CAD/CAM实习实训教学内容与教学方法的研究与实践

研 究 报 告

成果完成人：李新勇 刘小斌 赵志平

成果完成单位：兰州工专工程训练中心

CAD/CAM技术是一种新型的工程技术，经过半个多世纪的发展，已广泛的应用到国民经济的各个方面。随着我国加入WTO我国的经济逐步与国际接轨，并正逐渐成为全球制造业的中心，制造业进入了一个空前蓬勃发展的新时期，这必然对掌握现代化制造技术的人才形成了巨大的需求，从这几年的就业需求也看出了这种趋势。

顺应时代的需求，拓宽办学条件，校领导高瞻远瞩、大力支持，通过各部门的共同努力建成了CAD/CAM实习、实训教学基地，填补了我校数控实践教学以往的空白。目前我们要努力提高数控实践教学的水平和实践教学基地的效率，仅有先进的仪器设备和优秀的指导教师是不够的，必须依靠完善的教学体系和培养模式、科学规范的管理。随着学校办学规模的日益扩大，实践教学任务日益繁重，如果不进行科学的管理，就容易造成“混乱”局面，数控实践教学基地的功能和作用得不到充分地发挥。因此，完善的教学体系和培养模式、科学规范的管理是提高实践教学水平和实践基地效益的有力保证。

一、本项目及国内外同类工作的现状与存在问题

CAD/CAM实习、实训教学环节培养目标。对学生来讲，要求熟练掌握数控编程，数控工艺，熟悉数控机床的操作及数控改造、维修及管理。对非机类专业的学生来讲，熟悉数控工艺，了解数控编程及数控机床的操作，拓宽知识视野，适应新型的工业环境。围绕这个目标，整个数控实践教学体系，应由以下的环节组成：

1、专业基础理论教学环节

2、数控编程、数控机床的操作实践教学环节。

3、数控工艺、数控加工实践教学环节。

目前，针对以上三个实践教学环节的设备、师资、教学计划、教学内容、教学方法和手段等，有些可以基本保证，有些有待进一步提高完善，有些则不能保证。具体分析如下：

1、专业基础理论教学环节，对于机类专业的学生，由机械系的授课可以保证；对于非机类专业的学生，目前没有适合的教材使用，全由授课教师通过讲解，学生不能在短时间内接受、了解，因而达不到预期的教学目标，学生收效甚微。

2、由于时间短、经验少，在教学体系、教学内容和方法、手段上，目前还是沿用以往金工实践教学的方法，此时在数控实践教学上显示出了一定的局限性。因而，有待于改善、提高。

4、在数控实践教学的教材方面。由于各个院校采用的数控系统、数控设备的不同，目前还没有一套较好的教材能适用于我校的CAD/CAM实践教学。

2、数控实践教学的设备基本可以满足目前的教学需求，但随着教学规模的扩大，学生人数的增加，以后设备将出现使用紧张的局面。另外，设备的种类也有待进一步完善，以完善数控实践教学体系。

5、数控实践教学的师资。目前，我校数控实践教学的专职指导老师只有两人，兼职一人，新培养两人。从适应新的教学环境及要求出发，师资力量的培养迫在眉睫。

二、CAD/CAM实习实训教学内容和教学方法的改革

由于实习人数逐年增加，但数控机床数量十分有限，在现有的条件下，我们既没有现成的经验，也没有外出培训学习的机会，如何更好的搞好数控实习实训，是我们当初面临的重大问题。为此，我们课题组成员多方收集资料，讨论实习方案，设计实习思路，包括制订CAD/CAM实习、实训教学授课计划，课时分配表，拟订教学方案，实训加工零件图，数控加工工序卡片，数控加工程序，实习实训报告等内容，在实践中不断摸索改进、完善教学手段和教学方法。

1、制订CAD/CAM实习、实训教学授课计划

我们将数控实习、实训教学授课计划分为三个模块：数控车实训授课计划、加工中心实训授课计划、线切割实训授课计划。

在每一工种的授课计划中均包含：

①数控实习时间及课时分配表；

我们根据教委在对进攻实习的指导意见中，提出数控等先进制造技术的实习实训应占实习总时间的1/4～1/3左右，结合我校机类学生金工实习3周，数控安排了1周，占1/3时间。按照当前工业生产中使用的主流方法，实习的内容分为数控车、线切割和加工中心，根据三个工种在工业中占的比重，分配时间比例为2：1：3。

②教学方案

③加工练习零件图

根据中国劳动社会保障部规定的职业资格等级中初级技能的要求，设计绘制相应的加工零件图，以便学生实习，通过加工练习，初步具备了初级职业资格的要求。

④数控加工工序卡片

根据在数控机床上生产产品的工艺过程，编制了包括数控刀具、数控夹具、数控切削参数，数控加工程序，数控测量器具在内的五项内容，方便直观的数控加工工序卡片。

⑤数控加工程序（参考）

编制出在实践中常用零件的加工程序，作为学生实习的参考，引导学生自主设计编制产品的程序代码。

⑥实习、实训报告

根据实习大纲，结合自己的实际，突出重点、难点，做到全面创新，编制了数控车、线切割、加工中心三个工种的实习报告。报告内容涵盖了基础知识、操作技能知识、编程知识、创新设计产品知识。

2、不断改进、完善教学手段和方法

随着学校的发展，学生的数量逐步增加，实习的时间不断压缩，况且这种先进的制造技术是多门新型科学技术的交叉融合，在这种情况下，采用传统的教学方式很难让学生理解并获取足够的现代制造技术知识。为此，我们做了一下改进：

1）加强实训教师培训，提高教学能力。积极支持教师参加各项数控竞赛，其中，有两名数控指导教师参加了第一届全国数控技能大赛，分别获得了甘肃赛区加工中心第二名和数控车第三名，并参加了全国决赛，取得优异成绩。

2）制作教学课件，完善教学内容。我们制作了6个模块的电子课件，包括制造技术的演示；数控机床的产生、发展和特点；数控编程；特种加工；线切割编程技术；数控加工工艺，完善了教学手段。

3）采用网络教学，改进教学方法。采用苏亚星多媒体教学网进行电化辅助教学，提高了传授知识的效率，形象、直观、简洁易懂，克服了学生难以理解的状况。

4）采用仿真模拟技术，提高教学质量。对于数控机床数量少，价值昂贵，操作要求高的情况，购买了配套的宇航仿真模拟软件，让学生先在仿真模拟软件上练习机床的操作面板及操作规程，熟悉之后，在到数控机床上进行实操加工。提高了实习效果，填补了设备不足的问题，降低了由于学生对操作面板不熟而导致机床故障事故的发生率。

5）采用新技术，完善教学内容。数控程序的编制采用手工编程和计算机编程两种方法，利用数控车、线切割、加工中心3套编程软件让学生进行自动编程。

6）发挥学生自信心，培养创新思维能力。在实习最后，指导学生利用三维造型软件自主设计零件，采用手工和计算机编程相结合的办法编制加工程序，在机床上加工出合格的零件。极大的提高了学生的兴趣，培养了学生的创新思维。

三、实践教材的编写

对于实习过程中，没有跟我们自己的数控机床紧密结合的实习教材，不能很好的帮助学生学习。为此，通过实践，立足我校CAD/CAM实践教学条件，突出专科教育的特点，注重实践操作及高技能型人才的培养，我们编写了《CAD/CAM实训教程》，10万余字，经兰州大学出版社出版，经过两年的使用，教师和学生均反映良好。

四、创新点

1.结合我校实际按工种编制CAD/CAM实习、实训教学授课计划。

2.完善教学手段，制作数控教学课件6个，采用苏亚星多媒体教学网进行电化教学。

3.在数控教学中，首次应用仿真技术。

4.完善教学方法，实践操作以教师的讲解、演练、辅导为主要教学手段，注重学生动手操作能力、数控加工工艺设计及创新思维能力的培养与训练。

5.立足我校CAD/CAM实践教学条件，突出专科教育的特点，编写《CAD/CAM实训教程》。

五、应用情况

我们将教改的成果逐步应用到实际教学环境中，通过对约60个班级，2700多学生的实践应用，极大地提高了学生的兴趣，明显提高了实习效果，充分锻炼了学生的能动创造性。而且大大减轻了教师的工作强度，提高了教师的执教水平，对加速数控机床操作人才的培养有不可低估的作用。

1.我们严格执行已建立的授课教学计划，灵活应用制作的教学课件，让学生有充分的时间进行动手操作，一边操作，一边加深理论知识，拓展学生的数控工艺知识。实践证明授课方案是科学合理的。

2.我们自编的实习教材通过近两年学生的使用，反映良好，对我校的数控实习、实训有很大的指导作用。注重实践操作，学生能较好的应用到实践中。增强了学生学习的兴趣，迎合了当前市场的需求，提升了学生的就业能力。

3.给CAD/CAM实训室应用了与所用数控机床相一致的仿真软件，解决了实习安全问题，材料消耗问题，增加了实习工位，使学生比较容易理解，大大提高了教学效率。

4.在服务器上应用了苏亚星多媒体教学网（教师机）和其他计算机上应用了苏亚星多媒体教学网（学生机），教师在服务器上讲解、操作，下面的学生可以在学生机上观看，并能通过网络举手提问，发布作业，与老师交流等功能。直观形象的表现教学内容，使教师的教学变得记轻松、又简单化。

5.通过数控加工造型，模拟软件的应用，使学生在机床上加工零件之前，验证了数控加工程序的可靠性和预测加工过程的有力工具，减少了工件的试切，减少了安全风险，降低了成本，提高了生产效率。

6.将该成果应用到职业技能鉴定培训过程中，极大地提高了培训效果，通过培训使学生的操作技能达到了中级职业资格水平，一年来，有124人参加了培训，只有2人不合格，合格率达到了98.4%。