数控仿真软件在中职数控专业教学中的运用

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引言

随着我国装备制造业的发展，对数控技术要求越来越高，对数控技术技能型人才需求日益凸显。教学过程中，数控专业课程的教学方法、教学手段及教学环境的质量直接影响学生专业知识掌握和技能水平，且需要必要的数控机床和实训时间保证，但传统的数控专业课程教学资源有限，无法完全满足数控技能人才培养的需要，是数控技能人才培养所面临的突出问题。数控仿真软件是利用计算机技术、人工智能技术、自动化技术及机械加工技术于一体，模拟数控加工过程为主要功能的数控专业教学资源，通过高度还原实景、三维动态仿真及实时动态加工等模拟数控机床的各项功能和操作流程，切实解决教学资源不足，全面满足数控实训教学要求［１－３］。

１中职院校数控教学现状

１．１师资力量不足

随着装备制造业的发展，数控加工技术在机械制造企业得到普及化应用，对数控技术技能型人才需求日益凸显，对中职院校数控专业教学的要求也越来越高。但由于我国中职院校历史性的师资结构、学科分类和资源分配等因素，部分中职院校数控专业是传统机电一体化专业或机械加工专业过渡而来的，存在专职教师老龄化严重、技术技能型人才短缺、教育教学资源陈旧、数控机床设备不足等问题，严重影响中职院校数控专业教学质量和数学能力的全面发展。

１．２教学方式单一

随着中职院校数控专业教学改革的实施，现代化数控专业教学模式不断探索和实施，但是部分中职院校数控专业教学仍停留在传统的教学方式上，教师在课堂上占主导地位，以满足教学大纲的知识点作为教学过程的重中之重，学生在课堂上缺乏对知识思考，以一位教师、一台机床、多人一组作为传授知识的模式。为了满足专业技能的考核，单纯地记录专业知识、学习操作方法、忽视专业技能训练、知识方法转化与理论联系实际等相结合，导致中职院校数控专业教学效率低，学习效果差等问题突出。

１．３教学模式陈旧

随着国家对技术技能型人才重视程度增加，高职院校和中职院校的社会地位不断得到提升，国家和地方财政的投入逐步增加，职业院校的教学模式术技能型人才重视程度增加，高职院校和中职院校的社会地位不断得到提升，国家和地方财政的投入逐步增加，职业院校的教学模式不断深化与调整。但是部分中职院校数控专业教学仍停留在先讲理论再进行实践操作的传统教学模式上，无法适应职业院校生源的文化素质基础不足、生产实践经验缺乏的主观问题，职业院校课堂教学，往往是教师讲的头头是道，学生听的昏昏欲睡，导致学生对专业教学内容和教材上的知识完全没有兴趣，缺少学生的实践锻炼机会，严重影响中职院校数控专业学生学习兴趣激发及专业技能的强化［４－５］。

２数控仿真软件在中职教学中应用必要性

目前，中职院校数控教学仍存在很多问题，数控专业教学过程中，在理论教学和实践教学持续改进的基础上，还应重视实践教学环境和实际操作学时的优化。数控仿真软件是打破传统教学模式，促进理论教学与实践教学有机结合的纽带，以数控仿真软件作为中职院校数控教学的实践平台，通过计算机图形转换模拟数控机床对零件的仿真操作和虚拟加工过程，并对仿真加工后零件的正确性进行科学评价，对中职院校数控专业教学的可持续发展具有重要意义［６－８］。

２．１有利于熟悉机床基本操作

中职院校传统数控专业教学过程中，一位教师演示讲解、一台机床循环运动、多名同学围观学习、一个环境多个项目同时教学等，导致每一位学生注意操作熟悉数控系统、机床操控面板及基本操作流程需要耗时较长，教学效率较低。数控教学中应用数控仿真软件，通过数字化虚拟仿真环境，具有与真实数控机床运动完全相同的仿真功能，一比一还原的数控机床操控面板，高度仿真的数控刀具、刀架、夹具及机床附件，通过计算机、键盘、鼠标实现真实模拟数控刀具切换、工件装卡、主轴运动、切削加工、工作运动，动态观察实际的加工流程，且数控仿真软件具有撞刀判断、超行程保护功能及误操作报警功能等。在同一教学环境中，学生可同时操作，反复练习，模拟加工，有利于熟悉数控机床的基本操作，掌握基本加工技能，为数控机床的实际操作打下了扎实基础。

２．２有利于熟悉多种机床与系统

随着数控机床发展，数控机床的系统和种类不断更新，中职院校数控专业的教学过程中，要求学生掌握多种数控系统及数控机床的操作技能，由于教学资源分配和教学成本等原因，中职院校不可能完全具备多种不同类型数控系统及数控机床，缺乏与时俱进的数控教学资源。数控教学中应用数控仿真软件，通过数据资源不断更新，全面涵盖实际工业生产普遍应用的数控机床及数控系统，依据企业实际需要，适时调整相应的机床和系统对学生进行数控专业教学，有利于学生熟悉多种数控机床及系统，提高学生对不同数控机床和系统适应能力，拓宽中职院校学生的实际操作经验，满足不同企业的就业需求。

２．３降低教学成本，提高学习效率

相比普通机械加工机床和机电一体化设备，数控机床种类多、成本高，中职院校数控专业的教学过程中，数控机床配件及常用刀具耗损量大，且中职学生的综合素质和实践能力各不相同，初学者直接操作数控机床，经常出现刀具撞刀、工件飞出、机床损坏及材料浪费等现象，导致数控专业的教学成本较高，甚至因操作失误造成机床故障和安全事故。数控教学中应用数控仿真软件进行技能操作训练，通过中职院校ＣＡＤ／ＣＡＭ机房及学生个人电脑等，充分保证每一位数控专业学生的操作时间，缓解中职院校数控机床数量不足问题，降低实训成本，节约教育资源，提高实训效率，避免机床损坏，保证实训教学安全，改善传统的中职院校数控专业教学模式和教育教学资源优化配置等，促进中职院校数控专业可持续发展。

２．４促进师生互动，提高教学质量

传统的数控专业课堂教学过程中，数控专业教师进行演示讲解，通常是一位教师负责一个或几个班级，由于数控专业学生数量较多，难以保证每一位学生都能“听的清、看的见”，清晰记录每一个教学环节操作流程和注意事项，导致传统数控专业实训互动性不足，教学效果不理想。数控教学中应用数控仿真软件促进数控专业理论教学和实践操作相互融合，通过仿真软件一边演示一边教学，让中职学生充分理解数控机床工作原理、基本运动和操作方法等，通过仿真软件动态仿真数控加工的走刀过程、运行轨迹和操作指令等，使中职学生加深对数控加工的认识和加工经验的积累，同时，教师通过自己屏幕上的软件统计数据观察每位学生的听课状态，记录学生的操作问题，了解实训教学的课堂情况等，针对性的指导每位学生，实现教学同步、师生互动交流、使数控专业的抽象内容形象化，提高中职院校数控专业教学质量。

２．５有利于构建科学评价体系

传统数控专业考评过程中，专业教师的主观性占比较大，数控专业学生数量比较多，学生的某一次操作或某个环节对学生考评结果影响较大，无法实现绝对客观公正的评价每一位学生的表现，影响数控实训教学的科学评价。数控教学中应用数控仿真软件，通过仿真软件实时记录每一位学生全过程的听课状态、操作时间、课堂表现等情况，真实评价每一位学生的平时成绩，通过仿真软件的考评系统，教师进行题库随机出题，设置评分标准，对学生进行考核，实现试卷保存、自动评分、成绩查询和数据分析，有利于构建科学合理的数控专业教学评价体系，对每一位学生的知识掌握程度和实践操作技能进行科学评价。

３数控仿真软件在中职教学中应用思考

数控仿真软件在中职数控专业教学中应用，改变了传统中职数控专业教学资源不足，无法完全满足数控技能人才培养需求，对中职院校数控专业教学的健康、可持续发展具有重要的推动作用。但与真实数控专业实训教学相比，首先，数控仿真软件实训是模拟理想的加工过程，数控专业学生通过数控加工仿真系统进行毛坯零件装卡、功能演示、数控编程和操作训练，经常忽视实际加工过程中毛坯件选择、刀具的选用、零件的装夹、工艺规程等机械加工问题，导致实践操作环节出现工件质量较差、打刀、撞刀等不规范和不安全现象；其次，仿真软件是利用智能化的计算机完成数控加工各个流程，出现问题会及时报警，提示操作者注意或自动停止加工，容易让学生放松对安全生产的要求，导致实践操作环节出现损坏机床，甚至人身安全事故。因此，对数控仿真软件在中职教学中合理应用的几点思考。

３．１仿真教学与实践教学时间合理安排

中职数控专业教学是理论教学模块和实践教学模块相结合的教学模块。在教学内容安排上，首先，学生进行基础理论课程学习，学习数控专业基础编程和加工工艺方面的理论知识，掌握数控专业常用的编程指令和编程方法；其次，学生利用数控专业仿真软件进行模拟实践，让学生及时掌握理论知识和实际操作过程中的操作要点，满足大部分学生对知识转化生产的学习愿望；最后，合理安排教学资源和学生课时，通过实训现场与数控机床相结合，进行真实工件的加工，通过仿真教学与实践教学时间合理安排，全面提高中职学生知识结构和专业技能。

３．２数控仿真软件规范使用

中职数控专业教学中数控仿真软件可实现数控加工的全过程，教学大纲要严格规范教学流程，教师按实际生产要求和操作流程严格要求学生正确操作仿真系统并计入考核评价体系，让学生做到“合理选择毛坯零件、正确零件工装、合理选择切削用量、标准数控加工工艺”的规范操作流程，进行仿真训练和仿真软件的使用；在教学的过程中，教师按着实际生产要求和操作流程严格实施，及时提示学生各个环节的操作方法和操作技巧，明确仿真训练与实际加工不同，详细讲解说明注意事项，防止实操中出现问题。在中职数控专业教学中，科学、合理、规范应用仿真软件服务数控专业教学，并在软件应用过程更好地解决实训问题，促进数控专业仿真训练与实践训练协同发展。

４结论

通过中职院校数控教学现状分析，深入探讨了数控仿真软件在中职教学中应用必要性，并对数控仿真软件在中职教学中的应用进行了思考，为数控仿真软件在中职数控专业教学中应用具有参考价值。

参考文献：

［１］郭艳丽．数控仿真软件在数控机床教学中的应用［Ｊ］．工业控制计算机，２０２２，３５（６）：７４－７６．

［２］王龙，胡灿，郭文松，等．浅谈数控仿真软件在数控教学中的应用［Ｊ］．新疆农机化，２０２０（６）：４４－４６．

［３］朱敏．数控仿真软件在技校数控专业教学中的应用研究［Ｊ］．南方农机，２０２０，５１（４）：１２３．

［４］蒋飞．数控仿真软件在数控机床教学中的应用分析［Ｊ］．中国设备工程，２０２１（１９）：１１６－１１７．

［５］吴玉珠．中望软件在数控实训教学中的应用［Ｊ］．时代农机，２０１８，４５（３）：２０４－２０５．

［６］李伟鹏．数控仿真软件在专业教学中的实践与研究［Ｊ］．科技信息，２０１２（２４）：２３１－２３２．

［７］林玲玉，毕玉珊，曹爱萍，等．斯沃数控仿真软件在数控实践教学中的应用［Ｊ］．黑龙江科学，２０１９，１０（１３）：５２－５３．

［８］刘士杰．数控仿真软件在机电一体化专业教学中的应用［Ｊ］．赤峰学院学报（自然科学版），２０１３，２９（１１）：３５－３６．

［９］王泮林．仿真软件在中职数控教学中的应用探讨［Ｊ］．现代职业教育，２０１８（１３）：１７２．

［１０］欧玲．仿真软件在中职数控技术教学中应用问题研究［Ｊ］．装备维修技术，２０２０（２）：８８－８９．

作者：陶亮亮 单位：江苏省东海中等专业学校