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關鍵詞:校企合作;理實一體化;人才培養模式
作者簡介:楊宏民(1968-),男,河南偃師人,鄭州電力高等??茖W校動力系,副教授;杜雅琴(1971-),女,河南南陽人,鄭州電力高等??茖W校動力系,副教授。(河南 鄭州 450004)
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)19-0045-01
在電力生產技術迅速發展的新形勢下,火力發電廠集控運行職業體系是一個技術水平不斷提高的動態系統,集控運行人員必須具有發展的應變能力才能適應需求。另外,在火電廠集控運行技術中技術發展的綜合化特征體現得比較突出。集控運行專業的技術人員既要有動力設備、電氣設備的專業知識,又要熟悉自動控制系統的理論,還要有運行質量的控制能力。比如機組在長期運行中出現故障,如何及時、正確地處理對于整個電廠的安全可靠運行是非常重要的。運行人員處理這些問題前必須首先判斷故障點,了解出現故障的具體原因、嚴重程度及處理過程中必須遵循的方法。同時還應認識到違反操作規程可能產生的嚴重后果,提出正確的處理步驟及事故預防措施。因此集控專業課程多、新知識多,學生不但必須學習掌握足夠豐富的理論知識,還要具備一定的操作調整動手能力才能適應工作崗位要求。
一、教學中存在的問題及解決思路
目前鄭州電力高等??茖W校(以下簡稱“我?!保┗痣姀S集控運行專業被列為省特色專業建設點。該專業也是學校的重點專業,為了滿足企業和現場的要求進行了大量的教學改革工作,增加了基于工作過程的學生實訓教學環節及教學時數,適當壓縮理論課時,學生動手操作能力得到極大提升,但處理問題的能力提高并不大,對設備控制調節水平提高有限,和現場要求還有很大差距。究其原因,火電廠集控運行專業是一個技術應用性很強的專業,需要從業人員具備較高的理論水平才能進行正確的判斷運行操作能力。因此,該專業畢業生除有很強的現場操作技能和素質外,還要掌握相應層次的專業技術理論,具備很強的技術應用,在深化教學改革的同時不能降低對學生的理論知識要求。要求學生在熟悉設備操作步驟的基礎上強調機組的集控運行調節能力,而調節能力主要考查理論知識的掌握理解及應用水平,以往的教學并沒有根本上提高學生的理論應用水平。
由于專業的特殊性要求,火電廠集控運行專業要求學生有較高的理論知識和應用知識解決實際問題的能力,而不是僅僅學會操作過程,因此學校確定了以學生為中心的理實一體化教學改革方向,解決理論與生產實際相脫離、理論教學與實訓環節作為獨立課程分開教學等問題,突出實訓為理論服務、理論為實際生產服務的思想,結合本專業實際情況及高職教育新理念,把以往實踐教學模塊課程根據課程特點逐漸和理論模塊課程相互融合,真正實現理實一體化教學,加強理論知識學習,為現場機組安全經濟運行打下堅實的理論基礎。
二、火電廠集控運行專業理實一體化人才培養模式改革
火電廠集控運行專業具有明顯的發電行業特點,我校緊密結合企業實際,聘請企業技術專家全程參與人才培養方案的制訂。引入企業新技術、新工藝、新標準、新規范,校企合作共同開發專業課程和教學資源,推行任務驅動、項目導向等理實一體化的教學模式,將學校的教學過程和企業的生產過程緊密結合,增強學生的職業競爭能力。在校企合作、工學結合、頂崗實習的大框架下,結合本專業特點采用先機、爐、電、輔機分專業學習,最后進行綜合實訓、頂崗實習的人才培養過程,歸納出校企合作、理實一體、分層遞進的人才培養模式。
1.校企合作
成立校企合作委員會,學校和企業深度合作,企業參與學校人才培養方案的制訂、課程開發及內容改革,參與教學過程及考核,共建實訓基地。
(1)產學結合、校企互動,由學校教師和企業專家共同開發優質的核心課程,突出課程的開放性和職業定向性,根據火力發電新技術發展變化和企業要求及時更新教學內容,企業與學校共同參與制訂教學計劃、授課計劃和教材編寫工作。由學校教師和企業專家共同授課,其中企業專家重點承擔實踐性強、與現場聯系緊密的教學內容部分,使學生獲得的知識、技能真正滿足職業崗位的要求。
(2)由企業、學校聯合調整、選定課程內容,根據企業需求安排理論和實踐教學環節。
(3)組織專業教師與企業技術人員共同對核心課程和主干課程進行改革,每門課程以具有實用性、綜合性、可操作性的實訓項目為內容,把必須掌握的知識融入課程中,以實訓項目需求驅動學生學習的主動性和積極性,并形成相應的實訓過程考核機制。對已確定的實訓項目安排專人在教學中實際應用,通過實踐總結經驗與教訓,對實訓項目進行完善。
(4)校企合作共建理實一體化實訓基地。實訓基地擁有教學、實訓樓,有較為完善的汽機、鍋爐、電氣、熱控等專業實際訓練設施,為學生基本技能、專項技能訓練、理論知識學習提供了優良的軟、硬件支持。同時也滿足了職業技能競賽、教師工程實踐和科研開發的要求。校企雙方人員根據實施效果不斷完善實習計劃和相關管理制度,實訓基地共建共管,實踐教學共同實施,有利于提高學生專業實訓和頂崗實習的質量水平。
(5)在課程教學評價和考核中采用靈活多樣的方式,吸納
行業企業和社會有關方面專家參與考核評價。引入電力行業企業職業資格證書(中級工)認證培養,即通過三年的學習,學生除獲得畢業證外,還應考取其中一項職業資格證書。
2.理實一體
結合本專業的實際情況及高職教育新理念,把以前的理論和實踐課充分融合,理論課程和實踐環節不再分開,逐步取消單獨實訓課程,真正實現理實一體化教學。
通過改革使教學中電廠設備結構布置、電廠運行原理及調整操作等學習難點得到解決。在教學活動中突出學生的主體地位,學練結合,有利于培養學生能力,現場感、真實感強,提高了課堂教學效率。
理實一體化教學降低了學習理論的難度,以前兩課時解決的內容在理實一體化的環境中可能一課時就解決了,而且效果更好。因此一體化教學不僅沒有減少理論知識的學習,還提高了學生對知識的理解應用能力,同時也鍛煉了學生的動手操作水平。這樣理論和實踐相互促進,提高學習效率,減少學時,適應了火電廠集控運行專業課程多、課時多及新知識多的特點,可以在有限的時間內學習更多的知識。
3.分層遞進
(1)按照由基礎到專業、由單項到綜合的原則安排三年的課程,在教學內容的設計上遵循能力成長和學生學習職業技能的規律,按照能力遞進培養的方式安排教學內容,使學生的職業綜合能力得以提高。其課程組成包括公共基礎領域課程、專業知識領域課程、綜合素質拓展和專業素質拓展課程。
(2)專業知識領域核心課程按照火力發電廠集控運行專業課程特點,先汽輪機、鍋爐、發電機、輔機、控制儀表等單專業學習,再綜合學習訓練。單專業對應課程有汽輪機設備及運行、鍋爐設備及運行、電氣設備及運行、泵與風機、熱工控制及儀表、發電廠電氣設備等,綜合學習課程有單元機組集控運行、熱力發電廠、火電機組運行仿真實訓等,符合由單一到復雜、層層遞進的學習規律,即先機、爐、電、輔機分專業學習,最后綜合實訓、頂崗實習。
三、專業知識領域課程理實一體化改革
1.融合理論課程和實訓課程
原有的單獨實訓課程有制圖CAD、鍋爐閥門管道系統安裝檢修實訓、水泵安裝檢修實訓、汽輪機本體安裝檢修實訓、電氣運行實訓、電站鍋爐運行實訓、電站汽輪機運行實訓、專業實訓及仿真實訓。本次改革的重點是逐步取消以上單獨實訓課程,把實訓和相應理論課程融合,真正實現理實一體化教學。融合后課程如表1所示:
行
2.制訂課程標準
融合后課程按照理實一體化思想制訂課程標準,要求專業知識領域課程4節連上或全天上課形式實施。理論與實踐結合緊密,轉換及時,解決了以往學生學習理論枯燥、參加實踐目的不明確的困難,調動了學生學習的積極性。
3.加強理實一體化教室及實訓室建設
為滿足專業知識領域課程理實一體化改革的需要,學校加強了理實一體化教室及實訓室建設。
(1)在原有實訓室的基礎上改建一體化教室,根據不同學習領域課程有目的地建設不同理實一體化教室,把原有的電廠設備、工程掛圖、設備模型轉移到實訓室,每次授課均配現場照片、模型及圖紙,努力實現實物教學。這樣課堂上以前很難講明白的設備結構布置問題學生就一目了然了,他們可以把更多的精力用在設備的運行原理上,這樣更符合火力發電廠集控運行專業的職業特點,更接近實用。
(2)創造真實與仿真實訓環境,火電廠仿真運行是仿真性訓練教學,與在電廠集控室操作相同,可以實現機、爐、電、輔機的系統運行及事故處理,這樣學生在學校所做的實訓就是其第一任職崗位所做的工作,使學生在企業的適應期最大限度地縮短,達到工學結合的目的。
(3)校企合作共建理實一體化實訓基地,保障了學生專業實訓和頂崗實習的質量水平。
參考文獻:
[1]姜大源,吳全全.當代德國職業教育主流教學思想研究[M].北京:清華大學出版社,2007.
【關鍵詞】數控加工編程與實訓 高職 一體化教學 深度改革
【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A
【文章編號】0450-9889(2014)01C-0143-02
數控加工技術是現代制造的基礎,同時也是現代制造的核心,其先進性反映了一個國家的戰略地位和綜合國力,全球的制造業強國都在采取各種措施積極推進本國數控技術及其附屬產業的發展。然而,當前我國掌握數控技能的專業人才不僅數量短缺,在質量上與發達國家或地區相比也存在著明顯差距。因此,我國需要加強數控加工人才的培養,而以培養技能型人才為主要目的的高職院校更是責無旁貸。高職院校專業技能人才培養應以區域內行業的發展需要為出發點,其所培養的數控專業學生,要求掌握有關數控技術的知識,具備熟練應用數控機床的專業技能,并能通過訓練積累一定的實踐經驗;還要具有良好的職業道德和職業素養,以便能更快地適應社會的需要,服務于區域、行業發展。
一、“數控加工編程與實訓”課程教學初次改革及其成效
近年來,眾多高職院校在數控技術專業課程教學中不斷探索,加快教學改革。鑒于“數控加工編程與實訓”課程所要求的較強理論性和較強實踐性,課程涵蓋的知識面較廣的特點,許多高職院校經過認真分析研究,完成了對課程的初次改革,在培養學生理論知識和實踐能力的綜合性方面取得了一定的成效。其中,項目化教學得到了廣泛的應用。項目化教學以工學結合、行動導向、項目載體、任務驅動、素質滲透、學生主體、理論實踐一體化等為精髓,是當前職業教育提倡的行動導向教學法中的一種,也是國際國內備受推崇的效果優秀的職業教育方法?!皵悼丶庸ぞ幊膛c實訓”課程教學改革實施后,教學過程如表1所示。
表1 初次教學改革的教學過程
實施步驟 教學內容 實施過程
一 理論教學 教師教、學生學
二 布置任務 教師下達、學生執行
三 示范操作 教師實踐、學生觀摩
四 填寫工藝文本資料 教師給出模板、學生分析填寫
五 加工實訓 學生模仿加工、實機操作
六 上交文本資料、實物作品 教師評定成績
通過教學實施可以發現,初次改革仍存在以下弊端:一是工作任務簡單。教師在設定任務時,要綜合考慮整個班級甚至整個年級學生的制作水平的差異,不便于設計形狀復雜、精度較高的零件。二是從教學模式上看,雖然形成了教學一體化教學模式,但是由教師教、學生學、學生做,學生缺乏獨立思考的過程,創新思維受到限制,單純地模仿教師的行為,也不能對學生進行個性培養,發揮每個學生的自身優勢。經常會出現這樣的場景:一個班組只要有一人加工出零件,本班組的所有人就都能加工出該零件。三是實訓室、設備的利用率較低,不能優化實訓室、設備的使用,造成了人力、物力資源等的浪費。
從教學內容和實施過程中不難看出,雖然經過了改革,但教學的主體仍然是教師,學生圍繞著教師的教而學。教學過程中的乏味、無新意依然存在,教與學的雙主體性來能體現,學生的能力提高不明顯。
二、“數控加工編程與實訓”課程教學的深度改革
為了切實地達到培養學生設計、分析、動手實踐、職業素養等綜合能力的目的,應遵循高職學生的發展規律,在已有改革基礎上,對“數控加工編程與實訓”課程教學內容進行再定位和再剖析,進一步深入細致地對教學進行二次改革。
(一)前期課程及其培養目標
在學習“數控加工編程與實訓”課程前,學生需要先進行機械制造類基礎課程的學習,實現相關的知識目標和能力目標,如表2所示。
表2 機械制造類基礎課程及其培養目標
課程名稱 知識目標、能力目標
機械制圖 能用圖樣正確表達零件結構、工作原理、技術要求
機械制造基礎 掌握機械工程材料和機械制造工藝過程一般規律、機械制造基本方法,具備對一般機床的實際操作能力
機械制造技術 能對機械制造過程有總體的、全面的了解,掌握金屬切削過程的基本規律,具備制定工藝規程的能力,具備對制造系統、制造模式選擇、決策的能力
(二)教學實施過程
第一步:理論教學、零件設計、工藝設計。相對而言,數控機床操作的危險性比普通機床要高,因此在“數控加工編程與實訓”課程中理論教學是不能忽略的,學生必須掌握扎實的理論基礎才能進行實踐操作。在理論教學過程中,教師作為講授編程理論的主體,學生以自己的靈感為載體,自行設計零件,繪制圖紙,為之后的實訓做好前期準備。教師在此教學過程中循序漸進不斷提出新的工作要求,學生每人必須自行設計車削零件、銑削零件各一件,所設計的零件必須包含圓弧、內外螺紋、槽、孔等具有典型加工工藝的結構。教師對學生所設計的圖紙進行指導并幫助學生進行修改分析,注意強調零件的結構工藝性。結合實訓室設備的加工精度,再適當調整工藝尺寸公差和形位公差,控制加工的難易程度。完成設計工作之后,進行工藝規程編寫任務,制定并填寫“機械加工工藝過程卡片”和“機械加工工序卡片”,培養學生合理利用現有的生產條件,制定出合理并且經濟有效的加工方法進行生產加工的實踐能力。整個步驟,實質既是一次學習新知識的過程,又是一次綜合應用基礎課程的過程。對學生而言,既熟悉又陌生,激發了學生學習好奇心;對教師而言,活躍了課堂氣氛,使教學變得新穎、靈活。
第二步:綜合編程、仿真實訓。在前期工作基礎上,進行相應零件的數控編程。在教學過程中,教師選擇合適的仿真軟件,演示更為直觀,也提高了師生之間的互動性,可獲得及時的反饋;每一位學生針對零件編寫好程序后,可以利用數控仿真軟件進行校驗,及時發現加工過程中可能出現的問題,降低了直接上機操作的危險性,確保實訓加工的順利進行。每個學校的數控操作系統的數量、型號都是有限的,利用仿真軟件的操作,能夠使學生了解多種操作系統的操作特點,做到舉一反三,還可以拓展學生的視野,增強就業信心,縮減學校和企業的時空差距。
第三步:數控機床實訓加工。教師結合實訓用機床的操作特點,重點講授數控機床操作和仿真軟件操作的區別以及安全操作事項,側重于培養學生職業素養。數控程序必須經過仿真軟件驗證無誤后方可輸入數控機床進行運行。為了生產安全和降低耗材的使用,可以先使用尼龍材料等非金屬材料進行試切削加工,加工成型后,再進行金屬材料的切削。在整個步驟的實施過程中,始終按照企業的生產、管理等標準執行,模擬企業的分工制,按實際工作過程組織和實施教學,加強學生機械加工綜合能力的培養,提高實踐教學效果。
第四步:零件檢測、分析總結、答辯評定。為了更好地體現學生主體特征,與之前教師直接檢測零件、評定加工成績所不同,學生將加工好的零件對照自己的設計圖紙進行檢測、計算超差,將測量結果進行匯總以便于后續分析。每一位學生將零件實物和測量結果與教師進行面對面互動交流,在交流的過程中,教師針對加工結果和設計圖之間的差異與學生進行分析,幫助學生找出超差原因,鼓勵學生思考。不再出現過去教師提問、學生答辯的緊張氣氛,將答辯、分析總結、評定等融為一體。
三、深度改革效果
深度改革后的整個“數控加工編程與實訓”教學過程注重培養學生的設計能力、思考能力、動手操作能力,每一個步驟都體現著“教、學、做”的一體化,并且突出了以學生為本的教學理念,完全區別于初次改革的“教師教、學生純粹模仿制作”的模式。同時,充分地挖掘了每一位學生的潛力,增強學生學習的主動性,實現對學生個性培養,因材施教,將學生所掌握的理論知識用實物作品的形式表現出來,激發學生的學習興趣,符合機械類高職教育的人才培養目標,很好地幫助學生在就業后實現學校與企業的“零距離”對接。對教師則是提出了更高的要求,在整個教學過程中教師需要收集更多的資料,進行周全的考慮,做好充分的準備,盡可能地接近企業生產的模式來進行教學,力求獲得更好的教學效果。實訓設備管理者在實訓的前期準備階段、實訓進行階段以及后期收尾階段,都應該做好全面的統籌安排,做好設備的日常保養,準備好各類耗材,確保實訓的順利進行,同時保證為下批次的實訓奠定好的基礎。
綜上所述,“數控加工編程與實訓”課程教學改革需要緊密地結合學生的發展特點、教師的全面細致剖析、設備的綜合利用等各方面進行全方位的考慮,還應階段性地分析總結以往改革的利弊。只有多方面多層次的共同努力,才能不斷推進課程教學改革,為數控加工人才的培養作出貢獻。
【參考文獻】
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關鍵詞:項目教學法;中職;數控加工實訓;實踐探索;實效
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2013)12-0125-02
項目教學法是以學生自主性、探索性學習為基礎,選擇典型項目,通過師生共同完成若干個完整的項目,提高學生學習性的一種教學方法。它突破了以往理論與實踐相脫節的教學模式,旨在培養學生的專業能力、發展能力、社會能力,是職業學校專業教學中探索創新的一種行之有效的教學模式。在數控加工實訓教學中,采用項目教學法有助于提高課堂學習效率,提高學生的綜合能力。
數控加工實訓教學中引入項目教學法的意義
一般企業對數控設備都有具備獨立操作能力的要求。因此,學生在教學中的主體地位的確立,就顯得特別重要。傳統教學中,學生的主要學習目的是為了全盤承接教師所掌握的現成的知識和技能,而項目教學的顯著特點是把科目變成項目,把業務變成任務,把課堂變成現場。在教師的指導下,學生自發地尋找完成項目的方法和途徑。教師和學生都充分體會到,項目引導下的自主式學習是一種新的學習方式。同樣,將一個相對獨立的項目交由學生相對獨立地處理,是項目教學的重點。按照項目教學的運作程序,從信息的收集、方案的設計、項目實施到最終評價,都由學生自主負責。在這些環節中,學生既要學,又要做;在學中做,在做中學;學為了做,做促進了學。
項目教學法在數控加工實訓教學中的實施中,最終的結果固然重要,而完成項目的過程則更重要;技能的掌握固然重要,而綜合學習能力的提升則更重要。在項目實踐過程中,學生在理解和把握知識和技能的同時,也培養了分析問題和解決問題的能力,且有了難得的創新體驗。項目教學也是運用最新知識和全新技能分析問題、解決問題的過程。
項目教學法在數控加工實訓教學中的實踐
(一)選取項目,明確任務
項目是指生產一件具有應用價值產品的任務。因此,項目的選擇和設計要與教材相配合,還要與企業生產過程有密切關系,有一定難度。筆者以“塑料碗凹模的加工”為例,根據學校實訓設備條件和項目任務要求,班級進行分組,明確工作任務。
(二)緊扣任務,分工協作
步驟一:明確知識點。一個項目涵蓋的知識點一定不止一個,如設計內容、繪制圖紙、三角函數計算以及金屬材料等等。教師要在學生參與討論的前提下,在顧及學生知識水平的基礎上,確定完成該項目必須解決的重點問題,而這些問題及其解決的方法和途徑,應該為該項目后續過程的完成打下了牢固的基礎。
步驟二:指導對零件圖紙的分析。制定加工工藝首先要解決的重要問題是對圖紙的正確分析。在注重培養學生的讀圖識圖能力的同時,更重要的是讓學生深入了解對工件圖樣分析的具體內容、恰當方法和終極目的。另外,在零件圖樣的分析過程中,學生一定會產生很多疑問,要設置相關環節讓學生提出問題,教師再引導學生通過尋找各種方法和途徑去解決這些問題(見圖1)。
步驟三:小組進行方法討論。(1)確定加工工藝方案和路線,選出本組最佳的加工思路。同時進行小組間的互評。(2)編寫零件的數控加工工藝卡(見下頁圖2、圖3)和加工程序單(見表1)。每個小組一臺數控車床,輸入程序,加工零件。教師針對現場出現的各種情況,實時啟發學生尋找解決的辦法。
步驟四:質量評估。在質量評估中,要依據發展性教學評價的原則,努力實現過程評價與終結性評價的有機結合。將學生自評、互評以及教師的測評結合起來,對學生在項目實施中的參與程度、所起作用、合作能力、團隊精神及成果等方面進行綜合評價。其中,“評分標準”(見表2)和“生產質量報表”是評估體系的具體體現。最后,生成質量報表(表略)。
按7S標準對學生實訓中的課件綜合質量提出嚴格要求,并通過報表呈現。(1)出勤:考核上崗到位率,包括早退、遲到、缺勤等。(2)產品:實訓時制作課件的型號。(3)產品情況:審核產品的合格與否,包括產品的精度及生產產品的規范性,但前提是產品的精度一定要合格,產品才會合格標準。(4)廢品:就是產品沒有達到合格,對于廢品的數量都有規定,每個不同的產品對每個學生都有不同的量化。(5)安全:包括個人的安全、刀具的安全及機床的安全等。(6)衛生:車間中劃分若干區域,都有學生負責,每次實踐后的衛生情況都納入考核。(7)規范程度:學生從進入場地開始,直至上機操作時的規范都在考核之列。
步驟五:小組交流。各小組派代表總結由圖紙到實物零件的整個完成過程。并交流以下問題:(1)復合循環指令的精車軌跡的功能有哪些?(2)G70指令是怎么執行的?(3)這些復合循環指令各參數的含義是什么?
步驟六:教師總結。教師在課后總結的同時,對學生的完成情況進行評價,并引導學生反思,總結出本次課的重要知識點。更重要的是,教師應聯系理論教學要點,引導學生擴展思維,突破工藝實訓課程的內容框架,形成探索與創新的延伸。
項目教學法在中職數控加工實訓教學中取得的實效
在項目活動中學生積極參與,人人獲得角色,激發了學習興趣。師生默契配合,以實現教學目標為準繩,在師生之間形成一種融洽的師生關系。項目教學法在數控專業課堂中的有效運用,使學生綜合能力有了顯著提高。
第一,學生興趣濃厚,技能水平顯著提高。通過項目教學在課堂上的實踐,學生學習興趣、積極性都有大幅提高,技能訓練水平有了質的飛躍。上課時學生精神抖擻、情緒高昂,踴躍參與課堂的各項活動;大膽表現自己,課堂教學氣氛扎實、熱烈、輕松。我校2009級高級工的通過率達85%、2010級數控班學生的數控車中級工考核通過率達95%以上。
第二,學生協作密切,綜合職業能力明顯提高。在項目教學中,學生模擬企業的生產行為,以企業的生產質量要求進行訓練,讓學生真正實現了做中學。在數控加工實訓教學中,從分組、圖紙的分析、加工工藝的選擇、編寫工藝卡和程序單到生產質量評估,都是學生在保持良好的協作關系的基礎上各司其責,不斷尋求解決問題的途徑,最終順利完成任務,從而提高了職業綜合能力。
第三,對教師的教學要求及位置要求提高了。在項目教學中,學生主體地位確立后,對教師的要求不是降低了,而是大大提高了。引入項目教學法后,教學過程中教師不再是中心人物,卻成了“靈魂人物”。在傳統模式里教師是“教學”,在新的模式里,教師是“學教”。在學生介入教學而教師介入學習的互動中,數控加工實訓的項目教學取得了整體的突出效果。
參考文獻:
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關鍵詞: CAXA制造工程師; 特征生成; 軌跡仿真; G代碼; 數控加工
中圖分類號: G718.3 文獻標識碼: A 文章編號: 1009-8631(2012)(11-12)-0073-01
CAXA制造工程師是一款集三維設計,虛擬仿真、自動生成G代碼為一體的多功能設計制造軟件,是由我國自主知識產權設計研發的,具有很好工藝性,且高效易學的數控加工編程軟件。被廣泛應用于中等職業學校數控專業的教學中。
下面我就結合自身多年教學經驗,闡述怎樣在數控銑削加工實訓教學中,應用CAXA制造工程師軟件完成零件從造型設計、軌跡仿真、生成G代碼到數控銑削加工的全部過程。我將按以下順序進行說明。
一、零件的實體造型
應用CAXA制造工程師軟件對加工的零件做實體造型,是數控銑削加工實訓教學中的第一個環節。在這個環節中我們主要應注意以下兩方面的內容。
1.確定零件的造型思路
好的造型思路,是保證造型過程順利進行的基礎。根據CAXA制造工程師軟件的造型特點,我建議選擇造型過程中產生特征樹長度最短的方案。因為對于同一個零件的多個造型方案來說,如果產生的特征樹過于龐大,會導致后續編輯、驅動等常規操作都受到影響,嚴重的會導致后續造型無法進行。所以我認為造型思路是決定造型過程順利進行的重要因素。
2.對加工零件做圖紙分析
在確定好零件造型方案,開始造型前,對零件圖紙進行分析是十分必要的。只有對圖紙的各項要求都分析透徹了,造型才能更容易進行。反之,如果我們在沒有分析好圖紙要求的情況下就急于造型,很可能給后續的工作帶來麻煩。因此,為了更好的理解圖紙內容,還應對零件的功能、用途進行相關的了解。只有這樣才能確保造型方案的正確性,從而達到最佳的造型效果。
二、零件的軌跡仿真
零件造型結束后,我們就可以開始仿真了。CAXA制造工程師軟件在對零件實體造型的基礎上,提供了強大的仿真功能。零件在開始加工前都應進行軌跡仿真,通過仿真加工我們可以真實的感受到零件加工的整個過程,及時發現和解決可能存在的問題。但要注意設定合理的仿真參數,這樣才能保證仿真過程的順利實施。多數零件的仿真過程都是按照生成粗、精加工刀路軌跡的形式進行的。具體按照以下步驟進行。
1.生成粗加工刀路軌跡
我建議根據加工零件的整體結構特點,選擇最為合適的粗加工刀路軌跡進行仿真。仿真加工參數設置可根據零件實際尺寸自定,具體過程就是按照狀態欄提示的信息,配合填寫粗加工參數對話框即可。待粗加工軌跡生成后,將生成的軌跡作“隱藏”操作,以免與后續生成的精加工軌跡混淆。
2.生成精加工刀路軌跡
我建議還是根據加工零件的整體結構特點,選擇最為合適的精加工刀路軌跡進行仿真。仿真加工參數設置可根據零件實際尺寸自定。具體過程也是按照狀態欄提示的信息,配合填寫等高精加工參數對話框即可。
當加工零件的粗、精加工刀路軌跡全部生成后,就可以進行軌跡仿真了,既單擊“可見”命令,將先前隱藏的加工軌跡顯示出來,待顯示完畢后,將粗、精加工刀路軌跡全部選中,單擊鼠標右鍵,選取“軌跡仿真”命令進行仿真加工。初次嘗試仿真的同學,建議在立即菜單中選取“自動生成毛坯”方式,其它項不做修改。仿真過程中,命令狀態欄會提示走刀方式以供參考,來判定仿真軌跡的正確性。
三、生成G代碼
仿真軌跡經觀察確認無誤后,立即把零件粗、精加工刀路軌跡全部轉化為G代碼的形式,即CNC數控程序,已備后續加工時調用。具體過程就是通過鼠標單擊“加工”“后置處理”“生成G代碼”命令來啟動此項功能。
四、生成加工工藝單
數控程序生成保存后,單擊“應用”“后置處理”“生成加工工藝清單”命令,在彈出的“工藝清單”對話框中單擊“拾取軌跡按鈕”,按提示分別拾取零件的粗、精加工刀路軌跡,生成加工工藝清單。
五、零件的銑削加工
工藝清單生成后,就可以對零件做銑削加工了。在這里我僅以廣州數控GSK21MA銑床為例,將銑削加工過程分成四個階段進行說明。
1.加工準備階段:包括對機床型號、材料、工具、刀具、量具等內容的準備。
2.加工進行階段:包括機床對刀操作,設置調整各項參數的準備。具體操作過程如下。
1)在U盤中新建文件夾,必須命名為NC_PGM,將生成的粗、精加工程序傳到該文件夾中(文件名必須為英文,并且不能超過八位數,擴展名為NC)。
2)將U盤插入機床USB插口,打開機床(注意一定要先插入U盤,后打開機床)。
3)在機床端的操作:編輯外部路徑選中需要傳輸的程序默認路徑確定完成。
4)安裝工件
5)對刀操作
①先對X方向,手輪方式下,將刀具接觸到工件的左側,在相對坐標下按X鍵,確定,此時X坐標為0,再將刀具接觸到工件的右側,分中,然后手搖至0即可。
②Y方向與X方向對刀原理基本相同,這里不再贅述。
③將刀具接觸工件上表面,將Z向對坐標調零(注意使用TAB鍵可以切換坐標)。
④在坐標設置中將光標移至G54中(注意此處選擇的機床坐標須與生成程序一致),一次點自動輸入,存盤返回,對刀即可完成。
3.加工檢驗階段:使用游標卡尺及千分尺對已加工好的工件進行測量。
4.清理機床階段:整理工、夾、量具,斷電,打掃。
以上是我結合個人教學經驗,總結的有關CAXA制造工程師軟件在數控實訓教學中的應用,因教學經驗有限,闡述的內容有不足之處,還請大家多提寶貴意見。相信在我們的共同努力下,CAXA制造工程師軟件在未來的實訓教學中將得到更加廣泛的應用,發揮其更大的優勢。
參考文獻:
[1] 張麗華.數控銑削自動編程(CAXA版)[M].機械工業出版社.
【關鍵詞】五環三扣 項目教學 職業素養
《數控車削編程與加工》主要任務是訓練學生數控車削編程和數控加工的能力,目的是培養學生的綜合職業能力。如何實施教學才可以幫助學生在習得知識,提高技能的同時,態度情感與價值觀得到提升,是擺在教師面前的一道必須探索的、不可回避的重要課題。自2008年以來,我在《數控車削編程與加工》教學中將教學內容進行調整,運用項目教學法開展教學,教學效果明顯改善,概括為“五環三扣”,下面結合我的教學實踐,一一說明。
項目教學是師生通過共同實施一個完整的“項目”而進行的教學活動,是行動導向和“一體化”教學理念的體現。項目教學法的核心追求是:不再把教師掌握的現有知識技能傳遞給學生作為追求的目標,或者說不是簡單的讓學生按照教師的安排和講授去得到一個結果,而是在教師的指導下,學生去尋找得到這個結果的途徑,最終得到這個結果,并進行展示和自我評價。項目教學法的“五環”即確定項目、收集信息、制訂計劃、實施項目與檢查評價。
1.項目選擇是項目教學成敗的前提。
項目應來源于真實的生產活動,是與企業實際生產過程有直接關系項目;項目實施過程中,學生可以運用新學習的知識、技能,解決從未遇到過的實際問題;項目應具有具體成果,可以評判質量優劣,具有可檢測性。在確定項目時,教師應根據專業人才培養標準、企業用人需求,將生產實踐的產品做進一步提煉和修訂,使之符合學生接受能力,滿足校內實訓要求,這樣的項目才是合格的項目,才可以保證實施效果。例如,在中等難度階梯軸這一項目中,我們選擇了減速器中間軸作為參考,將需要數控銑削加工的鍵槽結構去除,為避免知識量過大給學習帶來不便,去除了螺紋以及退刀槽等結構,零件尺寸縮小,縮短了項目實施時間,這樣的項目更貼近教學實際,符合學生認知規律,在實施中效果很好。
2.收集信息環節的重點在于知識的重組與分解。
傳統的章節教學中《數控車削編程與加工》課程一般先學習工藝知識,之后學習數控編程知識,最后進行數控加工指導。數控編程知識往往是先學習G00、G01、G02 、G03這些簡單指令,之后學習G90、G94等單一固定切削循環指令,最后學習G71、G70等復合循環指令,這樣的學習導致了整個學習過程前一階段均為指令學習,很難進行實踐課程,即使安排實訓課程,也很難符合生產實踐。進行項目教學的重點就是打破學科體系,按項目內容開展教學,從而實現學習到工作的平穩過渡。中等難度階梯軸這一項目需要收集的指令信息就是G00、G01、G71、G70這些指令,工藝信息就是外圓加工的切削用量選擇、刀具選擇等工藝知識;操作要點為外圓刀對刀方法;這樣的處理保證了信息量適度,學生便于理解和接受,同時也更加貼近生產實際,符合“做中學,做中教”的職業教育要求。
3.制訂計劃是項目教學的關鍵。
制訂計劃這一環節需要解決“怎么做”的問題。通常需要經過小組討論,由學生以書面形式制訂項目工作計劃,包括具體工作的日程安排,確定工作步驟和程序,并最終得到教師的認可。這一環節首先需要小組成員集思廣益,交流討論,最后決策出一個大家認可的計劃,是充分發揮學生主體性、培養學生綜合職業能力的關鍵一環。而這一環恰恰是在項目教學實施過程中,很難進行的一環。由于職業學校生源的特殊性,很多學生并沒有養成良好的學習習慣,不適應討論與交流,加上對工程時間理解甚少,在制訂計劃時常常出現不知所措的局面。面對這樣的困難,我做了這樣的調整,在進行第一個項目時,將制訂計劃一環分解為若干個小問題,由教師引導學生討論;在學生茫然的時候給出若干個選項供學生選擇,幫助學生理清思路;小組制訂的計劃,只要沒有安全隱患,教師不對計劃的優良做評定;在小組成員意見不一時,教師充分聽取意見,適當提醒而不做出決策;這樣的方法保證了人人參與計劃,小組討論決策,同時鼓勵學生在任務實施中發現計劃的不完善并及時彌補。
4.實施項目是實質階段。
實施項目是檢驗信息是否完備,計劃是否合理的實質階段,并為檢驗評估提供素材。由于數控加工的特殊性,實施項目需要分兩個階段進行,第一階段是程序編制與仿真,第二階段是數控加工。在學生實施項目之前,教師應提前完成項目,一方面對項目有全面的了解,便于更好地指導學生;另一方面可以展示案例效果,以增強啟發學生的學習興趣,使學生能夠積極主動地參與到項目活動教學中來。教師在實施項目活動時,要充分設計好各個環節的活動,提前做好準備,并在實施項目活動中根據學生的情況靈活安排,在項目活動具體實施過程中,經常需要臨時調整教學計劃。因此,在項目教學法的實踐中,要求教師有極大的創造性和應變能力。在項目實施過程中,教師要及時恰當地對學生進行指導,解決學生遇到的難題,督促學生按時完成項目活動內容,并進行階段性檢查評估,以保證學生能順利地完成項目活動內容,以達到教學目的。如程序編制與仿真可以檢驗程序是否存在錯誤、數值處理是否得當、工藝路線是否合理,同時也能檢查出計劃的不完善,這一階段教師需要提醒學生細心檢查,認真嚴肅,將可能存在的隱患全部去除以保證數控加工階段順利實施,如果各小組耗時差距太大,此時教師可以布置擴展任務,使學有余力的小組拓展思維,并保證其他學生完成程序任務。數控加工實施應嚴格按照實訓規程進行,要強調安全生產與文明操作,每一步操作結束后一定要組織學生自檢、小組檢查并由教師檢查確認,保證任務實施過程安全。實訓全程貫徹6S管理要求,按要求做好機床維護與保養,保持工位清潔,工具、量具、技術文件有序擺放,任務完成后及時清理工作現場,幫助學生養成良好的職業習慣并最終形成職業素養。
5.檢查評價要全面。
檢查評價環節一般按學生自評、小組評價和教師評價三階段進行,以教師事先準備的項目評價表作為參考逐步評價。首先,讓學生表達、分享自己都學會了什么,總結項目教學活動對他們的意義。通過總結,使學生找到自己理論及操作技巧上的不足,以及在項目活動實施過程的最大收獲與體會。然后,教師要在評估中指出項目活動存在的問題及解決的方法。教師要總結、比較各組的特點,引導學生相互學習各自的長處,使學生的綜合能力在總結評估中得到提高。最后,進行項目完成后的綜合評定,零件加工質量成績占總成績40%左右,零件加工工藝編制占30%左右,學生個人在項目活動實施過程中的參與程度、所起的作用、合作能力、團隊精神等表現占30%左右。可見項目教學的評價重點已從“知識點”、“技能點”拓展到“行為點”,評價方式體現了由注重結果評價到關注過程評價的轉變,評價過程由學生、教師共同完成,力爭做到檢查評價公平、公正。
6.“三扣”保證項目教學順利進行。
教學模式的改革,教學方法的運用,其目的在于貫徹以學生為中心的教育理念,以企業就業要求為主導的職業教育理念,讓學生以職業人的身份參加學習、探究、實踐,完成工作任務,體驗生產實踐過程,感受生產勞動中的艱辛和獲得成果的快樂,使生產學生在實踐中積累生產勞動經驗,感悟工作方法技巧。但是如果確定項目、收集信息、制訂計劃、實施項目與檢查評價這五環中任意一環出現偏離實際的情況,都會導致最終結果南轅北轍,所以一定要做好“三扣”,即緊扣學生實際,緊扣工程實踐,緊扣教學大綱,只有充分考慮學生、企業和教學需要,才可以凸顯項目教學的優越性,才能讓學生自己建構知識、提高技能、鍛煉思維,培養創新能力,養成良好的綜合職業能力和職業素養,成為高素質的建設者和接班人。
參考文獻:
[1]楊蔚山.“五環三扣”教學法的實踐[J].地理教育.2001,2:23-26
[2]于忠生.做中學,做中教—大連市中等職業學校教學改革探索[M].大連:大連理工大學出版社,2010