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三维仿真工艺在数控加工课程考核评价中的使用

发布时间:2020-04-29 11:21文字数:3345字

  摘要:文章针对数控加工编程课程的教学目标,运用虚拟仿真技术制定可行的考核方案,全程模拟数控机床的操作,直观验证编程结果,可以全面考核学生学习成效,提高教学效果,是现代高等教育课程考核改革的一种全新尝试。
 
  关键词:虚拟仿真;数控加工编程;课程考核改革
 
  数控加工编程这门课程的主要教学目标是使学生根据被加工零件的技术要求和结构特点,在合理地制定数控加工工艺的基础上,运用数控系统所规定的编程规则和编程方法,编制零件的加工程序,并要求学生能具备操作数控机床的基本能力:1)针对图纸图形的编程能力;2)将程序在数控机床上运行产生合格的零件的操作能力。
 
  1传统课程考核方式及弊端
 
  传统考核方式:将课程教学的主要知识点以卷面的形式对学生进行考核,主要考核的是学生针对图纸图形的编程能力,无法考核学生对数控机床的操作能力,只能考核理论知识,无法考核学生的动手能力。
 
  弊端:1)通过卷面考核的学生不一定具备实际操作设备的能力。2)利用传统的数控机床操作考核需要设备和场地,考核人数众多、时间跨度长、存在一定安全隐患,考核还会产生一些额外的费用,产生的零件保存也有诸多问题。
 
  2课程考核方式改革
 
  2.1新的课程考核方式
 
  1)考核形式:运用虚拟仿真技术,通过学生使用计算机录制数控机床仿真软件操作全过程的形式,利用仿真软件将过去只能在车间里进行的实际加工全过程进行记录。考核过程不需要机床设备、场地、原材料等,考核结果可永久保存。2)考核方式创新点:仿真机床操作题目分为必做和自选两种类型,既能保证课程教学中必须掌握的基本数控机床操作考核,又能充分调动学生应用虚拟仿真软件的积极性,用虚拟软件将掌握的编程本领充分地展现出来,积极性高且映像深刻。
 
  2.2课程考核流程
 
  根据数控加工编程课程的考核要求,制定了一套较为完善的考核流程:1)安装屏幕录制软件(记录学生鼠标操作及语音讲解内容);2)安装虚拟仿真软件(模拟仿真数控车床、数控铣床操作);3)录制机床操作及编程视频(根据试题完成课程必修知识点及开放编程题)。
 
  2.3考核评分依据
 
  使用虚拟仿真软件操作考核,通过学生使用计算机录制数控机床仿真软件操作全过程的形式,根据学生讲解的准确性和操作的熟练度等方面来评分。评分指标:1)数控机床设置正确性;2)数控机床操作熟练度;3)加工程序复杂程度;4)视频解说条理性。
 
  2.4考核实例
 
  2.4.1数控车床对刀考核
 
  虚拟仿真软件具有与常见数控车床一样的操作面板,操作流程与真正的数控机床完全一致,可以设置与现实加工一致的刀具和毛坯,可以完成刀具选择和毛坯安装的操作。利用屏幕录像功能可以全程记录下学生的操作过程,通过对操作流程的正确性和熟悉程度来给出相应评分。
 
  在数控车床编程考核模块,获取工件坐标系在机床坐标系下的相对位置即对刀环节,是数控加工编程课程中的重要考核点,这个环节是将纸上编程与实际操作相联系的关键操作,但是用普通的卷面考试是无法考核的。学生利用虚拟仿真软件录入并调试程序,程序可以鼠标点击面板,也可以完全有键盘录入,该操作与真实的数控机床完全相同,再现数控设备操作过程。
 
  虚拟仿真软件可以直观的验证对刀是否正确,当蓝色光标移动到对应的程序段,左侧刀具和毛坯会有相应的动作,如果出现错误系统也会发出相应的警报。用软件来操作可以避免出现任何人员受伤和刀具工件报废的情况发生。
 
  2.4.2数控铣床编程及操作考核
 
  手工编程的程序都是由直线和圆弧2种曲线构成,能编制这2种曲线即可胜任所有手工编程的内容。数控铣床考核环节设置了开放的试题(自选):编制自定义的铣床加工程序(必须包含有直线和圆弧)。既可以考核学生对编程掌握的复杂程度,又能彰显学生个性。学生可以利用CAD先绘制出图形后,查询关键点坐标,再将程序在虚拟仿真软件中加工出来,其过程其实是一个CAD/CAM实际应用。一些同学也设置了一些比较个性的图案。
 
  2.5全程录音
 
  受的计算机应用基础知识深浅层次不同,所报考的专业不同,而计算机应用基础作为一门通识课程,在教学方式上就应根据不同的情况进行不同方式的教学,因材施教。
 
  1)学生基础存在差异性,不能从“零起点”开始教学,又不能高出学生的接受水平。如果教学内容太简单,会使基础较好起点高的学生产生轻视厌学的态度;如果教学内容定得太难,则会严重挫伤部分零基础或者基础薄弱学生的学习兴趣。有必要根据学生对计算机技术掌握的程度不同实施分层次教学。2)不同专业需求差异,要让计算机知识与专业知识相融合,即使学生能学有所用,又使学生学得有兴趣。为不同专业不同基础的学生提供高、中、低段的教学内容,让学生有选择性地进行阶梯式的学习。
 
  3.2强化学生的职业素养的培养,实施案例教学模式
 
  对高职院校的广大学生而言,着重培养学生的计算机操作能力训练,即学生实践动手能力,就能提高就业过程中适应行业的能力。如果把计算机应用基础课程的教学重心放在考证考级的任务上,必然会要求学生以教材为主,重点掌握理论知识的记忆,很难达到灵活应用的效果。如果采用案例教学法实施教学,将知识点融入具体的工作案例中,分析案例特点,由学生分组讨论,启发学生找出其解决办法,从而调动学生积极性,大幅度增强学牛动手实践能力。同时开设第二课堂,加强上机操作的比重,让学生明白每个独立的知识点可以怎样互相结合来解决问题,提高综合应用的能力。
 
  3.3利用多媒体教学手段,实行理论与实践的双向交互教学模式
 
  在计算机应用基础教学中,很多高职院校虽然配备了多媒体教室,以视频的形式进行直观化教学,但这种教学形式并没有突破以教师主体的课堂模式,学生在被动接受理论教学以后,再根据教师要求上机操作,教学与操作处于彼此割裂状态,学生在操作过程中,前期所学的计算机理论知识还没有消化吸引,很难应用到操作应用中。而改善和提升教学效果的手段就在于整合多媒体讲授、机房实践两个教学环节,将多媒体讲授嵌入机房操作实践。学生在自主操作、自我思考以及协作互助的学习环境下,学习主动性得到进一步激发,而对学生实践操作中遇到的疑难问题,教师适时加以点拨,从而将理论知识与实践操作进行了有机的结合,这种以任务为内驱力的学习方式,教师的理论讲解可以与实践操作实时对接,可以加深学生对知识的理解能力和分析问题、解决问题的能力。
 
  3.4不断调整和更新教学内容,对实践教学实行重点倾斜教学
 
  与普通高校相比,高职院校的学生基础知识相对薄弱,在计算机应用基础课程的教学中,要根据学生对知识的接受
 
  能力以及高职院校的教学目标,合理调整和更新计算机应用基础课程教学内容,总体教学原则是尽量压缩理论知识的讲解,延伸实际操作层面的教学内容,讲练结合,以练为主,提升学生对计算机的操作应用能力。从当前高职院校的教材体系来看,教材内容包含理论和操作两个层面的知识点,而理论层面大多是关于原理、概念、进制转换类的知识,而高职院校学生对这些深奥的理论知识理解存在大的难度,在教学时可以将抽象的理论知识点转换为实际操作应用,比如邮件的建立与收发,再多理论讲解也不能解决学生的操作疑惑,而教师只要通过多媒体教学演示,将邮箱的建立与收发进行完整演示,学生对相关的知识点就容易掌握。
 
  3.5改进考核方法,达到以考促学的目标
 
  科学的考核评价方法是教师全面了解计算机应用基础课程教学效果的有效手段,也是衡量学生学习效果的重要依据。当前高职校在计算机应用基础课程的考试方面片面看重期末考试分数,这无法全面反映学生对计算机课程的学习状况。在考核体系设置方面,可将学生的出课率、课堂表现以及平时考试成绩纳入考核指标,折算一定的分值以后进行综合考核,并计入最后的总成绩。这种考核体系有利于促使学生注重日常学习,而不是仅仅是为了期末考试而突击复习,考完就忘。
 
  4结束语
 
  高职院校在计算机应用基础教育方面不断进行理论探索和教学实践,计算机应用基础教育全面铺开,计算机应用基础知识的操作应用教学受到重视,这对培养学生计算机的操作以及应用能力起到了一定的作用。然而,计算机应用基础教育的教学层面还存在教学方法落后、教学条件简陋、教学实践课时不足、教学内容严重滞后等问题,为此,计算机应用基础教学可以分层教学、分类实使用教程等多种模式上进行优化路径。

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