的专业综合性课程，综合性和实用性较强，考核的重点在机电一体化系统设计的基本要求，设计思想、观念、思路与方法等范围。

2.5.1 考核形式与成绩构成

《机电一体化系统设计》课程以闭卷考试（卷面成绩）为主（85%），平时成绩（含作业成绩、上课考核情况等）为辅（15%）。

3.3.2 闭卷考试的主要内容或范围

第一章：机电一体化（技术）的内涵、定义或解释，研究的主要目的和发展历史和方向；机电一体化系统设计研究的主要方向和应用特点；机电一体化系统设计的基本要素，以及与工业设计基本要素之间的关系；主要构成和功能特征；各基本要素相互联系的核心技术问题——接口技术；机电一体化系统设计方法：一般原则（在充分发挥机电一体化的三大效能省能源、省资源、智能化，提高系统的附加价值的基础上，实现机电系统（产品）的自动化操作，即机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法）；机电一体化系统（产品）设计的类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计；

第二章：机电一体化系统机械部分设计或选择的特点，目的，基本功能和基本要求；丝杠螺母机构的基本形式；滚珠丝杠传动部件及其要求；齿轮传动部件及其要求；导轨副的组成、主要类型及其应满足的要求；常见导轨副组合与间隙调整、特点；提高导轨副耐磨性的措施；滚动导轨副的类型与选择（直线运动导轨副）。

第三章：执行元件的主要类型和特点；机电一体化系统（产品）对执行元件的基本要求；常用控制电机类型与主要特点；机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求；典型伺服控制电动机的主要特点和选用原则；步进电机与驱动技术：步进电动机的运行特性与主要性能指标，步进电机的驱动与控制（驱动电路、变频控制信号、环形脉冲分配器、功率放大器、细分驱动电路、典型细分驱动电路）。第四章：微机控制系统的定义；了解常用控制计算机的类型、抉择和权衡方法；PLC的基本工作原理与基本构成；PLC的编程特点与执行过程；输入/输出接口控制信号的可靠性设计基本要求；提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法。

第五章：机械系统的主功能和基本特性要求，变换机构及其运动变换分析；机械系统的机构静力学特性研究的主要问题和机构动力学特性研究的主要问题；机械系统中传感器的主功能、传感器的分类、动电式变换传感器的特性和压电式变换传感器的特性；传感器检测系统的整体特性与要求；电气式执行元件系统的主功能和系统组成；电磁变换执行元件的特性分析；具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析；步进电动机的特性分析。

第六章：机电有机结合的稳态设计考虑方法研究的主要内容和检测传感装置、信号转换接口电路、放大电路、电源的匹配选择与设计；机电有机结合的动态设计考虑方法研究的主要内容，伺服系统的调节方法。了解机械结构弹性变形对系统的影响和减少影响可采用的措施，动态设计考虑方法的主要设计程序及要求。

3.3.3 考试试卷题型及题量的组成原则（1）客观题

以填空和单项选择题为主。建议一空和一项选择为1分，总计最多不超过30分。（2）简答题和简述题

以基本概念、基本定义、基本原理、基本方法和特点为主。建议6~8题为宜，每题6~8分。总计在40分~50分之间。

（3）思考题或叙述题

以基本原理和方法的应用、特点分析为主。建议2~3题为宜，每题8~12分。总计在20分~30分之间。

数控维修课程教学方法研究 篇3

关键词：数控维修；课程；教学方法

一、理论教学

（一）教学内容的优化与组合

由于数控维修课程涉及的知识面较广而学时有限，因此教学内容应具备较强的针对性与适用性。笔者按照“注重基础、培养能力、面向就业”的人才培养目标，以“实用、够用”的原则对理论教学内容进行了优化，突出培养学生就业所需的职业能力。同时结合技能型专业人才培养目标、岗位需求以及课程的前后衔接关系，注重理论与实践的融合。在教学内容安排上，我们以实际岗位需求为导向，课程中重点讲解当前企业广泛应用的 FANUC、SIEMENS 数控系统。结合企业相应岗位的技能要求，对以上系统的软件与硬件结构、安装调试、状态监测与故障诊断、典型软硬件系统故障诊断与维修等教学内容采用分阶段、层次化的渐进模式进行教学。在实际教学过程中，不断针对各类数控机床的安装调试及故障诊断与维修，安排大量的仿真与实践操作，使学生在做中学，边学边做，充分调动起学生的学习兴趣。

（二）任务驱动式教学

任务驱动教学法是一种以学生自主学习为主，教师从旁引导为辅的教学方法，以任务驱动教学。学生在完成任务的过程中，教师可鼓励学生提出自己的思路、方法并引导他们积极进行讨论，并适时给以点评。笔者在实施任务驱动教学法时提出教学任务→学生在现有资源的基础上寻找解决方案，即发现问题→教师引导，补充理论内容和实践经验，提出解决方案→学生实践，彻底解决问题→提升到理论认知的水平。教学实践中，笔者将数控维修课程教学内容提炼为以下 7 个任务：机床电气图识读、FANUC系统连接、FANUC 系统参数调试、FANUC PMC 程序控制、SIEMENS 系统连接、SIEMENS 系统参数调试、数控机床典型故障排除。在教学任务中融入课程相关知识点，在解决任务的过程中带出各知识点，任务完成了，知识点也讲清楚了。采用任务驱动教学可有效调动学生的学习积极性，效果较好。

（三）面向工作岗位的“教、学、做”一体化教学模式

以传统的“重理论、轻实践”的教学思想所培养出来的学生毕业后很难为企业提供“即时生产力”。为解决以上问题，笔者在教学中实施了“教、学、做”一体化教学模式，打破理论与实践的界线，以劳动部数控维修的考证要求为依据组织教学，教学内容直接与学生将来的岗位技能需求挂钩。针对高职学生理论基础差，对理论性较强的课程不感兴趣而动手欲望强的特点将课堂搬到数控加工中心、生产现场进行，教师边讲课，边演示，边指导；学生边学习，边动手，边提问，实现课堂理论教学与实践技能培养相融合。在教学中将生产一线的实际案例和教师的产学研成果设计成教学案例，以“案例”、“项目”为主线，组织教学内容，以激发学习兴趣提高教学效果。按该模式培养的学生，基本实现了教学内容与生产一线技术的“零距离”，使学生上岗后即可快速适应工作。

二、实践教学

（一）“仿真操作”与实践操作相结合

传统的数控维修实训需要的大量的数控机床，数控机床价格昂贵，精度较高，若没有专业的维修人员和维修工具，将导致拆卸后的数控机床精度下降。实训时很多同学因为怕损坏机床而畏首畏尾不敢大胆放手去练，导致实训效果较差。并且由于各院校经费有限，不可能投入大量财力购买大量数控机床供学生进行实训，往往导致数控维修实训中出现无机床可用或机床严重不足的尴尬局面。采用数控维修仿真软件即能很好的解决这一问题。目前，可用于数控维修仿真的软件有斯沃数控维修仿真软件和创一数控维修仿真软件。在仿真实训过程中，学生可对常见的数控机床进行任意的拆卸、安装及线路连接，并能根据实际应用过程中常见的故障进行仿真诊断并进行故障排除。学生通过仿真实训后，再到学院实训中心进行实践操作，由于有仿真操作基础，在实际操作过程中可以避免很多由于误操对机床造成的损害。通过仿真实训，还能学习到实践操作过程中很难见到的故障情景。传统的数控机床维修实训由于受到条件限制，很难让每一位学生都能对数控机床的每一零部件进行系统的认识，对故障的诊断与维修更是只能停留在理论水平上。按照传统方法培养数控机床维修人才，需要较长的实践工作过程中，而这种人才又是目前企业的急需人才。通过数控维修仿真软件对学生进行密集、反复训练使学生牢固掌握基础知识后，再进行实践操作与顶岗实习，可有效缩短数控维修人才培养周期。

（二）重视实践操作培养学生解决实际问题的能力

使用数控维修仿真软件进行仿真操作虽然可以解决数控维修人才培养中的很多问题，但也有它的局限性。仿真软件的仿真程度虽然很高，却无法代替实际操作，可合理应用而不可过度依赖。毕竟学生能力的培养要靠“真刀实枪”的实训来锻炼。教师应在教学过程中尽可能多的创造实践机会，以实训教学时间与理论教学时间大致相当为宜。实训课题尽量贴近生产一线的实际案例，以做到学校教学与企业需求的“无缝对接”。

三、校企结合人才培养模式

创新中职数控课程教学思考 篇4

(一) 教材内容缺乏新意

当前广大中职院校所使用的数控类教材, 大部分都存在重理论、轻实践的问题, 教材内容过于抽象, 缺乏兴趣点和创新点, 很难激发学生的关注和兴趣, 阻碍了学生对相关知识的理解和学习。例如, 许多学生最初会对车床有着浓厚兴趣, 可一旦接触那些深奥晦涩的结构和原理时, 他们就会感到枯燥乏味, 兴趣顿失。虽然有的学生会潜下心深入研究, 但碰到知识难点时, 也会变得束手无策, 难以领悟, 这些都严重挫败了学生的数控学习兴趣, 不利于高效课堂教学的打造。

(二) 理实脱节问题严重

大部分中职院校依然延续着传统的教学模式, 在数控课程理论教学与实践教学的课时分配上不合理, 存在严重的理实脱节问题。许多中职院校都是先进行一段时间的理论教学, 然后安排课时较少的实训操作, 以培养学生的实践能力和应用能力。但许多学生在理论学习阶段就完全丧失了对数控学习的兴趣, 更不用谈后续的实践操作。理实脱节严重, 课时分配不合理, 严重降低了中职数控课程教学的效果, 这也是教学创新中需要重点加强的。

(三) 教师教学能力有限

目前, 大部分中职院校都已经开设数控类相关专业, 但是真正符合 “双师型”能力要求的教师却少之又少, 更别谈用全能型教师来指导学生实践了。大部分教师都是临时抱佛脚, 毫无车间生产经验, 或者短时间训练后立即上岗, 教师教学能力有限, 无法充分满足课程教学创新的现实要求。

二、中职数控课程教学的创新路径

(一) 开展项目教学法, 调动学生积极性

所谓的项目教学法, 就是以具体项目为载体, 在师生共同完成与实施的过程中达到一定教学目标的教学活动。具体流程包括项目选定、项目实施计划、项目完成评估。项目教学法在数控教学中的应用, 不仅能够加深学生对理论知识的理解, 而且能够培养学生的实践与创新能力, 有利于促进数控专业中职生的综合发展。

(二) 注重实训学习, 提高创造能力

在中职数控课程教学中, 教师要注重实训学习, 加大实践教学比重, 促进学生的理论知识向生产实践转变, 让他们在实践操作中适应岗位环境, 提高社会能力和创造能力。在训练学生的数控操作能力时, 教师要灵活运用各种教学方法, 充分调动学生的好奇心, 不断活跃课堂氛围, 培养和提高学生接受新知的能力。在实训学习阶段, 教师要扮演好引导者角色, 帮助学生养成良好的学习习惯, 并对普遍存在的问题进行及时指导、分析和总结。

(三) 注重专业核心技能培养, 提高学生综合应用能力

在中职数控课程教学中, 教师一定要注重数控核心技能的培养, 也就是注重对数控加工工艺编程与操作能力的培养。在课程教学中, 教师可以将现代社会生产与制作中极具代表性的工艺、应用广泛的编程和加工等内容巧妙融入教学中, 以真实案例为载体, 确保中职生深入理解数控内部结构和操作原理, 全面掌握数控实践操作技能, 以提高学生的综合应用能力。此外, 教师还要学会合理创设工作情景, 培养和提高学生的数控能力。中职生毕业后基本都会选择大中型加工企业开始自己的职业生涯, 为了确保学生能够最大限度地与未来的岗位实现“零距离就业”, 提高学生的岗位适应能力, 教师必须在实际教学中灵活创设工作情景, 将课堂变为实际岗位, 并扮演好学生助手的角色, 在真实的岗位环境中进行实操训练, 让他们自己动手制作加工各种典型的零件, 以培养和提高学生的综合应用能力。

在中职数控课程教学中, 教师在不同的教学环境要灵活采取相应的教学方法, 以全面提高课程教学质量, 进而培养和提高学生的理论水平和实际操作能力, 为其未来就业增加重要砝码。可以说, 加强中职数控课程教学的创新, 有利于打造高效数控课堂, 有利于促进学生的综合发展, 有利于实现中职教育的人才培养目标, 有利于为社会发展输送大量优秀数控人才, 有利于深化中职院校专业教学改革。总而言之, 教师必须充分意识到中职数控课程教学创新的重要性, 不断实践, 积极探索, 推动中职数控课程教学的革新与转型。

摘要：目前, 在现代生产与加工领域, 数控技术已经成为必不可少的工具, 在提高生产效率方面发挥着至关重要的作用。而中职数控课程教学则肩负着为现代社会发展培养优秀数控人才的重任, 但由于中职生水平参差不齐、学习效率低下等原因, 造成中职数控课程教学始终无法取得预期的良好效果。为了打造中职数控课程高效教学, 提高教学质量和学习效果, 采取有效手段进行创新已经成为必然趋势。

关键词：中职数控,课堂教学,创新对策

参考文献

[1]史中方.创新教学模式提高教学质量——中职《数控车床》课程教学实践探索[J].知识经济, 2014 (22) .

[2]钱志萍.中职数控实训数字化教学管理平台的研究与建设[J].才智, 2015 (24) .

数控课程教学 篇5

刘文涛

2013-2014学年秋学期《车工工艺学》教学工作总结

在学校的统一安排下，我担任机电设备维修1班《车工工艺学》的教学。一学期来，我认真、严谨、坚持不懈地从事教学工作，我能认真制定计划，认真备课和教学，积极参加教研组活动和备课组活动，上好每一节课。顺利完成所有项目实操，达到理论与实操相结合。经常请教有经验的老师，经常听优秀老师的课，吸取先进的教学方法，取长补短，提高自己的教学能力与操作技能。

1、理论教学过程

本课程教学以理论结合实操进行，课前认真备好每一节课，认真钻研教材，深入考虑教法，每一个任务都找出重点与难点，平时多与学生交流，了解学生想学些什么，了解学生喜欢怎样学才易懂，了解学生的兴趣、爱好、习惯，这样大大提高教学质量。

2、理论教学过程遇到的问题与反思

在理论教学过程中，由于学生对车床操作已在高一进行强化训练，所以同学们学习理论时的兴趣没有我想象中高，有小部分同学上课睡觉，有小部分同学在课堂上讲话，我想出很多办法，例如：多举操作实例，多用实物教学，每一项目教学都到车间进行实操练习。在以后的理论教学中，我需要多联系实际，多从企业生产的产品角度去讲课。

3、项目实践教学过程

在车工项目实践过程中，同学们表现积极，都能按照老师的要求顺利完成项目内容，大部分同学操作比较熟练。车工操作主要以动手为主，为提高学生的学习兴趣，在实践项目中我多采用图样实物加工，让学生感到自己加工出来的工件是有实际作用的，加工工件出来后，会无比自豪。

4、项目实践过程遇到的问题与反思

项目实践过程中，有部分同学使用刀具时没有正确使用，导致车刀经常崩裂，另外刃磨车刀时，没有注意刃磨车刀的角度，以后需要加强训练。有部分同学加工工件时，粗加工和精加工没有控制好，进给量也没有选择好，导致加工出来的工件尺寸有误差，以后还需要多练习。

中职数控车工技术课程教学探讨 篇6

一、目前数控车工技术课程面临的问题

1、教学内容滞后于技术更新。数控车工技术课程具有技术更新快、实践性强的特点，许多实质性技术和最新技术讲授得不够深入，如数控装置的软、硬件结构、伺服控制技术往往停留在概念上，许多新功能、新技术的讲授也跟不上技术的发展。

2、教学内容不够科学规范。职中学生大多数为初中毕业生，而且普遍基础较差，知识内容和深度不够，学生对较深入的知识不易理解。此外，数控技术是一门综合设计、工艺、制造及自动化控制的多学科交叉型的科学技术，知识量过大。对于中职学生，在有限时间内很难安排大量需要讲授的内容，影响学生全面理解数控技术的知识体系和内容。

3、综合性和前沿性教材缺乏。深入反映本学科前沿技术的教材缺乏，关键性技术论述较少，真正既适应现代企业对员工的需求培养，又适应我校的师生状况的高质量教材更少。

4、师资力量薄弱。本课程除了要求老师有系统丰富的理论知识外，还必须具有扎实过硬的专業技能和培养学生在现代机械加工、制造企业中独挡一面的能力。使学生通过教学实训，熟悉企业的生产流程、行业的相关标准，提高提高学生在企业的竞争能力。

5、实践性教学环节条件较差。由于没有标准的实训车间，设备的摆放不够科学，工具、量具相对短缺，导致检测手段单一、落后，学生的实验教学达不到要求。操作训练也仅仅停留在基本的操作上，对于操作过程当中的具体问题还不能从容应对。

二、提高数控车工技术教学质量的方法和途径

1、提高教师教学水平。搞好数控车工技术教学与改革，没有一支合格的师资队伍是不可能的。应加强师资的培训与再进修工作，有计划的选派一部分任课教师和实验教师深入到实验室、实训基地参与数控技能培训，也可以深入工厂进行专业技能培训，跟企业员工一样顶岗操作，提高动手的能力，弥补我们的实践教学、实验、实训的不足和缺陷。

2、改进教学方法和手段，激发学生学习兴趣和动力。好的教学方法和教学手段对于激发学生的学习兴趣，促进教学内容的消化十分重要，有时甚至可以收到事半功倍的效果。因此，在教学过程中如果还是采取老师满堂讲，学生被动听、黑板上开机床的教学方法和手段，就很难体现职业教育的特色，难以培养出适应现代数控应用技术发展需要的高素质人才。

3、合理调整教学内容。从中职教育的培养目标出发，数控车工课程教学应围绕提高学生的实际操作能力，培养一线高素质的数控车工技术应用工人这条主线，设计学生的知识、能力、素质结构，注重知识的实用性和能力素质的培养。其次，应合理安排教学内容。对于前后联系不够紧密的教学内容，可以划分成若干个教学模块，对于有些教学内容可以将讲解的前后次序作相应调整，对于与实际应用密切相关的理论内容，应与实际应用实例结合起来。应恰当科学合理取舍教学内容，在教学过程中，对那些陈旧过时的教学内容要及时进行删减，随时更新充实数控技术发展的前沿知识于课堂教学中。

4、学生应用及创新能力的培养。教学中要注意实践教学所占比例，并使理论教学与实践教学交叉进行，真正让学生成为主体。实践教学是培养高技能应用型人才的重要途径和保障。从开始的机床结构分析、不同类型的机床操作、CAD 建模、加工工艺编制、刀具的选择、CAXA 加工路经生成到整个实践加工过程，尽量让学生独立完成，为满足制造业对数控车工技术人才的需求，为机械制造业的振兴输送大批数控车工技术合格的人才。

5、让学生学会观察、体会、总结。对于数控车工技术，理论知识固然重要，实践技能同样不可或缺，因此在指导学生实训中，要求学生学会随时记录操作中出现的重要现象，用于实训后体会、总结。如在数控车床操作中对刀建立工件坐标系时，我们通常采用试切对刀法。先试切外圆或端面均可以，而我要求学生尝试先试切端面，然后沿X方向退刀，可以不用退太多也不用关主轴，直接在“设置”中输入Z 0，然后退刀到端面车削外圆的地方，纵向车削外圆，再退刀，关主轴，测量出工件试切直径，将它输入系统，对刀就完成了，它比先试切外圆节省时间，我让学生仔细去体会这一点。同样，我也要求学生在其他地方也要学会总结、善于总结，不断提高自己的专业技能和综合能力。

《数控车床》实训课程教学探讨 篇7

数控技术也叫计算机数控技术 (Computerized Numerical Control简称:CNC) , 它是采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置, 使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现, 均可以通过计算机软件来完成机械加工的一门技术。数控车床, 是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能, 可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能, 并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。与普通机床相比, 数控机床具有很多优点:高柔性, 适合单件、小批量生产, 适合新产品的开发;加工精度高、加工质量稳定可靠、生产率高, 数控机床的加工自动化, 免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差, 提高了产品的一致性;并且数控机床对操作工人的要求降低, 一个普通机床的高级技工, 不是短时间内可以培养的, 而相对来说数控机床操作工人培养时间极短 (如数控车工需要一周即可, 还会编写简单的加工程序) 。随着数控机床在工厂的普及, 它已经直接影响到一个国家的经济发展和综合国力, 关系到一个国家的战略地位。因此, 世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业[1]。

1《数控车床》实训课程性质和特点

《数控车床》课程是我校机械设计及其自动化和机电一体化专业的专业必修实验课。通过本课程学习, 使学生建立现代机械制造的全新概念, 掌握数控车床的基本知识、基本理论和基本技术。该课程具有如下特点:

1.1 知识密集

《数控车床》是以数控车床设备为主要研究对象讲授计算机数控的基本原理、基础理论和方法。数控车床集合了多学科, 具有集机、电、液于一身, 技术密集和知识密的特点, 设计、使用数控车床必须具备机械制造、微电子、自动控制和计算机等多方面知识。

1.2 理论性与应用性均要求较高

《数控车床》课程既包含了开发设计数控系统和数控机床所需要的深奥的理论知识, 又包含了使用数控机床所需要的应用方面的知识。

1.3 知识更新快

随着微电子技术计算机技术的发展, 数控技术也在不断地发展。数控技术从创造到现在虽然只有50多年的历史但已经经历了五个发展阶段, 相应的数控车床也经历了五次更新换代, 专业知识的更新速度非常快。

2《数控车床》实训课程教学中存在的问题的探讨

《数控车床》实训课程具有以上的特点, 给教学带来一定的难度, 在教学过程中, 授课老师经常有如下困惑:授课的重点在哪里、如何掌握讲授课程的深浅、如何收到好的教学效果等。笔者通过《数控车床》实训课程实践中获得的一些认识和体会归纳如下:

2.1 充分利用计算机辅助软件

由于数控技术教学和培训都离不开数控机床, 而数控机床本身价格比较昂贵, 同时训练过程不可避免地存在误操作过程, 这对机床安全是一个巨大的隐患, 同时数控机床的数量有限, 难以满足大量学生实践训练的需求。随着计算机技术的普及, 数控机床加工仿真技术得到了迅速发展, 很好地解决了这些矛盾。数控加工仿真是一种先进的计算机人机交互技术, 具有生动的界面和强大的显示功能, 图形大小、颜色、观察视角以及刀具的形状等都可由操作者自行设计以满足不同的监控与学习要求;仿真系统的通用性较强, 其语法诊断功能可以帮助学生学习编程。在模拟过程中, 系统能及时提供错误信息以及刀具相对移动轨迹的显示以及最终加工的立体效果, 很容易发现和修改编写程序的错误, 高仿真界面及动态的模拟仿真系统可有效地显示代替机床实际运行状况并且还能够提示操作信息, 使数控机床的编程操作易于课堂化教学, 从而既节省了机床设备和实习消耗, 降低了实做危险, 又大大提高了教学效率, 规避了实习人员的操作风险。仿真系统在模拟中出现人为的编程或操作失误也不会危及学生和机床安全, 学生反而还可以从中吸取大量的经验和教训, 所以说它是初学者理想的实验、实践工具[2]。

2.2 理论和实践相结合

刚刚开始接触数控车床, 首先要掌握常用的指令G、M指令, 例如快速进刀指令G00、直线插补指令G01、圆弧指令G02和G03、主轴正转M03等相关的指令。要求学生在最短的时间中熟记他们, 对于不明白的概念暂时不要理会, 在实训中, 通过实际的实践操作就会慢慢的理解明白。简单的指令对于学生的基础知识要求不高, 学生学习起来容易。脱离课本上大的知识框架直接从常见指令学期起, 学生容易上手, 又有成就感, 增加学生的学习兴趣[3]。

3 展望

推进高校数控人才的规模化培养, 有利于壮大中国数控人才队伍, 对中国传统制造业转型有着重大意义, 同时还可向创业人才队伍输送人才资源。改变传统数控人才的自底向上的知识串联培养模式, 建构以项目为核心、自顶向下目标型的数控教学知识体系, 优化实训软硬件环境, 改善数控实训的权重, 降低高校卓越数控人才规模化培养成本, 结合创新、创业实践, 不断拓展卓越数控人才培养的知识活化面积, 提升其核心竞争力, 促进越工程人才规模化培养模式的可持续发展。该目标的实现需要多重数控实训教育资源的进一步优化整合, 有待深入探讨, 协同完成。

参考文献

[1]张三.数控技术与产业发展途径[J].电工论坛, 2013-04-11.

[2]张伟.《数控技术》课程教学探讨[J].教法研究, 2013, 3:84-85.

数控技术课程教学改革探讨 篇8

关键词：数控技术,教学改革,考试改革

随着我国制造业的不断发展, 数控机床作为典型的机电一体化产品, 在现代制造业中的应用日趋广泛。数控机床中综合运用了计算机、自动控制、自动检测、精密机械等多学科知识, 是机械设计制造及其自动化专业中知识应用的综合体现, 是数控技术的具体应用。当前我校数控技术课程教学总学时为36学时 (其中实验6学时) , 就短时间内如何取得良好的教学效果, 笔者通过近几年的数控技术教学实践, 总结了在该课程教学改革方面的一些探索和认识, 以供探讨。

1 以学生学习目标设定教学计划

数控技术课程作为一门知识综合性较强的专业课程, 对学生的就业方向具有重要的指导作用。按照课程内容的要求, 学生可以根据个人需求向数控加工、C N C控制、控制软件的编程几个方面去发展。因此, 按照学生需求, 在学生掌握课程基本教学要求的前提下系统地、针对性地在这些方面予以加强, 不但能提高学生将来适应企业的需求, 还能提高学生学习的主动性。

1.1 系统化实践教学环节, 突出数控机床操作编程加工方向

实践教学如实习、实验通常只是作为对理论课程内容的进一步理解, 但作为数控机床的实习, 不但能加深学生对理论知识的理解, 提高学生对数控机床的认识, 还能提高学生的动手能力。通过在金工实习中开设数控实习, 通过各种演示、复杂零件样件模型, 对比普通机床与数控机床, 使学生对数控机床有了初步的认识, 增强学生对专业学习的兴趣, 同时也为后续数控技术课程的教学奠定了初步的基础;以讲座、培训、课程设计、毕业设计引导学生。目前学院内对学习几何造型及数控自动编程等软件具有良好的氛围, 从外部环境上激发了学生对数控加工的兴趣;通过企业的生产实习, 使学生对数控机床的应用、生产组织过程有所了解, 开阔学生的视野;通过开放实验室, 数控仿真实验室, 为学生在课程设计、毕业设计方面提供良好的学习平台, 学生可以根据设计要求, 综合运用制图、工艺设计、数控机床操作编程加工, 激发学生的创造性思维。

1.2 系统化理论教学环节

以三相步进电机的单片机开环控制电路为基础, 系统化理论教学环节。理论教学课时除去实验、数控机床G代码编程部分, 课时相对较少, 面对众多的教学内容, 如果没有系统, 缺乏重点就会使教学内容分散, 涉及面虽广, 但都只是浅尝辄止, 学生不可能全部领会, 同时也失去了学习的目标, 从而使学习变得枯燥。通过学习单片机、接口扩展电路、驱动放大电路、步进电机、插补算法、系统程序等环节构成教学的基本内容。通过演示Protel软件, 绘制电路原理图, 讲解电路板的制作过程;通过单片机仿真软件, 演示用汇编语言编程实现对步进电机的控制;在此基础上, 再简要讲解闭环检测元件、机械部分, 使基本内容深入细致, 又不缺乏整体性。

2 改进教学方法, 增加教学手段的多样性

2.1 采用现代教育技术

数控技术随着科学技术的发展不断更新, 仅仅依靠书本知识, 难以跟上知识更新的步伐。现代控制的发法从经典控制、现代控制到智能控制、混合控制, 控制的应用从航空航天到生产生活无处不在发展, 因此, 教材仅仅是教学的参考。数控技术课程的特点决定了多媒体教学方式必不可少, 通过图片、影视、动画的方式不但能让学生快速了解当前数控技术的发展状况和应用情况, 而且可以极大地拓展教学内容。

2.2 开展现场教学

数控机床的手工编程并不复杂, 但如果先讲理论再进行实验可能理论教学的效果很差, 特别是对建立工件坐标系的理解, 因为学生没有对数控加工过程有一个整体的认识, 因此, 第一次讲编程最好能进行现场教学, 使学生熟练掌握数控机床从零件图纸分析, 工件定位、装夹, 程序结构组成, 依据零件图纸要求确定工件坐标系, 确定刀具加工工艺路线, 编制程序并输入计算机, 工件试切, 确定起刀点, 刀具轨迹模拟, 首件加工, 零件检验。即使学生熟练掌握整个数控基本加工的全过程, 以理论和感性认识同步进行, 方便学生的理解。

2.3 培养双师型教师

数控机床有不同厂家的控制系统, 编程的代码和方式也不尽相同, 即便同一厂家生产的系统, 版本不同编程加工的方法也不尽相同。因此, 教师在讲授数控编程部分的内容时必须针对实验室现有的机床进行讲解。这就要求教师除了要具备较强的计算机操作能力外, 还要具备熟练的机床操作水平和对机床常见问题的处理能力。

3 以体现知识、能力、素质为出发点, 改进考试模式

现行的考试模式多半还是传统意义下的应试考试, 考试内容以理论知识为主, 缺乏对学生知识运用、科学思维和创新能力的培养, 从一方面也决定了学生学习的特点:即为了“考”而学, 使学习处于被动状态, 平时不努力甚至旷课, 等期末时突击, 不但影响管理, 甚至为应付考试出现作弊现象。考试内容以教材知识为主, 也限制了教师的教学手段的发挥。考试的作用一方面是要激励学生学习的主动性, 同时也作为教学管理的一部分, 提高学生的自我约束能力, 引导学生的发展方向。

3.1 改革考试内容及考试方法, 注重能力培养

期末考试应从对课程基本内容的掌握为主要考点, 不应过于复杂需要长时间思考, 或偏离课本过多, 并且内容上应该是不同方向学生必须掌握的。可从基本概念、基本原理、基本思路、基本方法上进行考察, 如以最基本的切削外圆编程加工, 考查学生对程序结构、基本代码、工件坐标系的理解。总之要内容简单, 但覆盖面广。

3.2 建立全程考核模式, 发挥学生的积极性

通过考勤、平时作业、实验、大作业和期末考试相结合的方式来综合评价学生学习成绩, 降低期末考试在总成绩中的比重, 使成绩构成多样化。作业的布置应少而精, 尽量减少学生负担, 留下时间让学生思考问题, 查阅相关资料, 完成大作业, 锻炼学生独立解决问题的能力。大作业的布置可根据学生的方向由学生自由选择, 根据作业目标查阅资料, 提出方案及解决办法, 所涉及的知识, 内容上尽量详细, 但不用具体实现。由于实验用机床设备的限制, 实验的考核可通过分组的方式, 通过给出工件材料及零件尺寸要求, 以规定的时间内学生加工的最终结果评出基本分, 而不考虑学生编程中的问题, 组内不同学生的具体分数可通过提问的方式根据学生回答问题的情况作最终调整。通过全程考核, 比较客观、全面的评价学生成绩, 并督促了学生平时的学习, 避免了学生学习的前松后紧和期末一次定成败的局面, 减轻了期末学生考试的压力。

4. 结束语

教学的目的一方面要向学生传授具体的知识, 但更重要的是要使学生掌握学习的方法, 明确学习的目的, 了解学习的方向, 发挥自身的潜能。数控技术课程的教学改革, 要有利于学生掌握课程的体系, 发展的方向, 知道将来应用时需要涉及到的知识;要有利于加强学生的自学能力、独立分析和解决问题能力, 有利于加强学生创新思维和实际创新能力的培养。作为教师, 只有在教学过程中不断实践, 不断总结, 才能使教学改革不断向前发展。

参考文献

[1]王加春.数控机床课的教学探讨[J].教学研究.2005;28 (2) :165-168

数控技术课程教学改革与实践 篇9

一、结合数控技术的发展趋势, 提高学生的学习兴趣

数控技术与数控设备发展迅速, 纵观世界上数控技术及其装备的发展呈现如下发展的新趋势:

1) 高速、高精密化。因为效率、质量是先进制造技术的主体, 而且高速加工技术和高精度加工技术密不可分, 高速化可极大地提高生产效率, 高精密化可提高产品的质量和品质, 缩短产品的生产周期, 从而提高产品的市场竞争能力。从精密加工发展到超精密加工, 再到特高精度加工, 是一个国家制造业先进化的标志, 也是世界工业强国致力发展的方向。

2) 高可靠性。由于高可靠性要求数控系统的可靠性要高于被控制设备的可靠性, 一般在不小于一个数量级。但在教学实际中要让学生明白, 并不是可靠性越高越好, 需要的是适度可靠, 因为数控加工的商品要有市场, 可靠性受性能价格比的约束。合理地选择及使用数控机床, 可以降低企业的生产成本, 提高经济效益和竞争能力。

3) 数控机床设计的CAD化。由于CAD化不仅可以替代人工完成浩繁、量大的绘图工作;CAD化更重要的是可以进行设计方案的优化、选拔;CAD化可使得大件整机的静、动态特性的分析。CAD化还能计算、预测和优化设计数控加工, CAD化也可以对整台机器各个工作部件进行动态的模拟仿真。CAD化在模块化的基础上, 产品在设计阶段, 工程技术人员可以看到产品的三维几何模型和逼真的色彩。

4) 绿色化。我国正在研究开发若干共性平台数控技术, 通过优化集成, 形成新一代产品的绿色制造流程, 从而为国民经济和人民生活提供各种高性能和低成本的绿色材料。对于节约资源、节约能源、保护环境、促进可持续发展具有积极意义。

二、改革教学方法, 调动学生的学习积极性

数控技术课程具有丰富的理论性和实践性。课堂理论教学的基本理论知识, 必须通过数控技术实验、数控技术实训、数控技术实习来增加感性认识, 提高学生的动手能力和创新能力。改革教学方法, 是调动学生的学习积极性的有效手段。

1) 采用启发式教学法, 引导学生积极思维。例如, 在讲解数控机床的优点时, 采用如下启发式方法:为什么数控机床能提高生产率?为什么数控机床能提高零件的加工精度, 稳定产品质量?为什么数控机床有广泛的适应性和较大的灵活性?为什么数控机床可以实现一机多用?为什么数控机床可以进行精确的成本计算和生产进度安排, 减少在制品, 加速资金周转, 提高经济效益?为什么数控机床能不需要专用夹具?为什么数控机床能大大减轻了工人的劳动强度?学生在讲课教师的层层提问启发中, 由浅入深地理解并掌握数控机床的优点, 明确了数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品, 即所谓的数字化装备。也明确了数控装备在适应机械产品迅速更新换代、小批量、多品种生产方面, 数控装备是实现先进制造技术的关键。调动学生的学习积极性, 加深了对课程知识点的理解和记忆。

2) 采用课堂讲授与课堂讨论相结合的教学方法, 调动学生的学习主动性。由于数控技术课程是一门实践性很强的课程, 教学内容往往与课程实验相脱节, 课堂讲授与课堂讨论相结合有利于弥补这一缺点。通过课堂讨论。数控技术教学中每一个环节, 如数控机床结构分析、数控加工工艺分析、数控编程与操作及数控机床一般故障诊断与维修等, 既与实验教学有关, 也与相应的理论教学有关, 从而加深、加强了理论教学的效果, 通过课堂讲授与课堂讨论相结合, 既培养学生的数控编程能力、数控机床的操作能力以及系统的维护能力, 也培养学生数控技术的开发能力。这样培养出来的学生, 在毕业后走上工作岗位时能够很快地在数控技术的应用与开发方面独当一面。在课堂讨论中, 将金属基复合材料的数控电火花线切割加工技术及工程应用引入数控技术课程教学实际, 使学生理解数控电火花线切割加工参数对切割速度及表面质量的影响规律, 扩展学生的知识视野, 了解新材料在现代科学技术中的应用。

3) 采取多媒体教学, 提高课程的直观性和生动性。运用多媒体教学手段, 通过声、光、电、动画等效果, 使那些用传统的教学手段无法讲清的数控技术课程内容, 或难以讲清的数控机床内容, 化难为易、化繁为简, 使抽象的数控机床结构变得直观, 使数控机床课堂教学获得最大的效率。

三、结束语

数控技术与数控设备的技术范围所覆盖的领域有机械制造技术领域, 微电子技术领域, 自动控制技术领域, 伺服驱动技术领域以及软件技术等。数控机床初期投资及维修技术费用高, 管理及操作人员的业务素质的要求也较高。这就促使数控技术课程的改革随着工业技术的发展, 要不断不深入。并在数控技术课程的改革过程中, 要不断培养学生的工程意识, 提高学生的工程素质。达到对学生知识、能力、素质的全面教育, 尽快适应制造业发展的需要, 使其成为专业知识和技能的高素质人才。

参考文献

[1]于斐, 刘光明.数控技术课程的教学改革[J].江西化工, 2013.

[2]陈美谦, 林荣川.试论数控专业复合型人才的培养[J].安徽理工大学学报 (社科版) , 2007.

[3]王瑾.面向环境的产品设计制造及应用研究[J].机械管理开发, 2011.

[4]贾颖.关于提高数控技术教学质量的几点建议[J].职业教育, 2013.

[5]王瑾.氧化铝颗粒增强铜基复合材料线切割加工研究[J].重庆工学院学报, 2006.

[6]王维威, 解念锁.金属基复合材料的加工方法及应用[J].科技创新导报, 2010.

数控课程教学 篇10

一、数控技术课程的特点

“数控技术”作为机械专业的重要专业技术课程,涉及技术领域众多。从数控机床本身来看,它综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子、传感器等技术,是典型的自动化设备,也是数字化制造技术的核心设备。

“数控技术”课程体系如图1所示,主要分成两大方向:一是以机械为主的数控编程与加工技术,二是以电气为主的机电一体化应用技术。

数控编程与加工方向主要包括数控加工工艺、数控编程、典型数控设备结构与应用等,基础课程有机床、刀具、机械制造工艺及CAD/CAM技术等。数控技术的机电一体化应用方向主要包括计算机数控装置、数控插补原理、机床伺服驱动控制等,基础课主要有单片机及应用技术、PLC应用技术、机电传动控制、信号分析与处理等[2]。

以上两个方向,数控加工以力学、材料学、工艺理论为基础,而数控系统及设备以电子学、控制论、计算机技术为基础,二者从核心课程到基础理论都存在一定区别,一个侧重于机械加工,一个侧重于机床控制原理与系统。但恰恰是这门课程,将机械设计、制造及自动化三个方面相关知识有机结合起来,而这正是机械设计制造及其自动化专业的主要培养目标。因此,“数控技术”作为一门综合性强,起到贯穿作用的纽带课程,其教学理应得到更大程度的重视。

二、“数控技术”课程教学现状

经过多年的教学实践,“数控技术”的课程教学取得了一定程度的进步,然而在当前教学中也存在一些问题,主要表现在以下方面。

(一)课程定位不明确

以当前机械设计制造及其自动化专业的课程安排为例,一些基础课程占用了大量学时,导致很多专业课程只能减少学时为其让路。以我们从事的“数控技术”课程教学为例,其由专业必修课变成了现在的专业选修课,重要性反而有所降低。

(二)教学内容安排不合理

由于历史原因,现在的机械设计制造及其自动化专业主要来源于原来的机械制造专业,在课程及教学内容安排方面,更多地注重于制造方面,同时由于课程安排及师资方面的因素,教学中多以数控编程与加工为主,而与自动化关系较为密切的数控系统及原理方面涉及较少。在实验、实训等实践教学环节中,通常也主要以简单的手工编程、数控机床操作为主。而随着计算机技术的发展,数控编程当前也主要以自动编程为主,手工编程应用较少,形成与实际应用的脱节。

(三)相关课程安排脱节

由于种种原因,机械专业的很多与自动化相关的电类课程并没有很好地融合到专业教学中。首先,机械专业的自动化课程多由电气专业相关教师开设,授课内容也多由自动化专业的课程教学移植而来,由于专业的差异,造成机械专业学生在学习中既缺乏针对性,又往往会陷入对自动化专业知识一知半解的困惑中。这些前期课程内容在后期学习中若不能得到有效应用,就会形成一个个知识孤岛,久而久之效果较差。因此,只有将相关课程有机结合在一起,学以致用,才能取得良好的学习效果。

三、数控技术教学改革的路径

针对以上教学中存在的问题,结合多年的教学实践,我们认为应主要从以下方面对课程教学进行改革与探索。

(一)明确“数控技术”课程的地位

数控机床是结构复杂的机电一体化设备,数控机床的结构属于机械设计范畴,数控加工程序与机械制造工艺密切相关,数控系统及原理又是自动化控制技术的典型应用。因此,数控技术将设计、制造及自动化紧密联系在一起,具有重要纽带作用,对于整个专业的教学都具有重要意义。因此,需要明确“数控技术”课程教学的核心地位,并应对整个专业的教学计划作合理调整。

(二)合理安排“数控技术”课程的内容

数控加工方面包含内容众多,尤其是数控加工工艺方面,其与生产实践密切相关,学生难以通过短时间的学习达到较高水平,因此学生掌握基本处理过程即可。要适当扩展自动编程方面的教学内容,使学生对生产中的主要编程手段有一定了解。适当加强数控系统及原理方面的内容,主要包括数控装置、插补原理、伺服系统等,其中涉及的多项自动化技术,不仅在数控机床中得到应用,也是工业生产中非常重要的应用技术。通过学习,有助于加深学生对数控技术的理解,同时对工业生产中的先进自动化技术有一定认识和了解。

(三)规范相关课程教学

“数控技术”课程涉及技术层面较多,须合理安排相关课程教学,以数控技术为核心,形成合理的课程教学体系,让“数控技术”课程的学习成为前期所学内容的综合实践运用过程。

从目前教学情况来看,与自动化相关的电类课程存在的问题较多。这些课程多是在电气专业的课程基础上做简单修改移植而来,涉及大量的基础原理与设计过程,而机械专业在这方面以应用为主,易造成学习上的困难。以单片机课程为例,课程中多用晦涩难懂的汇编语言进行编程,而实际应用中却是以C语言编程为主,其不但与实际脱节,且枯燥的学习过程易打消学生学习积极性。上述存在的问题,需要从全局规划,合理配置师资条件,对理论及实验教学内容及方式进行调整,使电类课程教学更适应机械专业的教学要求,并有机融合在机械类课程中。

(四)加强实践教学

对于工科专业,实践教学是对理论教学的有效补充。在“数控技术”课程学习中,数控实验、实训教学起着不可或缺的作用。

1. 开展以自动编程为主的数控实训。

自动编程是以计算机软件完成数控加工程序的编制,是当前工业生产中主要采用的编程方式。数控实训中应以自动编程为主,合理选取典型工件,制定工艺方案,利用常用的计算机软件,让学生了解自动编程的主要工作流程及加工方式。

2. 采用开放式数控系统实验台。

工业生产用的数控机床适合加工实验及实训过程,但由于其封闭性,并不适合学生了解机床的内部结构、工作原理等。为了加强对数控机床的内部结构以及各组成模块的了解,选用开放式数控综合实验台是很好的替代方式。开放式实验台将数控机床模块进行拆解,采用模块化设计,由数控装置、变频调速主轴、交流伺服单元、测量装置等组成,使机床组成一目了然,便于掌握数控系统电气控制原理、电气布局、安装及调试等,可以达到工业现场实习效果[3]。

3. 利用开源硬件实施项目驱动教学。

项目驱动教学是指在教学过程中,以学生为中心,以项目为驱动的教学方式。通过完成实际项目,学生真正做到学以致用,加深对理论知识的理解[4]。

项目驱动教学,项目的选取是关键。大部分工业生产设备结构复杂,体积庞大,难以随意拆装去了解结构、原理。近年来兴起的一些小型桌面式自动化设备可以作为很好的替代方案,如时下较热门的3D打印机、激光雕刻机等。这些装置功能完整,且规模较小,并可以采用一些标准组件,有效降低项目实现难度及开发成本。同时,以学校、学院的创新项目及实验条件等为依托,可以对项目起到良好的支撑作用。

典型自动化设备主要包括机械结构、控制硬件及应用软件三部分,涉及不同的技术领域,主要的难点在于后两者,而当前兴起的开源硬件提供了有效解决方法。开源硬件是指与开源软件采用相同方式设计的计算机和电子硬件,以3D打印为例,它正是采用了开源硬件Arduino,才使昂贵的系统变得价格低廉。Arduino既包含硬件,也包含软件开发环境和大量开源程序,抛开了传统硬件开发的复杂操作,使真正完成一台自动化设备不再是遥不可及的[5]。

在项目的实施过程中,由学生组成团队,分工合作完成装置的计算、设计工作,创建三维数字模型,生成工程图纸,送至加工车间完成零部件的加工。控制系统主要利用Arduino完成硬件控制及软件开发。这种理论与实践结合的学习过程,不但是对所学知识的检验,而且可以极大激励起学生的学习兴趣。

数控技术在工业生产中占有非常重要的地位,“数控技术”的本科课程教学中仍然存在诸多方面的问题。本文对我们教学实践中遇到的一些问题进行了分析,并提出了一些解决方法。随着以数控机床为代表的自动化设备在工业生产中的大量应用,培养学生的相关能力也变得越来越重要,这也促使我们对当前教学中存在的问题不断进行思考,而作为工科专业,如何真正做到学以致用,让学生在实践中学习,任何时候都是一个重要的课题。

参考文献

[1]国务院.中国制造2025[EB/OL].[2016-03-16].http://www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/19/content_9784.htm.

[2]张丽华.数控技术专业课程体系改革探索[J].船舶职业教育,2013,(1).

[3]武汉华中数控股份有限公司.HED21S数控系统综合试验台[EB/OL].[2016-03-10].http://www.huazhongcnc.com/product/pnc/82.aspx.

[4]冯林,郑薇薇.“任务驱动”与“项目驱动”相结合的创新教育研究[J].黑龙江教育:高教研究与评估,2010,(4).

论数控机床编程课程的教学改革 篇11

[关键词]数控机床编程 理论教学 仿真教学 实践教学 教学改革

[作者简介]孙芹（1979- ），女，山东威海人，山东英才学院机械学院，讲师，硕士，研究方向为机械制造及其自动化、数控技术。（山东 济南 250104）

[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2013）18-0127-01

数控机床编程课程是机械制造类专业的主干专业课程，是学生毕业后从事数控加工岗位必须掌握的专业知识。按照传统的教学模式进行授课，很多学生觉得枯燥无味而且很难掌握。为使学生更好地学习现代数控技术，以适应社会对机械制造类专业人才的需求，数控机床编程课程教学方式的改革势在必行。

一、传统教学方法存在的弊端

传统的数控机床编程教学模式一般是先进行理论的讲解，沿用“以教师为中心”的注入式教学模式，学生“被动”学习数控机床的各种编程指令、编程方法；然后集中进行实践性环节教学。

傳统教学方法使学生在理论知识学习时，由于没有感性认识，理解较困难，学习进度缓慢，而在集中实训时，又忘记了上课学习的指令和编程方法，实训老师还需要花时间再次讲解已经学过的理论知识，这样不仅占用了实训学时，造成学生实际机床操作练习时间减少，事倍功半，同时，也很难达到预期的教学效果。

因此，我们进行了改革与探索，一是改善实践教学条件；二是对传统教学模式进行改革。

二、教学模式的改革

（一）理论教学

1.采用任务驱动法项目化教学。改革传统教学模式，采用教学做一体化教学模式，以“任务”的形式带着学生真实地进入到学习情境，如在讲解数控车床编程时，按照外圆柱面零件加工、锥面零件加工、带螺纹零件加工、综合轴类零件加工等不同项目进行授课。授课过程中，注重工作过程的完整，并有针对性地进行讲解，大大提高了学生的学习兴趣，学生在“学中做、做中学”中完成“任务”，教学效果有了明显的提高。

2.自编教材。目前可以选择教材多数都是按照章节顺序编写，没有体现企业真实产品的生产过程，从而无法满足任务驱动法项目化教学方法的需求。不同学校对于数控人才培养目标的定位有所侧重，并且具体的教学条件、实训设施也不尽相同。因此，我们对数控机床编程课程的教材进行了重新编写，以数控机床加工过程的不同项目将内容进行了重新组合，编写出符合任务驱动法项目化教学方法需要的“数控机床编程”教材。

3.采用现代化教学手段。数控机床编程课程的实践性较强，可在教学过程中加入结合生产实际的例子，通过多媒体把生产加工过程展示给学生，培养学生解决实际问题的能力。

同时，我们通过视频，向同学们展示先进数控机床和它们的加工过程，安排学生观看多轴联动数控机床、高速切削数控机床、多功能复合机床和各种新型机床，扩大学生的视野。

为了弥补理论教学学时的不足，充分发挥网络视频教学的作用，将上课课件、教案、自制视频、课后自测题答案、试题库、互动邮箱、数控网站集锦等放在学校网站上，学生可以充分利用网络资源，根据个人的兴趣和需求自主学习，达到因材施教。

（二）仿真教学

所谓仿真教学是指采用仿真软件在计算机上进行数控加工零件编程与模拟运行加工的教学方法。数控机床编程仿真软件的主要作用分两种，第一种是数控加工仿真软件，主要实现手工编程程序的运行；第二种是对学生要求更高的CAM软件，主要是用来加工形状复杂的零件，手工编程难以实现，通过CAM软件首先进行建模，然后生成数控加工程序，可以在数控加工仿真软件或机床上实现零件的加工。

1.仿真软件在理论教学中的作用。老师在理论教学的过程中，一般只能讲一种主要的编程方法，学生们若是有其他的编程思路，编完程序也不知道对不对，但是如果有仿真软件，就可以把自己编写的程序在软件上进行模拟加工。若是能加工出想要的零件，那程序肯定没有问题，若是不能运行，或程序能够运行，但所加工出的零件不是图纸要求的零件，同学们可以自己分析错误的原因，学会自主思考，学生之间可以相互讨论，实在无法解决的问题，再询问老师。这样，课堂教学真的是学生为主导，不再是老师讲，学生被动地去听，被动地去接受各种指令，学生的学习积极性大大提高。

2.对实践教学的帮助。学生都是首次接触数控机床编程课程，如果编完程序直接在机床上加工零件，肯定会有一种恐惧心理，机床操作没遇到问题还好，一旦遇到问题，很多学生就不愿意主动去练习，轻则影响该课程的学习，重则影响将来的就业。

因此，在学生首次接触编程课时，通过仿真教学，使学生掌握对机床的操作界面、对刀、调用程序、运行程序等操作，这样可以大大节省上实训课时老师的讲授时间，无形中增加了实践教学的课时。而且仿真软件操作没有危险性，不存在实际机床上撞刀等危险操作，因此同学们可以“大胆随意”地操作仿真机床，把课堂上所学的知识尽情充分地发挥，课堂气氛活跃，学生学习热情高涨，教学效果良好。

（三）实践教学

机械制造类专业的学生最终要走上工作岗位，从事真实的生产加工工作，因此要让学生真正掌握数控加工技术，不能仅通过仿真软件进行模拟加工，必须进行真实的机床操作，进行零件的切削加工，否则很难胜任数控机床加工岗位（群）工作，而且会把模拟仿真当中的一些毛病带入工作当中去。因此，必须进行实际机床实训锻炼，提高学生的机床操作能力，使其在实践中总结经验，把理论知识和实际操作有机地结合起来。

为了提高学生的岗位适应能力，工作后能尽快融入企业环境中，部分实训内容来自企业的真实项目，同学们上课要完成的实训内容，就是工作以后可能要完成的零件，因此，通过实践课的锻炼，大部分同学能掌握从图纸到合格零件加工的全过程内容，教学效果明显。

理论教学、仿真教学和实践教学三个方面不是独立的，而是理论、仿真、实训并行并重。每周学生既有理论课，也有仿真和实训课，理论课的内容可以通过仿真课进一步理解，而通过实训课又知道如何在真实的机床上实现零件的加工，仿真和实训课都是以学生主导，整个过程都是学生自己完成，在仿真和实训课遇到的问题，又会在理论课上找到答案，这样学生在听课时，会带着问题听课。

三、编程课程与职业资格证书、各种大赛相结合

目前，我国机床的数控率仍然较低，数控机床操作工紧缺。因此，为了提高学生的就业竞争力，除上述理论、仿真、实训教学外，该课程后续还有5周的集中实训。该集中实训环节仍然是强化数控机床操作，集中实训的主要内容：数控机床手工编程与加工；NX6.0三维软件自动编程；数控机床自动编程与加工。但最终学生必须考取数控机床（车床或铣床）职业资格证书。

三维软件操作熟练的同学，鼓励参加3D大赛，学生的建模水平将得到进一步的提高。集中实训过程中成绩优异的学生，可以再进行强化训练，参加山东省数控技术大赛，参加大赛的学生进入工作岗位后，简单培训后就可以胜任工作，很受企业欢迎，很快成为企业的骨干力量。

四、结束语

数控机床编程课程的教学是适应未来先进制造业发展的教育实践，课程改革后注重理论、仿真、实训的有机结合，并把职业资格证书的取得作为该课程必须完成的内容，学生的机床操作能力明显提高，学生的综合素质和就业竞争力显著提高，踏入社会后能够尽快融入社会，适应未来社会发展的需求。

[参考文献]

[1]王林龙.浅谈数控编程课程的改革[J].西南科技大学高教研究，2009（2）.

[2]颜国霖.浅谈任务驱动教学法在数控编程与操作教学中的应用[J].哈尔滨职业技术学院学报，2010（6）.

[3]杨金林，张群艳，陈元斌，等.数控实践教学的改革与探索[J].现代制造工程，2006（5）.

中职数控设备与编程课程教学初探 篇12

一、教学统一, 因材施教

为了能把教与学统一起来, 就应从不同的角度全方位地观察与研究当前中职学较生源的特点, 有的放矢地进行教学方案的实施。首先, 应明确的是中职学校的学习基础较差, 但学生的智商很正常, 并不笨, 只要方法得当, 教学就会有成效, 将中职学生培养成技能型人才的希望值是很高的;其次, 学生的求知欲不强, 有不少学生不懂所学专业, 面对不同于初中的学习方式感到不知所措, 一下没了章法, 学习上不再有压力, 也就是说完全不懂得如何去学习。此外, 由于受到当前外来社会潮流的影响, 人生观、价值观有所偏差, 有相当一部分学生信仰利己主义, 艰苦朴素的作风淡化, 生活上追求奢华。鉴于上述中职学生的思想特点, 在教学中就应时刻把握学生的思想动态, 有针对性地进行教学方案的变革。

二、激发兴趣, 提高信心

“兴趣是最好的老师”可谓是家喻户晓, 在中职学校教学中这也是一条最佳途径, 如果学生对所学的知识有了兴趣, 那么教学将会变得省时省力, 并且成效显著。针对学生对所学知识信心不足, 消极对待学习的情况, 应用低起点、循序渐进的方式进行教学, 使学生建立信心, 辅助以强制练习的方式, 以消除学生的消极心理, 入门教育非常重要, 此时所举例题一定要难易适当, 避免学生出现“简单的不喜欢学, 难的不愿意学”的心理情绪, 及时纠正学生傲学、厌学的思想状况。

三、分解难点, 逐个击破

针对学生注意力不能长时集中、自我约束能力不强的情况, 采取分解教学的方式将教学内容分解为单段的知识点进行讲解, 并辅助以相应的提问来加强对学生注意力的控制, 此时应注意所讲知识的前后衔接, 不要丢失系统性。

四、纵观全局, 转变角色

针对学生对所学专业知识认识不清、目标不明确的情况, 在教学中应注重从专业的全局出发, 进行教学内容的讲解, 而不局限于一本书或一个章节, 要做到前后联系, 融会贯通。

在教学方案的实施过程中注重把难理解的问题简单化, 把枯燥无味的知识兴趣化, 在学习过程中教师应是一位有效的组织者而不是发号施令的监管者, 力争做到学生与教师思维同步, 以取得最佳的教学效果。

五、运用实例, 学有所用

在数控编程课程教学方案选择中, 力求所选实例包含数控编程的基本步骤与方法, 但又不显烦琐, 能够让学生轻松掌握数控编程的基本思路。使学生建立学习数控编程的信心与兴趣, 在上课时, 我建议以提问探讨的方式使学生共同参与程序编制, 以求最大限度地调动学生主动思考问题的积极性。

六、手段多样, 形式新颖

1. 用灵活的教学方式促进学生能力的提高

一本教材、一块黑板、一支粉笔的传统教学方式, 显然无法实现能力的培养。针对数控机床设备与编程课程的特点, 我在近几年的教学中结合所教内容采用了多种教学方法。因为本门课程涉及的基础理论知识较多, 大部分内容必须以课堂讲授为主, 所以, 我在教学中改革了以教师为中心的传统模式, 提倡教师主导与学生自学并重, 充分发挥学生学习的主动性、能动性。做到要将课堂还给学生, 而教师在其中仅起着组织、导向、引导的作用, 课堂的主体是学生。

2. 采用先进的教学手段激发学生的学习兴趣

在近几年的教学中, 我充分利用已有的教学资源, 挖掘潜力, 采用灵活多样的教学手段, 从而激发了学生的学习热情。 (1) 观看教学片。 (2) 多举实例, 侧重编程。 (3) 尽可能多地采用多媒体辅助教学。可以采取这样的解决方法:制作多媒体课件, 把系统的组成框图制作成图片, 使用动画的方式, 表示一段输入信号从控制介质经数控装置输入到伺服系统, 并将该信号以动画的特点说明其被放大处理后驱动机床的运动部件驱动机床进行动作, 同时在系统的检测装置将检测机床实际运动的检测信号反馈回数控装置和输入信号进行比较, 并调整机床的运动状态。通过在教学活动中引入多媒体技术使课堂气氛也活跃了起来, 而从静态的讲述到动态的演示、从书本上的框图到屏幕上的动画, 这一变化使学生在对系统组成的理解上更深入了, 也让枯燥的讲述过程变成了交流和互动。

总之, 在近几年的教学实践中, 通过运用以上教学手段, 很好地调动了学生的学习兴趣, 提高了学生分析和解决问题的能力, 使本课程获得了很好的教学效果。

摘要：数控设备与编程是中、高职院校机械类专业的一门主要课程, 又是一门相对年轻、新兴的科目, 同时也是一门难以掌握和讲授的实用型课程。如何改进教学方法, 提高教学质量, 是当前迫切需要解决的一项重要课题。结合这几年的教学实践及学生所反馈的信息, 谈谈对该课程的看法。

关键词：数控设备与编程,机械,新兴,教学方法,教学质量

参考文献

[1]杨仲冈.数控设备与编程[M].高等教育出版社, 2002-01.

[2]顾京.数控加工编程及操作[M].高等教育出版社, 2009-06.