基于CDIO教学模式的《数控机床编程与操作》课程设计.pdf

第 2 5卷第 4期 2 0 1 3年 1 2月 浙江水利水电专科学校学报 J ． Z h e j i a n g Wa t ． C o n s Hy d r ． C o l l e g e V0 1 ． 25 NO． 4 De e ． 2 O1 3 基于 C D I O教学模式的 数控机床编程与操作 课程设计 陈红亮， 王铁流， 卢孔宝， 吴丽华 浙江水利水电学院 机械 电子工程系 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 1 8 摘要 C D I O工程教育理念强调 以设计项 目引导学生在 实践 中积 极主动 学 习理 论 ， 并将理论 应用到 实践 中． 浙 江 水利水 电学院提 出的“ 一主线、 三统一、 多样化” 人 才培养模 式是 C D I O工程教 育理念 的具化化 ， 数控 机床 编程与 操 作 课程 C D I O教 学模 式落 实了这 一培养模 式， 将 C D I O 的“ 构思一 设计一 实现一运作 引入教 学过程 ， 有 效提 高 了的学生 自主 学习能力和创新 能力． 促进 了创新型和应 用型 工程人 才的培 养并在教 学实践 中发 挥 了积极作用． 关键词 C D I O； 教 学模式 ； 课 程设计 中图分类号 G 6 4 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 5 3 6 X 2 0 1 3 0 4 0 0 6 7 ． 0 4 Co u r s e De s i g n o f CNC Pr 0 g r a mmi n g a n d Op e r a t i o n B a s e o n CDI O CHEN Ho n g - l i a n g，W ANG T i e l i u，L U Ko n g ba o，W U Li h u a D e p a r t m e n t o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c E n g i n e e r i n g ， Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o w e r ，H a n g z h o u 3 1 0 0 1 8 ， C h i n a Abs t r ac t The t e a c h i n g mo de o f CNC Pr o g r a mmi n g a n d Op e r a t i o n i s d e s i g n e d a c c o r d i n g t o t he i n t e r na t i o n a l a d v a n c e d CDI O e ng i n e e r i ng e d u c a t i o n p h i l o s o ph y，c o mb i n e d wi t h t h e t r a i n i ng mo d e l o f“On e Ma i n Li ne，Th r e e Un i f i e d Di v e r s i t y ” p u t f o r w a r d b y Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o w e r ．T h e t e a c h i n g m o d e o f C D I O， a i m i n g a t i m p r o v i n g t h e s t u de n t s ’a u t o no mo u s l e a r n i ng a b i l i t y a n d i n no v a t i o n a bi l i t y，f o c u s e s o n t h e p r o c e s s o f“c o n c e p t i o n，d e s i g n，r e a l i z a t i o n a n d o p e r a t i o n”，whi c h p l a ys a n a c t i v e r o l e i n t h e c u l t i v a t i o n o f i nn o v a t i v e a nd a p pl i c a t i o n o r i e n t e d e n g i ne e r i n g t a l e nt s b y i nt r o d uc i n g t h e ma r k e t o r i e n t e d t e a c h i n g me t h o ds ． Ke y wor ds CDI O；t e a c h i ng mo d e；c o u r s e d e s i g n C D I O即构思 C o n c e i v e 、 设计 D e s i g n 、 实现 I mp l e me n t 、 运作 O p e r a t e ， 由麻省理工学院和瑞 典 皇家 工学 院等 四所 大 学 所 提 出 ， 把 产 品从 研 发 到 运行的生命周期作为载体 ， 以设计项 目引导学生在 实践 中积极主动学习理论并将理论应用到实践 中， 并进一 步提炼理论 ， 从而提升职业能力 ， 提高职业 素养 的学 习工 程 ． 学校 以学生 为产品 ， 为学 生提供服务 ， 培养 既 有科学人文素养 ， 又有职业岗位技能 ， 兼具健全人 格及 良好职业道德 的高素质高技能型人才， 促其服 务社会 ， 推动我 国社会主义精神文 明和物质文明建 设． 因此学校能否生产优质产品 ， 人才培养模式是 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 6 - 2 4 基 金 项 目浙 江 省 2 0 1 3 年 高 等 教 育 教 学 改 革 项 目 J G 2 0 1 3 2 0 4 ； 浙 江水利水 电专科学校教改项 目 J G 2 0 1 2 2 0 ； 浙江水 利水 电专科学校科研项 目 6 4 1 0 8 2 作者简介 陈红亮 1 9 7 0一 ， 男 ， 浙 江东 阳人 ， 讲 师 ， 博 士， 从事 机 电数控技术教学与研究． 关键． 浙 江水利 水 电学 院提出 了以能力本位 为主 线 ， 推行项 目制教学 、 岗课证融通 、 教学做一体 ， 形 成各具特色的专业人才培养模式 ． 1 学院人才培养模式简介 以能力为主线 ， 是指坚持能力 为重 ， 优化 知识 结构 ， 丰富社会实践， 强化能力培养． 着力提高学生 的学习能力、 实践能力 、 创新能力 ， 教育学生学会 知 识技能， 学会动手动脑 ， 学会生存生活 ， 学会做人 做 事 ， 促进学生主动适应社会 ， 开创美好未来． 项 目制教学 、 岗课证融通 、 教学做一体 ， 是指通 过生产实际项 目作为载体 ， 引导学生参与产品的构 思 、 设计 、 实现、 运作的全过程 ， 理论联系实际， 从而 让学生积极主动学习理论并将之应用到实践 中， 更 好地促进学生吸收消化专业知识． 同时又引入职业 技能鉴定为评价标准的教学策略和教学方法 ， 做到 岗课证融通 ， 因而学生专业技能、 工作态度 、 社会能 6 8 浙 江水利水 电专科 学校 学报 第 2 5卷 力 、 职业意识和职业素养也得 到了极大地提高 ， 顺 C D I O工程教育模式 ， 构建了以项 目教学为载体的数 应了高职教育“ 由学校向职业生涯” 的发展方 向． 控技术专业核心课程教学改革实施方案， 经过数控技 2 数 控 机 床 编 程 与 操 作 课 程 简 介 喜 暑 耄 本课程是数控技术专业职业岗位核心课程． 在教 理、 师资队伍稳定、 高素质学生层出不穷． 惹 ． 苎 3基 于C D I O 数 控 编 程 教 学 实 施 控 加 工 仿 真 软 件 ，选用了由周虹等编写的高等职业院 一 一 一 ” ～一 一 校机电类“ 十二五” 规划教材 数控编程与仿真 3 ． 1 构思 C o n c e i v e 阶段 实训 ． 融教室、 仿真实验实训室和生产实习车间于一 在教学内容设 计上 ， 按 照教材 中的数控 车、 铣 体的教学环境， 教学效果得到极大地提高 ， 学生得到 加工， 结合来 自实际生产的工业 案例为载体， 精心 了充分地动手锻炼， 理论知识和实践知识想结合， 提 组织设计 教学项 目和整合 教学 内容 ， 确定 培养 目 高了专业技能和职业素养． 本课程 的建设充分借鉴 标 ， 确定该项 目的目标和具体任务 ． 见表 1 ． 表 1 课程项 目表 教学模块 教 学项 目 零件 图样 教学 目标 数控铣 床加工 直槽的编 程与加工 圆弧槽的编 程与加工 内外轮廓的 编程与加工 孔系的编 程与加工 I R 3 ’ l l l 6 3 ／ 6 0 1 0 0 ／ 一 8 0 l I ， 、 ， 。 { 、、 、 r l 2 I ＼ ， ＼ ， 5 0 ． 6 0 其余 其余 其余 其余 掌握机 床坐标 系和工件坐标系 ； 掌握 G 9 2 、 G 5 4、 G 9 1 、 G 9 0 、 C 0 0、 G O 1 、 G 4 3、 G 4 4、 G 4 9指令的功能及编程格式 ； 初步掌握简单程序 的编写． 掌握插补平 面 G1 7 、 G1 8、 G 1 9 掌握圆弧插 补 G 0 2 、 G 0 3指令 螺旋线插补 G 0 2 、 G 0 3指令 理解刀具 半径补偿 的概念及 意义 ， 2掌握 G 4 0 、 G 4 1 、 G 4 2指令的编程格式． 了解 固定循环 中孔系加工指令的功能及应用 ； 掌握 G 8 1 、 G 8 0、 G 8 4 、 G 9 8 、 G 9 9指令 的功能及 编 程格式． 呈 ， ，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，， r 一 第 4期 陈红亮等 基 于 C D I O教 学模 式的 数控机床编程与操作 课程 设计 6 9 数控车 床加工 复杂零件的 编程技巧 简单轴类 零件的编 程与加工 圆弧面零 件的编程 与加工 数控车床 编程技巧 螺纹的编 程与加工 A 伺 广 封 是J 2广 刿 1 0 0 电 一 4 30 7 0 一 L ． 呈 i 全部 全部 勺 。 掌握子程序的应用特点及格式， 2熟悉 中等复杂 零件 的编程与加工 掌握 F AN U C - 0 i Ma t e T B数控 系统 的 G 5 0 、 G 9 6 、 G 9 7 、 G 9 8 、 G 9 9、 G O 0 、 G 0 1等指令 ， 2能编 写简单 轴类零件的数控加 工程序 掌握 F A N U C-0 i Ma t e T B数控 系统的 G 0 2 、 G O 3、 G 4 0 、 G 4 1 、 G 4 2等指 令 ， 2能编 写成 形 面零 件的 精车程序． 掌握 F A N U C-O i Ma t e - T B数控 系统 的 G 9 0 、 G 9 g、 G T 0 、 G 7 1 、 G 7 2 、 G 7 3等指令 ， 2能编 写较复 杂轴 类零件的加工程序． 掌握 F AN U 一 0 i Ma t e T B数 控系统 的 G 3 2 、 G 9 2、 G 7 6等指令 ， 2能编写螺纹 的加工程序． 3 ． 2设 计 D e s i g n 阶段 学生根据教学项 目标具体要求． 在教师指导和 启发 ， 学生小组讨论下学 习理论知识 ， 设计并 确定 加工工艺步骤和仿真加工程序． 教师负责审核． 适合本设 计 的学 生群体 ， 已经完 成 了机械 制 图、 公差与配合、 机床夹具等课程 的教学任务， 其主 要特点是思想 活跃 ， 抽象思维能力不足 ， 理论 知识 较为缺乏， 需要 以实践贯穿于理论教学 中， 因此本 教学 以项 目为导向， 教学做一体 ， 让学生动手动脑， 旨在学生不仅掌握基本的数控机床操作 ， 而且具备 基本 的工艺分析 和制定能力 ， 数控编程能力 ， 使学 生在工作 岗位上能够快速提升 自己． 现以数控铣 床加工 为例 ， 该加 工分为 5个 模 块 ， 分别为直槽 的编程与加工、 圆弧槽 的编程 与加 工 ， 内外轮廓的编程与加工、 孔系的编程与加工、 复 杂零件的编程技巧． 各个项 目各有特点 ， 每个项 目分 余 甘两 2 7 0 浙江水利 水电专科 学校 学报 第 2 5卷 别要求学生掌握一项或几项技能和理论知识 ， 项 目由 浅人深 ， 循序渐进 ， 也便于学生体会、 理解、 提高． 3 ． 3 实现 I m p l e m e n t 阶段 充分利用实训条 件 ， 分组并 明确分工 ， 小组成 员合作确定工艺方案和程序编制 ， 仿真加 工验证程 序 ， 独立各 自加工任务． 以直槽的编程与加工为例 ， 该项 目主要要求学 生 掌握 1 主 轴 正 转 、 转 速 指 令 ； 2 区 分 G 0 0和 G 0 1 ， 并明白 F指令的含义 ； 3 立铣刀不具有轴 向 切削能力． 基于教学对象的基础能力 ， 简单 的理论 教学 ， 他们并不能充分理解和掌握这部分知识． 通过演示教学 ， 实践教学 ， 大多学生 能够掌握 这部分知识 内容， 实践过程中碰到各种 问题 ， 老师 激发学生积极思考 ， 力求 自主解决 问题 ， 成功加工 完成作品， 学生 的成就感也油然而生， 从而进一步 激发了学生的学习热情． 3 ． 4运 作 O p e r a t e 阶段 设计并确定课程评价标准 ， 学生根据分组情况 按将项 目中角色进行分配 ， 各 自完成作 业 ， 接受教 师 、 专家及其他小组的评价． 课程评价标准见表 2 ． 表 2课程评价标准 班级 小组成员 项 目组长 项 目名称 评价类别 加工准备 加工过程 加工完成 学 习态度 评价内容 评价标准 资料准备 资料收集 、 整理 ， 学习消化 工艺制定 初步制定加工工艺 程序制定 编写加工程序并仿真 4 小组分工 合理分工 ， 协调 5 操作技术 安全有序规范 问题讨论 发现 问题 ， 解决问题 应变能力 举一反三 ， 解决问题 ， 掌握知识 创新程度 创新建议 职业素养 服从管理 ， 工量器具摆放整齐 产品检验 尺寸合格 问题探究 产品不合格原 因 主动程度 积极 主动 合作意识 团结合作 严谨细致 认 真仔细 合计 教 师总评 成绩问题 综合评定成绩 实施 时间 评价成绩 个人 自评 小组互评 教师评价 4 4 学生各 自完成作业 ， 接受 自我评价、 相互之 间 的评价及老师的评价 ， 学生能够发现和认识 自我不 足 ， 激 发学 生学 习热情 ． 在评价 过程 中， 有 的学 生 因为失 败而情 绪低 落， 有 的学生加 工出完美作 品而情绪高高涨 ， 这 时 充分体现出个性化教育的魅力 ， 老师的积极引导非 常重要 ， 对情 绪低落人学生加 以鼓励 ， 指 出人生不 是仅仅有成功构成的 ， 对情绪高涨的学生 ， 也 以鼓 励为主， 但要求他们做到胜不骄败不馁． 4 教 学效果 将 C D I O教育模式和我校特点相结合 ， 成 为水 院特 色 S WH C D I O， 积极 尝试 将 “ 构思一设计一实 现一运作” 在 数控编程与操作 课程中引入教学过 程． 将 团队合作 、 职业道德 、 职业素养融人理论教学 和实践教学中； 项 目制教学、 岗课证融通、 教学做一 体 ， 多元化评价 ， 多样化教学， 教学管理与企业运营 兼顾 ， 职业教育与企业生产共赢． 提高了学生 自主 学习的积极性 ， 锻炼了学生 自主创新能力． 参考 文献 [ 1 ] 查建 中． 论 “ 做 中学” 战略下 的 C D I O模 式 f J ] ． 高 等工程教育 研究 ， 2 0 0 8 3 1 7 ． [ 2 ] 薛元昕 ， 王承辉， 丁燕君 ． 基于 C D I O理念的高职教学改革研究 与实践[ J ] ． 职业教育 ， 2 0 0 9 7 1 ． [ 3 ] 朱正华 ， 张斌 兵． 产业界 需求 “ 新 三好” 一c D I O模式下 工科高 校学生评价体 系的新探索 ， 2 0 1 1 ， 3 7 5 6 1 2 01 2 1 ． [ 4 ] 韩士萍 ， 张志刚． 数控机床编程与操作 课程 C D 1 0教学模式探 讨 [ J ] ． 黄山学 院学报 ， 2 0 1 1 ， 1 3 3 1 1 81 2 0 ． [ 5 ] 黄勇 ， 丁明明 ， 蔡丹 云． 基 于 S WH C D I O模式的 精密模具 数 控加工技术 课 程 改革 [ J ] ． 浙 江水 利 水 电 专科 学 校 学报 ， 2 0 1 2， 2 4 4 7 68 O ． [ 6 ] 周虹 ， 董小金 ， 张克 昌． 数控编 程与仿 真实训 [ M] ． 3版． 北 京 人 民邮电出版社 ， 2 0 1 2 ． 加 m 5 3 5 5 5 5 5 眦