全球知識經濟的發(fā)展，使機械工程成為一個跨越機械、電子、計算機、信息、控制、管理以及經濟等多學科的綜合技術應用學科，數(shù)控加工應用技術專業(yè)應運而生，這對傳統(tǒng)意義上的機械加工專業(yè)教育提出了新的更高的要求。抓住機遇，銳意改革，積極探索數(shù)控加工專業(yè)技術人才的培養(yǎng)新模式，著力培養(yǎng)中級、高級各層次的寬厚型、復合型、開放型和技能型的數(shù)控加工應用技術人才，為國家經濟建設輸送一大批應用型技能型人才。
一、問題的提出
隨著科學技術的發(fā)展，數(shù)控加工技術正在得到廣泛的應用。數(shù)控人才成為勞動力市場急需的人才，如何盡快地培養(yǎng)出滿足市場需要、掌握數(shù)控機床編程知識和操作技術的數(shù)控技能型人才成為數(shù)控教學工作者必須研究的問題。作為數(shù)控編程與操作的專業(yè)教師，深感如何將數(shù)控編程教學與數(shù)控機床操作實踐有機地結合起來是值得我們認真探討與研究的。
由于數(shù)控機床是一種新型工藝裝備，故數(shù)控技術工人的培養(yǎng)和數(shù)控機床的教學還處在剛剛起步的狀態(tài)，如何利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進行教學和鑒定更是處在探索階段，因此有必要對數(shù)控教學模式、教學手段和教學方法的完善進行有益的探索，創(chuàng)新數(shù)控專業(yè)的職業(yè)技能鑒定的工作方法，建立一套完整的數(shù)控教學與鑒定新體系。
數(shù)控機床屬于高科技產品，品種多價格高，一臺數(shù)控車床或數(shù)控銑床一般需二三十萬，一臺數(shù)控加工中心也是少則幾十萬多則幾百萬。數(shù)控機床的操作訓練若完全依賴數(shù)控機床進行實作訓練，投入大消耗多成本高，即使是實力雄厚的培訓學校和企業(yè)既無必要也無力承擔起此種消耗與投入。因此探索一種新的數(shù)控加工技術教學模式來達到投入少、見效快、培養(yǎng)的學生適應性強、企業(yè)歡迎的教學模式勢在必然，這種教學模式應當既區(qū)別于傳統(tǒng)的機械加工培養(yǎng)模式又與一般的機電專業(yè)有不同。運用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)教學是解決這一問題的重要途徑。它既能解決學生實習時不熟悉數(shù)控系統(tǒng)操作及控制面板的問題，又可以大大提高學生的學習興趣，還能提高學生的編程能力及對不同數(shù)控系統(tǒng)不同數(shù)控機床的適應能力，是一種有效地進行數(shù)控實習的前期教學的一種良好嘗試，也是進行數(shù)控機床專業(yè)職業(yè)技能考核的一種有效的手段。
二、數(shù)控加工技術教學模式的確定
職業(yè)技術教育的數(shù)控加工技術應用專業(yè)的職業(yè)培訓是使學生獲得數(shù)控技術應用專業(yè)職業(yè)技能，獲得利用這種專業(yè)技能生存與發(fā)展所需要的保障，即學到一種先進的為社會所急需的謀生的技能。為此，我們對數(shù)控加工應用技術專業(yè)的教學模式進行了積極的探索與研究，旨在建立一整套適應教學和鑒定的合理完善的數(shù)控機床專業(yè)的培訓及鑒定的體系。我們的指導思想和目標是：
1.全面改革數(shù)控加工技術教學模式，實現(xiàn)兩個轉變，即將理論教學為主向理論教學與技能訓練并重的轉變，將技能訓練的純操作與純消耗向運用數(shù)控仿真系統(tǒng)檢驗編程效果結合數(shù)控機床進行訓練的轉變；
2.改變原有的授課內容和方法，將傳統(tǒng)的機加工工專業(yè)的教學內容加以整合，充實數(shù)控加工技術相關的必不可少的教學內容，輔以一系列計算機輔助的多媒體教學手段；同時全面改革數(shù)控編程與操作課程的教學內容與方法，變傳統(tǒng)教學方法為現(xiàn)代教學方法、變空對空編程為培養(yǎng)綜合編程能力即時檢驗編程效果的方法；
3.摒棄演示性編程，建立包括常規(guī)編程、綜合性編程、設計性編程、實用性編程在內的編程體系，提高學生的動手動腦能力，為塑造具有實用性、創(chuàng)造性精神的中、高級數(shù)控編程與操作技能型人才打下扎實的基礎。
4.拓寬學生的就業(yè)能力，使他們能很快適應不同企業(yè)不同數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床的操作或編程，有較強的工藝和現(xiàn)場問題的處理能力，有較強的計算機設計與制造應用能力。
我們的具體做法是：正確確定數(shù)控加工應用技術的專業(yè)位置：
1）數(shù)控加工應用技術專業(yè)領域職業(yè)崗位的定位：
數(shù)控加工應用技術專業(yè)領域一般主要有以下職業(yè)崗位：普通機床及數(shù)控機床操作人員、數(shù)控編程工藝人員、數(shù)控設備維修人員、數(shù)控設備營銷人員、模具設計與制造人員。
根據(jù)數(shù)控人才市場需求的調研情況，結合中技及中職、高技及高職教育的特點與定位，本專業(yè)主要定位為：培養(yǎng)崗位適應性較強的、緊缺性較大的、具有一定加工工藝知識和數(shù)控加工操作、編程技能兼有普通機床操作技能、CAD繪圖技能的“技術技能型”人才。
培養(yǎng)目標：本專業(yè)領域方向面向制造業(yè)，培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，具有與本專業(yè)領域方向相適應的文化水平與素質、良好的職業(yè)道德和創(chuàng)新精神，掌握本專業(yè)領域方向的技術知識，具備相應實踐技能以及較強的實際工作能力，掌握數(shù)控機床的工作原理和結構知識，掌握主要數(shù)控系統(tǒng)的特點、具有一定數(shù)控加工工藝知識，具備普通機床操作、數(shù)控機床的操作、手工編程、自動編程、CAD繪圖能力。
職業(yè)面向：主要就業(yè)崗位為：數(shù)控加工工藝與數(shù)控加工程序編制；數(shù)控機床的操作
2）數(shù)控加工應用技術教學模式的確定：數(shù)控加工應用技術教學模式應當是既與傳統(tǒng)的機加工專業(yè)有所相同，又與其有所區(qū)別新型教學模式。在教學模式的運用時我們綜合參考了德國的教育模式。德國沒有CNC技術應用這個專業(yè)，他們統(tǒng)稱為金屬切削技術工。CNC技術需要相應的理論知識和金屬加工的實訓經驗與技能作為基礎。因此學生在學習CNC技術之前除完成專業(yè)制圖、專業(yè)數(shù)學、機制工藝、金屬工藝學等課程的學習之外，還要完成大量的鉗工、車工、銑工等機加工實習。
三、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學中的應用
（一）數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的選用：
數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的軟件形式很多，有的是數(shù)控機床本身自帶的仿真系統(tǒng)，但這種數(shù)控機床的仿真系統(tǒng)在教學中局限性較大，不適于教師教學和學生訓練；還有的是一些先構圖而后自動編程仿真軟件，也不適應手工編程教學的要求。國內還有其它幾種數(shù)控加工仿真軟件，但都有一些不盡人意之處。幾經比較，最終我們選擇了上海宇龍公司數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的教學軟件。該軟件是源自美國的基于虛擬現(xiàn)實的仿真軟件，是一種富有價值的教學輔助工具，它可以實現(xiàn)對數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心和數(shù)控車床加工零件全過程的仿真，其中包括毛坯定義、夾具刀具定義與選用，零件基準測量和設置，數(shù)控程序輸入、編輯和調試，擁有FANUC數(shù)控系統(tǒng)、SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)、華中數(shù)控系統(tǒng)、廣州數(shù)控系統(tǒng)等多種數(shù)控系統(tǒng)，具有多系統(tǒng)、多機床、多零件的加工仿真模擬功能，該軟件具有獨創(chuàng)性，達到了國際、國內領先水平。
（二）數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應用方法：
如何運用這套軟件進行教學呢，我們在教學中主要從以下幾個方面進行探索與實踐。
1．靈活應用教學方法，課堂教學中變學生被動學習為主動學習
現(xiàn)在，由于大部分學習基礎好的學生選擇上大學，職業(yè)技術學校教師教學很困難，傳統(tǒng)的教學方式已很難使學生接受，因此，利用先進的教學方法、教學手段來提高學生的學習興趣顯得尤為重要。數(shù)控專業(yè)教師應有較高的教學水平和教學能力，有較強的數(shù)控職業(yè)能力即數(shù)控編程能力、工藝處理能力、實際動手能力、自動編程能力，能較為嫻熟地運用行動導向的教學方法，在課堂教學真正體現(xiàn)學生為主體，突出顯示學生動手動腦的活動，變學生被動學習為主動學習。在教學過程中，教師起引導作用，即對學生活動中遇到困難或無法下手的問題進行引導、講解。課堂教學中每節(jié)課的知識點盡可能集中，深入淺出，便于學生掌握編程方法與技巧。
2．恰當運用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，充分發(fā)揮其課堂教學中的作用
數(shù)控加工仿真系統(tǒng)主要應用于數(shù)控編程與操作這一理論教學課程，還可作為數(shù)控操作技能訓練的輔助工具。教師應十分重視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的在教學中的應用方法，擺正數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學中的位置，既不能完全依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng)放棄教師在教學中的引導作用，也不能在教學中教師唱獨角戲采用常規(guī)的教學模式而忽視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應用，應該科學地、充分地發(fā)揮數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學中的作用。
3．科學安排教學內容，循序漸近掌握數(shù)控編程與操作技巧
在教學過程中教學內容的安排分為三個模塊。其一為基礎模塊，主要講解與訓練最常用的FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心的編程方法、操作及應用，這一模塊是教學重點，必須使學生熟練掌握，靈活應用：其二為提高模塊，主要講解與訓練SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的三種機床的編程與操作，以幫助學生進一步加強不同在數(shù)控系統(tǒng)下對不同數(shù)控機床的編程方法的理解與應用能力：模塊三為拓展模塊，主要講解國產數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)中的華中數(shù)控系統(tǒng)和廣州數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床的編程與操作方法，擴大學生的知識面，提高學生對不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作能力。這三個模塊的教學可根據(jù)學生不同層次進行安排，中專中技層次難度較低，高技大專層次難度稍大，三個模塊課時較多。這樣，學生在從業(yè)時能夠信心十足的面對所操作的數(shù)控機床，較快適應所從事的工作。
4．正確進行教學評價，提高學生的學習意識和自覺性
教學時所進行的教學評價包括學生的自我評價、學生相互之間的評價和教師評價。上機應用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進行數(shù)控編程與操作練習時以教師評價為主，對每次的練習成績及時登記。評價方法包括口頭評價和試題測評，而試題測評方法包括課題測評及期末測評。教師對學生進行口頭評價時應注意方式和語言的選擇，對做得不好的學生不采用直接批評的方法，只是指出該學生哪些地方做得好，哪些不太好，應如何改進；對于比較差的學生稱為“比較弱一點的學生”。課堂測試應有較強的目的性，不是難為學生，而是通過對學生進行測試，來提高學生的學習意識、學習熱情，學習的自覺性和自信心，因此，測試題應與課堂教學、上機應用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的練習要求相適應。考前的復習應有較強的的目的性，不應超出范圍，課程的總評成績不過分注重一次期末考試結果，而是更多地、客觀地關注學生在整個學習過程中的學習效果。教師在教學中有明確的教學目的，逐個系統(tǒng)、逐種機床進行講解及安排練習，因人施教，因材施教，恰到好處。
四、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在職業(yè)技能鑒定中的應用
數(shù)控操作工按國家職業(yè)技能鑒定標準分成兩大內容：理論考核和技能考核。其中技能考核分成五個模塊：即數(shù)控機床操作（利用手工編程加工實際零件）、工藝編制、CAD計算機繪圖、數(shù)控機床現(xiàn)場排故分析與講解、CAM自動編程模塊。數(shù)控機床三、四級操作工技能考核僅考核其中第一模塊即手工編程加工零件的數(shù)控機床操作模塊。如果按常規(guī)考核將技能操作考核模塊全部安排在數(shù)控機床上進行，一般需占用數(shù)控機床4-6小時。我們采用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件輔助考試，考生拿到所考核的零件圖紙后，先在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的數(shù)控車（或銑）床上手工編程，檢驗合格后將程序通過數(shù)據(jù)傳輸送入數(shù)控機床進行加工，這樣減少了在機床上手工編程、輸入程序、校驗程序、仿真加工的時間，占用數(shù)控機床僅約2小時左右，使占機時間至少縮短50%，鑒定效率大為提高，同時也大大提高了鑒定時的安全性。為了減少刀具和材料的消耗、進一步縮短上數(shù)控機床操作時間，也可將操作題目分成兩個零件，將難度大的零件用手工編程在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)上模擬加工即可，而將難度較小、用材較少的零件模擬仿真后再在數(shù)控機床上加工。
總之，數(shù)控加工仿真軟件在教學和鑒定中的應用尚在起步與研究探索階段，只要積極思考在應用中產生的問題，主動采取應對措施，我們正確發(fā)揮其在教學和鑒定中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。
