论文关键词：数控加工，教学改革，理实一体化
《数控加工编程与操作》课程是机电一体化专业、模具设计与制造专业、机械制造及自动化等专业的一门专业课，是一门实践性很强的、面向生产现场的实用型课程。目前我国制造业已广泛使用数控技术，而制造业中应用型技术人才，尤其是掌握了数控应用技术高级技能型人才极为缺乏。因此，搞好《数控加工编程与操作》课程教学改革，对促进高级技能型人才培养水平的提高有着十分重要的意义。
一、教学内容的改革
1．教学内容的针对性与适用性
优化重组教学内容，有选择、有重点地进行教学，是集中精力以较少的课时建构理论体系的有效途径。教学过程中，增强理论课程的针对性，及时补充，动态调整，突出教学内容的应用性、先进性和对技术发展的前沿动态的反映。
（1）掌握性内容。对与实践应用结合紧密的教学内容进行详细解剖，反复强调。例如：在工厂中为能与工人师傅交流，就必须重点掌握基本概念和名词术语；实现理论联系实际，就必须掌握数控机床基本程序编制方法和数控系统、伺服系统的工作原理等等。
（2）了解性内容。了解性内容主要是理论性较强、实际工作中原理应用较少、更多应用其结论的教学内容。对于这部分内容，公式推导一律从略，主要强调结果以及这些结果的影响因素和实际应用。
（3）拓展性内容。 根据数控技术的发展实际和市场的需求，逐渐删除了陈旧的知识，及时将新技术、新工艺引进课堂。可以增加开放式数控系统、电主轴、直线电机、并联机床等方面的有关数控技术的新内容。有力地保证了教学内容的先进性和适用性。
2．教学内容的组织与安排
结合高职教育的特点，按照 “实际、实用、实践”的原则，妥善处理好能力、知识、素质等方面协调发展的关系。理论教学以具备数控加工技术应用能力为目的小论文，以编程基础知识和典型数控设备编程使用知识的“必需、够用”为度，实践教学以项目实训为载体，着重加强职业能力和职业素质的培养；理论知识穿插于每个项目的准备知识中，确保教学中理论先行，实训操作紧随其后的项目化教学的要求，使加工实训与课程内容完全融合为一体；理论教学既围绕实践教学环节中对理论的要求，又结合生产实际进行生产案例的讲解，实践教学紧紧围绕劳动部数控职业资格证书的要求开展实训，满足双证制的要求，形成既符合教育教学普遍规律又兼顾生产现场操作规范的较完整体系，体现高职教育特色。
二、教学方法与手段改革
改革传统的以教师为中心，以书本为中心，以课堂为中心的单一教学方法，按照以学生为主体的现代教学模式，注重学生在做中学、学中做，“教学做合一”，学练并重，采用启发式教学法、问答式教学法、案例式教学法、项目式教学法等多种方式方法。
结合数控加工编程与操作课程的特点，教师可将课堂转移到数控加工技术实训室，实行理实一体化教学。面对真实的设备和真实的产品，做到真实的“境”；在专业实训中将理论课教师和实践教师的身份合二为一，做到真正的“双师”；将企业的生产任务作为教学任务，让学生加工企业产品，做到真实的“品”；从而让实训学生在真实的生产情境下做到将理论付诸实践，用理论指导实践，通过实践结果验证理论，做到理论与实践的有机融合。解决了传统教学手段只动嘴不动手的教学状况，提高了实训教学的质量。
教学过程中，采用“讲―演―练―评”教学方法。把“讲”融合到实训教学中，即在演练之前讲解理论基础知识、设备原理、功能结构。根据具体情况可以在教室“讲”、用多媒体“讲” ，像在介绍自动编程摘要采用点评与测评相结合的方式。点评即在单项项目进行后，教师用口头提问、答辩等方式进行评定成绩；测评即在学生完成相对综合项目后，教师事先出好试卷进行现场测试。采用“讲―演―练―评”的教学方法，充分挖掘了学生的学习潜力，培养了学生独立解决问题的能力，发挥了学生学习的主观能动性，增强了学生学习的自信心，激发了学生的学习热情。
三、考核评价方式改革
高职院校的人才培养目标是具有较高岗位职业能力的高素质、高技能应用型人才。其标志是既达到高等学历教育水平，又达到高级操作技能水平的“两高”水平；表现形式为既获得高等教育学历证书，又获得高级操作技能等级证书的“两高”证书。
为适应这种趋势，必须要设计好课程体系结构、教学内容组织方式以及综合评价体系。教学计划将行业标准同高职教育目标有机地结合起来，逐步引入职业资格证书制度小论文，实现“双证书”培养模式。增强了学生就业的准确定位，也提高了学生就业竞争力。因此我们将过去单一的理论测试改为理论知识考核与操作技能考核相结合的模式，采用职业技能鉴定的方式对学生的核心职业能力进行综合评价，形成了层次化的以职业核心能力培养为目标的评价体系，即“课题技能考核――项目过程考核――综合技能考核――课程最终考核（评价）――职业资格鉴定”。
在项目考核中，每个项目都基于工作过程设计了项目考核评价表，内容包括工件加工、基本操控、安全文明生产、工艺合理、程序编制、完成时间、合作性及其他安全文明生产项目。综合任务的测试具有岗位工作任务的针对性，紧紧围绕国家职业资格标准设置有回转体零件、平面轮廓类零件及曲面类零件的综合任务测试题。在课程的评价过程中，突出项目考核与综合考核相结合、理论与实践考核相结合、教师评价与企业评价和学生自评、互评相结合。充分调动了学生的学习积极性，培养了其团队合作精神，实现了对学生专业能力、方法能力和社会能力的综合评价。通过这种考核方式，最终培养出适应能力强，技术水平高，素质良好的技能人才。
由于数控技术发展的日新月异, 《数控加工编程与操作》课程的教学也始终处在不断摸索的过程中，在有限的教学时间内让学生学到更多的相关知识，得到最大的能力提高，是我们追求的目标。我们在此方面也做了一些尝试，通过这些努力调动了学生的学习积极性，充分利用了实验室的资源和设备，提高了学生独立思考的能力，同时对教师也提出了更高的要求。我们仍将积极实践与探索，以推动教学改革，提高教学质量。
参考文献：
[1]陈书法，张南乔，张淑兰.《机床数控技术》教学改革的探索与实践[J] .高教论坛.2005（6）.
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[3]王道宏.数控编程技术[M]. 人民邮电出版社.2005 年2月.
关键词数控机床数控铣削加工数控编程“R”参数编程
“数控铣削技术训练”是我中心新近开设的一门理论性较强的工程训练科目。在教学形式上，它不同于过去传统的、机械的“金工实习”。其训练目的是：了解当今先进的机械制造方法，充分发挥当今大学生知识新、反应快、创造力强的特点，结合具体的实践教学，广泛培养学生的动手能力、综合应用能力和创新能力。
由于受客观条件和教学时间的限制，自动编程（计算机编程）在目前各高校的工程训练中还未被普及，为了了解编程的基本原理及方法，手工编程仍为最常用的基本训练内容之一。
对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不多，采用手工编程较容易完成，因此在点定位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面的零件，用一般的手工编程就有一定的困难，且出错机率大，有的甚至无法编出程序。而采用“R”参数编程则可很好地解决这一问题。
非圆曲线轮廓零件的种类很多，但不管是哪一种类型的非圆曲线零件，编程时所做的数学处理是相同的。一是选择插补方式，即首先应决定是采用直线段逼近非圆曲线，还是采用圆弧段逼近非圆曲线；二是插补节点坐标计算。采用直线段逼近零件轮廓曲线，一般数学处理较简单，但计算的坐标数据较多。
等间距法是使一坐标的增量相等，然后求出曲线上相应的节点，将相邻节点连成直线，用这些直线段组成的折线代替原来的轮廓曲线（见图1）。其特点是计算简单，坐标增量的选取可大可小，选得越小则加工精度越高，同时节点会增多，相应的编程费也将增加，而采用“R”参数编程正好可以弥补这一缺点。
现今数控铣床一般都具备“R”参数编程功能，如西门子802D数控系统，这给手工编写某些复杂图形的程序带来了方便。如图2、3所示，当要加工一个周期的正弦线时，通常的方法是采用自动编程，若用手工编程，则可用“R”参数编程较简单。曲线上坐标点选取的多少，可视加工精度而定。
“R”参数编程的实质，就是用变量“R”编写出“子程序”，并根据“R”数值的条件，
多次调用“子程序”，以简化编程。如：用变量R1表示上图中从0到2л各点弧度值；用[X=100*R1/2л，Y=25*SIN（R1）]表示一个子程序，若要在正弦线上选取1000个坐标点，只可将子程序调用1000次即可。
合理的选用“R”参数编程，可以提高某些零件的加工精度（多选节点）和编程效率，它也是手工编制复杂零件程序的主要方法之一，在不具备计算机自动编程的情况下一般常采用这种办法。
编程举例：（西门子802D系统）
试用“R”参数编程的方法编制整圆的程序（如图4）。
分析：若不用圆弧插补，可将圆均分成360份，再用直线插补连接。变量R1=50表示半径，R2=360表示共分了360份，R3=1表示间隔1份，R4=0表示初始角度。
程序如下：
O0001
N10G54G42G90G00X50Y0Z100
N20G01F20S600M03Z-10
N30R1=50R2=360R3=1R4=0
N40AA：X=R1*COS（R4）Y=R1*SIN（R4）
50R4=R4+1R2=R2-R3
N60IFR2＞＝0GOTOBAA
N70G00Z50
N80G40M2
注解：程序中，N30程序段为条件设定；N40程序段即为程序名为AA的子程序；N50中R4、R3是参数变量，每调用一次，R4将增加1度，R2减少1份；N60中IF为有条件的，GOTOB表示向前跳转，就是只有当R2大于等于零时才向前跳转到子程序AA处。
以上程序可以看出，用“R”参数编程，不管选取的节点是多少，其程序段不会增加，这就是“R”参数编程的主要特点。
“R”参数编程千变万化，掌握它的关键就在于抓住图形轮廓规律，灵活地运用好变量“R”，结合其他科目知识，开发自己的思维空间，这一点也是被实践教学所证实的。“R”参数编程对大学生有着较强的吸引力，它是展示自己数控编程技巧的体现。例如，我校化工学院2002级封振宇同学在一天半的数控铣削加工训练中，就是充分利用了“R”参数编程功能，设计、编制、加工了如图5的工件，得到了各方面的好评。
数控编程是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容,按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。程序编制的方法主要有手工编程和自动编程两类。近年来数控技术发展得十分迅速,数控机床特别是数控车床的普及率越来越高,但是,数控车床在加工过程中遇到轮廓较复杂的零件时,用人工编写数控程序要花费大量的时间,且易出错[1,2]。采用CAD/CAM集成技术实现数控加工程序的图形化自动编程是当今的主流[3]。目前国外有许多高档的CAD软件,如Pro/E、UGⅡ、IDEAS、MasterCAM、Cimatron等,均有性能良好的CAM模块,可利用其三维实体数据生成NC程序。但这些软件较难掌握,且价格昂贵。而国内一些基于Autodesk公司的AutoCAD软件为支撑平台研制的自动编程系统中[4,5],较多的方法是由AutoCAD生成零件加工图形,从而生成DXF格式文件,然后,系统通过对DXF图形文件进行分析,读取数控加工所需的零件几何信息。国内也有基于图形的数控车床自动编程系统的研究[6,7],但还未见具体软件系统的实现。
本系统采用自行开发的二维图形软件包实现加工零件轮廓的图形描述,经过工序划分以及加工工艺参数的人机交互式输入,实现了数控加工程序直接从图形到程序的自动编程。
1.系统框架结构和功能
本系统结构模块的组成框图如图1所示,主要由以下模块组成:
(1)加工工艺规划模块。此模块根据数控加工工艺特点,将其分解为开口槽腔、闭口槽腔、端面车削、螺纹、切断等工步(开口槽腔、闭口槽腔、螺纹分别有外圆和内孔之分)。任何车削加工零件的外形轮廓加工工艺都可以拆分为以上工步。每一工步都有粗、精加工,可以通过工序管理器来实行加工程序的合并。
(2)特征图元绘制模块。此模块具有简单的CAD造型功能,能够完成零件二维轮廓的绘制。
同时在刀位轨迹生成以后能够实现轨迹的图形仿真显示。
(3)工艺参数设定模块。此模块对各种加工工艺参数进行交互式输入,包括起刀点、进退刀矢量、加工余量、切削深度、进给量、切削速度以及机床主轴转速等工艺参数。
(4)刀位轨迹生成模块。此模块根据所选择的工步以及走刀方式,自动生成刀位轨迹。
(5)G代码生成模块。此模块将系统生成的刀位轨迹转换为数控车床加工G代码程序并以文本文档的形式输出。
2.零件轮廓的表达以及图形输入
数控车床加工的零件多以轴类及盘类零件为主,尽管这些待加工零件是真三维的,但是在实际加工中,一般都是二维的,即刀具在一次切削过程中始终在X-Z平面内运动。因此,本系统可以用直线、圆弧来完成加工零件轮廓的二维描述。
2.1零件轮廓的表达
数控车床加工的零件,其表面轮廓段一般都由直线和圆弧等构成,针对这种情况建立了零件轮廓的统一表达模型,将构成零件轮廓的各轮廓段统一用轮廓边界点表示,这样便可以建立整体轮廓的统一描述。可以认为零件的整体轮廓均是由直线和圆弧构成的,对于自由曲线,可以根据自由曲线轮廓段的表面粗糙度要求,采用有理B样条插值算法将其离散为一系列直线段。
把构成轮廓表面的各轮廓统一称为边界点,那么整条轮廓便是由多个首尾相连接的边界点所组成,每一边界点内含有一个描述边界性质的几何点点集。直线是一个包含两个几何点(起点和终点)点集的边界点;圆弧是一个包含3个几何点(起点、终点和圆心)点集的边界点,由于三点不能唯一确定一条圆弧,因此,可以再加上圆弧的旋转方向(顺时针或者逆时针)来确定圆弧。本系统采用面向对象的计算机编程语言Python开发[6,7],在数据结构上采用
Python语言的数据类型列表来表示一个轮廓段的边界点。如图2(a)所示的零件轮廓段的数据结构为:Part=[(′Line′,[(2010,12010),(381366,861405)]),(′Oval1′,[0,(381366,861405),(811176,1021418),(591198,621341)]),(′Oval1′,[1,(591198,621341),(461535,381039),(721116,471866)]),(′Line′,[(721116,471866),(821156,201065),(1411307,201065)])]。其中,直线的标志为‘Line’;圆弧的标志为‘Oval1’,圆弧后面的点集列表中的1表示顺圆,0表示逆圆。
2.2图形输入
零件几何图素的输入主要包括点、线、圆的输入,通过系统给出的绘图工具在绘图区绘出。如点可以通过键盘形式进行参数输入,也可以直接通过鼠标点击输入。系统提供了直线和圆弧的绘图工具。直线主要通过两点来生成,选取直线的绘图工具以后,在绘图区直接鼠标点击就可以生成直线,连续点击将生成首尾相连的多条直线。圆弧的绘图工具包括三点圆弧(起点、终点和圆心)以及两点半径圆弧(起点、终点和半径),通过圆弧的旋转方向来最终确定为顺时针圆弧还是逆时针圆弧。
几何元素输入后分别以点线圆的标准形式存放于几何参数表中,其中点的记录内容为坐标值(X,Y),直线和圆弧的记录内容如上文所述。这些数据都以列表的形式存放在计算机的内存中。图2所示为本系统根据数控车削加工工艺划分的开口槽腔和闭口槽腔的图形显示,其中开口槽腔定义为用水平线与零件轮廓线求交时有且只有一个交点的轮廓形状,闭口槽腔则只有两个交点。
零件轮廓数据输入后往往需要进行修改,可利用图形编辑菜单项中的撤消、重画、删除等功能最终形成该零件的加工轮廓图形。直线和直线相交的地方,可以进行倒角处理,在作图过程中,选择倒角功能,可以通过数据显示功能来选择倒角方式(直线倒角还是圆弧倒角),输入倒角的参数最终实现倒角。
3.刀位轨迹和G代码程序的生成
刀位轨迹以及G代码生成是本系统的核心部分,根据前面所述的工步划分,选择合适的工步,绘制零件的加工表面二维轮廓图形,可以使用系统工艺参数数据库自动提供的预设加工工艺参数,也可以通过人机交互方式完成工艺参数的输入。同时也可以修改某一工艺中的刀具参数、切削参数等。数控加工中为减少多次安装带来的安装误差,一般采用一次安装。
对那些需要调头加工的部位采用右偏刀反向走刀切削,此外,对于端面处的开口槽腔,加工时可以选择向下的切削方向。因此加工时的切削方向分为向左、向右和向下的切削方向。
在刀位轨迹规划中,粗加工的刀位轨迹规划是关键,精加工只是刀具沿着轮廓线走刀,因此其刀位轨迹的生成算法仅仅是加工零件表面曲线的偏置,图3所示为开口槽腔加工时的刀位轨迹生成程序框图。而粗加工往往还跟零件的毛坯形状有关,本系统可以绘制外圆以及内孔加工时的毛坯轮廓曲线,跟零件轮廓曲线结合而确定加工区域。根据加工参数中的起刀点、加工余量、进退刀矢量等参数,用水平线与加工区域求交,求得的交点即为刀具刀尖的运动点坐标。
在点击主界面上的生成G代码的按钮后可以将生成刀位轨迹和G代码程序显示在界面上,并可以将零件信息、毛坯信息、加工工艺参数和G代码程序一起用文本文件保存下来。如图4所示,主界面左边显示的就是图3中的开口和闭口槽腔沿负Z轴方向水平切削的刀位轨迹,右下角显示的是生成的G代码程序。
4.结束语
关键词： 数控加工仿真 数控编程与操作课程 教学探索
一、前言
目前数控编程与操作的课程设置老化，教学理念和教学方法陈旧，专业设施落后、不全而且学生基础差，专业意识不强，学习被动，学习无兴趣等。要在这样的条件下培养出社会需要的高素质、高技能型人才，我们必须探索出一套适合当前情况的教学方法。经过几年的数控编程与操作的教学探索，我发现数控加工仿真软件在数控编程与操作理论教学中具有桥梁作用，直观、生动，能使理论和实践有效地衔接，打破了传统的数控编程与操作的教学模式，激发了学生的学习兴趣，增强了学生的动手能力，大大提高了数控编程与操作课程的教学效果。
二、以往数控编程与操作理论教学时存在的问题
1.教师唱独角戏，学生感到枯燥无味。
在数控编程与操作的理论教学中，我在课堂上认真而仔细地讲解着G代码和M代码、G指令和M指令、编程知识和编程方法，学生难以理解，似懂非懂，编出的程序也不知道是对还是错。这时我意识到我在唱独角戏，语言很枯燥无味，同时课堂气氛不活跃，不能激发学生的学习兴趣。
2.不能实现理实一体化教学。
数控编程与操作课是应用性较强的课程，而我只在课堂上讲解理论的编程知识，学生很难理解，有时课本上的编程知识与实际机床上的编程有很大出入，理论不能联系实际，更谈不上实现高职高专的理实一体化教学和社会需求的高素质高技能型人才培养。
3.数控编程与操作理论教学中教师的困惑。
我以往判断学生是否掌握所学知识和编程是否正确都是通过批改作业知晓的。检查程序需逐个程序进行查阅，内容多而十分麻烦，工作量又大，一些在数控机床上常常无法通过的错误也不易查出，而这些问题的解决在实际数控编程与操作中是十分重要的。
三、改进后的教学效果
例如，讲到程序编写时，我要求学生铣削大众的标志。我只是给出了大众标志（如图1）。然后学生只要能在数控仿真软件里运行出来，我就算他们程序编写正确，因为程序只要能在数控仿真里运行出来，就一定对的。
学生编好程序后，我要求学生把程序输入到机床里，教学生程序的输入（如图2）。程序的输入是靠如图3所示的键盘输入的，这样学生又熟悉了机床的键盘。然后通过控制面板（如图4），进行运行程序，如果程序编写错误，学生不可能得到如图5所示的结果。
1.把数控加工仿真应用于理论教学中，极大地提高了学生的学习兴趣。
我把数控加工仿真软件应用于理论教学中，教学效果之好是我没有想到的。学生的编程可以直接在数控加工仿真系统进行模拟加工演示，便于学习掌握，编程与操作的作业可以直接在计算机上检查，使学生对这门课程有了浓厚的学习兴趣，学生的学习主动性与积极性大大提高。
2.理实一体化教学的好处。
在教学过程中，我将理论与实践有机地结合在一起，边讲授边练习，使讲过的知识及时应用于实践中，加深了学生对理论知识的理解，而且学生通过模拟操作数控机床，对真实的数控机床的操作方法具备了相当水平的实践基础。我在教学中边教边学、边学边做、在学中做、在做中学，手脑并用，极大地调动了积极性，提高了教学效果，学生的编程与操作能力也有了非常明显的提高。
3.利用多媒体，充分发挥数控加工仿真软件在课堂教学中的作用。
数控编程与操作的传统教学方式使很难学生接受。数控加工仿真软件是操作技能训练的辅助工具，多媒体运用于理论教学中更是好方法，教师可以直接演示数控机床的操作方法，学生可以直接看到数控机床的操作方法和编程方法，直观、生动。在数控编程与操作课程教学中，我十分重视数控加工仿真软件在教学中的应用，摆正了数控加工仿真在教学中的位置，没有完全依赖数控加工仿真软件而放弃自己在教学中的引导作用，从而科学地、充分地发挥了数控加工仿真软件在教学中的作用。
四、结语
职校教师应发挥创造性的精神，大胆改革，为职业院校的改革探索出一条适应职业院校发展的光明大道，为社会的进步和社会高素质高技能人才的培养作出自己的贡献。
参考文献：
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关键词：教学资源建设；数控加工与编程；课程改革；工程能力
数控技术专业是高职院校普遍开设的主干专业，各校的培养目标不同，课程的侧重点不同，但多数培养操作型的技术工人。沈阳工程学院根据专业招生生源的特点，结合本校在典型企业的就业现状及发展规划，确定了本校人才培养的目标是培养高级技术应用型的“金领”人才，数控机床加工与零件编程是核心技能之一，数控加工与编程课程为主干专业课程，具体的能力目标就是培养具有数控机床加工的高级操作能力，能够加工中等复杂零件；具有中等的数控加工工艺和编程能力，能够编制较复杂零件的制造工艺和主流型号数控机床的加工程序。
以就业为人才培养出发点，调研典型机械制造企业，按照企业的生产实践流程和岗位技能要求培养学生。以企业实践过程为任务流程，规划了课程群的理论教学、实践教学、素质教育三大体系，并构建了数字化教学资源库。
一、数控加工与编程能力课程群规划
通过调研学生近五年就业的典型制造型企业和潜在的企业，通过与企业负责人、人力资源主管、技术主管、生产主管座谈，参观企业生产车间，了解产品和数控工艺与编程现状，凝炼出企业对数控加工工艺与编程人员的能力需求，结合大学人才培养特色，对应各职业能力需求，制订出数控技术专业的人才培养目标和方案，构建支撑课程群体系。
制造企业需求的数控加工与编程岗位能力包括识别工程图纸的能力、操作数控机床的能力、数控工艺的制定能力、数控零件的程序编制能力等。理论课程体系方面，在专业必修课中数控加工工艺与编程、计算机辅助数控编程整合成数控加工与编程课程，培养典型数控加工工艺编制、数控程序编制和加工能力。在专业选修课程体系中设置数控车（铣）中级工职业技能鉴定培训、数控车（铣）高级工职业技能鉴定培训、数控工艺员鉴定培训、制图员培训、三维建模资格证书培训（UG、SOLIDWORS等系列）等，此类课程为学生考取职业资格等级证书提供相应培训，增加就业资本；选修课程开设模具制造、先进制造技术等数控加工与编程的拓展课。实践课程体系方面，分为理论课程内试验、课程设计、实习和实训等部分。专业素质教育方面，为学生课程外自修环节，包括数控车床和铣床的中级工和高级工操作等级证书、制图员证书、三维设计证书、数控工艺员证书、各种省级以上相关竞赛获奖证书、专题讲座等。取得相应相关学科证书的学生将获得学分加分或课程减免的激励，专题讲座既有教师讲座也包括学生讲座。
二、数字化教学资源建设
依据课程体系制定资源建设的总体架构，体系组成上包括课程总览、理论课程、网络课程、课程设计、实验、实训、试题库、考证培训、软件资源、信息交流等模块资源，具体的资源素材重点建设内容如表1所示。
利用学校的校园网络作为资源的支撑平台，利用教务处的清华网络教学平台的教学资源库模块为资源库管理平台，进行资源的管理，教师和学生可以登录和检索使用。
资源库建设首先制定底层素材技术标准、学习情景素材技术标准、元数据技术标准等。资源编目及属性描述需遵循教育部教学资源数据规范，尽量采用精简数据格式的视频和音频格式文件。在建设上采取校企联合方式，与专业实践企业基地密切联系，媒体素材取自企业实践的案例；紧跟企业技术发展趋势，改革课程体系培养“无缝对接”的高级应用型人才，紧跟企业信息化、数字化、虚拟化、集成化制造的大潮，大力发展工程软件资源建设，选择典型的行业工程软件如表2所示。素材建设着重利用三维实体造型技术和动画仿真技术，使课程形象直观。
建设途径采取教师自制、学生项目参与、网络下载和企业资助等多种方式相结合进行。每位教师负责收集对应的资源，资源收集后定期进行评审和定稿。
利用图片、视频和音频编辑软件进行素材编辑处理，保证分辨率和清晰度。加强数字化版权保护意识，利用密码加密的PDF文件代替WORD文本文档素材，利用密码加密的PDF文件代替POWERPOINT课件文档素材；为压缩打包文件设置解压密码；利用视频加密软件对视频进行加密处理，播放时输入密码方可播放；利用水印工具为视频和图片素材添加可见或不可见水印。
参考文献：
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关键词：数控技术方向 数控机床编程 职业能力 培养模式
随着数控技术及其数控机床的广泛应用，社会对其相应技术人才的需求量越来越多，而且对数控类人才的要求也越来越高。因此，数控技术人才的培养是一件非常重要，而且也是一项极其艰巨的任务。
数控技术职业能力培养及其培养模式是近年来一直被关注的问题。本文对机械设计制造及其自动化专业数控技术方向（以下简称数控技术方向）职业能力培养及其教学模式，其中主要对数控机床编程及其操作控制职业能力培养作些探讨。
一、以人才市场需求为依据，确定学生数控技术方向能力结构
随着数控技术在各个领域的应用和应用领域的不断深入和扩大，社会对数控类人才的需求情况在不断变化，不仅是需求种类，而且对数控人才的质量要求都在不断变化。根据各种市场需求信息，数控技术方向相关就业类型有：数控机床设计制造，数控设备的操作使用，数控设备的调试与维护，数控工艺人员及数控程序调试员，数控设备及其零部件的生产管理与营销等。同时，数控技术方向相关各类人才十分短缺，大型数控设备和特种数控设备的操作使用等方面的人才尤为缺乏。据2008年有关部门统计，未来5年上海市全市的“灰领”人才缺口将达到50万人次。
学生通过在校的四年学习之后，将一一步入社会，因此，学生能力结构应与市场需求相吻合。作为数控技术方向职业能力，主要有：数控机床设计能力、数控机床编程和操作控制能力、机械识图及计算机辅助设计绘图能力、计算机辅助编程与制造能力、PLC控制编程及其机床维护能力、数控技术方向相关生产管理及营销能力等。其中，数控机床编程及其操作控制能力，主要又可分为：识图能力、工艺设计能力、数控编程能力、数控机床操作使用能力和零件数控加工质量控制能力。
二、以数控机床编程与操作控制能力为核心的课程建设
作为技术应用型本科，以技术能力培养为主线开展教学非常重要。在建立课程体系和进行技能培养模式探讨时，应该尊重教育规律，重视技术应用。首先，必须强调实践环节教学，以提高学生分析和解决实际问题的能力。其次，注意课程设置的科学性、实用性，在安排课程上采用逆向手法，即以培养目标为导向，确定能力模块和与能力相关的理论课程和实践课程，确定主要专业课，然后以专业课为主线，科学地设置相关专业基础课及其他相关课程，其中每门课的设置都应该符合能力模块的需要。同时在课程设置时，应注意知识结构和学生的知识积累，应处理好每门课之间的内在关系，避免重复教学。表1为数控技术方向数控机床编程与操作控制能力分解与开设课程之间的对应关系。
表1 数控机床编程与操作控制能力分解及其相关课程
数控机床编程与操作控制能力是机械设计制造及其自动化专业数控技术方向重要能力之一，其技术含量高，核心课程内容包括：机械制造技术基础、机械制造装备设计、数控机床与编程等。主要就业方向如表1所示。表中还列出了数控机床编程与操控制作能力及其相关证书、主要课程等。
由上可见，数控技术方向学生培养目标应该是既懂数控机床操作，又能识图绘图，又能根据工艺要求编写零件数控加工程序乃至进行数控加工和质量控制，又对数控设备的维护有所了解的“灰领”人才。下面主要围绕数控技术方向数控机床编程与操作控制职业能力培养进行讨论。
三、促进数控机床编程与操作控制能力提高的教学改革
在数控技术方向的多个能力模块中，数控机床编程和操作控制能力是重点能力之一。为了提高数控机床编程和操作控制能力，同时在教学过程中取得良好的教学效果，我们做了各方面的举措和尝试。
数控机床编程和操作控制能力的提高，可以通过识图能力、工艺设计能力、数控编程能力和零件数控加工质量控制能力等的提高来实现。为把学科发展和职业能力培养与市场需求、技术应用挂钩，将组织学生参加国家劳动保障部职业技能鉴定中心相关职业技能证书考试作为教学目标的一部分纳入教学计划。
1.整合教学内容，提高学生识图绘图能力
机械识图绘图能力培养是数控机床编程与操作控制职业技能培养的重要内容之一。进行机械制图及其CAD教学，安排CAD实训，通过让学生读解和绘制各种零件图、装配图，不只是能让学生掌握AutoCAD操作系统的使用，更重要的可以提高学生机械识图和计算机辅助设计绘图的能力。
为了提高机械读图或识图能力，在识图绘图能力培养相关课程的学习期间，安排1～2周的车工、钳工等内容的认识性传统金工实习，由此将零件图与加工联系在一起，非常有助于识图绘图能力的提高。同时，通过安排实训和适当的培训，组织学生参加CAD认证考试，可以增强学生对职业技能的认知度。
2.加强数控工艺教学，提高学生加工工艺编制能力
实现数控加工，编程是关键。然而在编程前，首先要求学生了解工件、刀具、切削机床和夹具工艺系统四要素，同时编制出数控工艺。工艺系统设计能力的培养是一项极其长期的任务。
通过开设机械制造技术、机械制造工艺及其装备、数控加工工艺等课程，使学生学习到有关工艺方面的理论知识。同时，通过开设金工实习和专门的工艺系统设计训练课，培养学生的工艺系统设计能力。主要内容包括：图样分析，加工工艺方案设计，工艺规程编制，刀具或刀具系统的设计或选择，工艺装备的设计，等等。
学生在校期间，开始进入相关工艺知识的学习，同时通过各种工艺编制实践环节的学习，不断得到工艺设计能力的培养。随着数控工艺教学的不断深入，进一步按照数控工艺师考试的要求，针对典型案例进行数控工艺编制训练，组织学生参加数控工艺师认证考试。
3.改革数控编程教学模式，提高学生数控机床编程能力
与机械识图能力和工艺编制能力息息相关的数控机床编程能力是数控机床编程与操作控制职业技能中另一重要能力之一。要加工出合格的零件，就需要编制出可行的数控加工程序。而学生数控机床加工程序编制能力的培养则有其独特的地方。数控机床编程课是一门操作性比较强的课程，在该门课的教学过程中，理论环节与实践环节是不可分割的。
以往的授课形式，理论课和实训课相互独立，实训课一般安排在理论课完全结束之后进行。然而，这样做，学生对课堂内容难以理解和接受，理论学的枯燥无味，进入实训课时能想起的寥寥无几，导致重复教学过多，课时浪费较多，教学效率低下。
为了提高数控机床编程教学效果，改变以往理论满堂灌的填鸭式教学形式，把理论教学与学生实际动手紧密结合起来。编程能力的提高，最终离不开操作使用数控机床。然而，由于数控机床的昂贵和操作使用上的安全性，学习编程理论初期，不便直接在数控机床上进行。为此，我们引进实验课，即在理论课教学中安排实验教学。这样做改变了传统的教师一味地讲，学生一味地听的教学惯例，学生变被动为主动，直接参与到教学中来，学生与教师共同完成教学任务。
所谓实验课就是利用数控编程软件直观地认识和理解各个数控指令，并运用各种数控指令编写数控程序。数控实验以作业或课题的形式布置给学生，让学生自行完成，要求书写实验报告。在编制某种零件的加工程序时，会遇到各种问题，同学需要找出原因并加以解决。在实验过程中教师只起到辅助作用。这种方法，教、学、练交叉进行，学一学练一练，效果很好。
四、围绕数控机床编程与操作控制职业技能教育，切实搞好实践基地建设
通过金工实习，学生已经基本掌握了一般机床的操作使用方法。再通过以上各个环节的能力培养，学生已具有基本编制典型形状特征零件程序的能力。但由于还停留在模拟阶段，所以必须实际上数控机床进行实战数控机床编程和操作控制能力训练。在掌握数控操作技能的同时，进行零件分析，编制数控加工工艺路线，编制数控加工程序并进行调试，最后加工出尺寸精度和表面质量等都合格的零件。
同时，为了检验学生数控机床编程及其操作控制能力是否能适应市场，在学生综合学习理论与实际知识的前提下，通过大量典型零件的编程练习，安排统一的课题进行实战编程与操作训练，最后组织学生参加数控机床工职业技能认证考试。
然而，要全面提高数控机床编程及其操作控制能力，进行数控机床编程与操作控制职业能力培养，就离不开数控技术实践教学，离不开有效利用实训基地开展实战训练，因此就必须充分重视实训室建设。数控机床技术含量高，实训室建设应作为一个关键项目立项来抓，从实践教学内容、投资的经济合理性、设备的市场通用性、实用性和发展的前瞻性出发，配置中、高档的数控车床、数控铣床和加工中心等硬件设备，同时配备相关的软件设备，形成一个较好的数控技术职业技能教学的软、硬件环境。
按照这一要求，配备高层次的齐全的CAD/CAM机房电脑设备及软件系统。不仅满足数控编程实验和上机实训的需要，同时也为学生能自由上机练习提供方便的场所。
同时，为了大案例教学的需要，购置一台综合性强的数控机床，以方便学生拆装数控设备和开展数控设备相关课程教学的需要。
五、结语
本文以就业方向、市场需求为切入点，讨论数控技术方向职业能力内涵，探讨解决学生各方面职业能力培养问题的途径，摸索教学模式新思路。作为技术应用型本科机械设计制造及其自动化专业数控技术方向数控机床编程与操作控制职业能力培养模式，从理论课、实验课和实训课的互补关系出发，将其有效结合，穿行，使其融为一体，同时以国家职业技能鉴定中心相关数控技能考证要求为能力目标，进行综合能力培养，取得了良好的效果。
1.实训基地建设是职业能力培养的保证。
2.将考证内容作为技能培养的参考，目标明确。
3.在数控编程理论教学中引进实验课，使教、学、练交叉进行，有效地提高了教学效果。
4.将数控机床编程与操作控制职业能力分成各个不同职业能力模块，按能力模块的互补关系有层次地开展教学，取得了能力培养的综合效果，提高学生综合思考问题和解决问题的能力。
参考文献：
[1]顾京.数控技术专业人才培养模式改革的研究与实践[J].机械职业教育，2008（11）.
[2]柳永念.创新教育观下高校计算机基础课程教学模式探讨[J].教育与职业，2008（12）.
【关键词】VC++；Matlab；混合编程；现代控制理论
一、引言
现代控制理论是建立在状态空间基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。在现代控制理论中，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统，它们在建模之后都表达为矩阵形式，因此通过计算机进行控制系统的仿真，实质就是利用计算机来进行矩阵运算。小型控制系统进行仿真时，所涉及的控制算法以及矩阵运算量都是有限的，因此对仿真的效能要求较低。而当需要进行复杂系统的仿真试验时，不仅编写相应的控制算法消耗大量的人力，较低的程序执行效率也将消耗大量的计算机运算能力，因此选取和使用快捷高效的仿真开发方法显得尤其必要。
Matlab是一种应用广泛的数学类科技应用软件，在数值运算尤其是矩阵运算方面有着非常好的表现，用户不需要深刻了解算法及编程技巧，只需掌握了入门的数学知识和程序设计能力就可以利用其进行复杂的科学计算，如今已经成为学界理论分析和实验研究所必须掌握的软件工具之一。但限于其本身是一种解释方式运行的高级计算机语言，在进行重复计算工作时执行效率较低，且运算过程不能脱离计算机环境进行。VC++是微软公司推出的开发环境Visual Studio中的一个组成部分，用户可以利用其进行快速的Windows应用程序开发，设计出图形界面丰富的功能软件，但是在编写矩阵运算时缺少专业的数据类型变量，当编写复杂的算法时不免要消耗大量的编程时间[1][2]。
比较两者的优缺点后不难发现，Matlab易于使用但是在仿真时程序运行效率低[3]，实时性较差，使用条件有限，VC++不便于直接进行矩阵计算但是代码运行效率高，实时性较好，应用范围广，也就是说，如果通过混合编程能让两者的优势互补，在工作中将大大减少在算法编程方面的工作量，并且能够改善仿真程序代码的运行效率以及实时性，为科研工作和工程开发提供更强大的技术支持。
二、混合编程方法简介
目前VC++与Matlab相结合的混合编程主要有以下几种方法[4]：
1.在VC++中调用Matlab引擎（Engine）
这种处理方法不要求链接整个Matlab，只需嵌入必要的Matlab引擎库，节省了大量的系统资源，使应用程序整体性能更好，处理效率更高，但这种混合编程的方法需要Matlab在后台适时运行不能脱离Matlab环境，严重影响了程序的通用性，因此这种方法在实际开发过程中很少采用。
2.Matlab调用由C/C++编写编译为mex文件的函数
这种方法是对Matlab函数库和一种补充，用户可以自已编写一些高效或者具有特定功能的函数，利用编译器把它们编译为mex文件，供Matlab调用，相当于添加自定义的Matlab函数。
3.在VC++中调用Matlab生成的动态链接库
这种方法通过指定的编译器，把由Matlab编写的m函数文件编译成动态链接库文件（dll）。只需在程序开发和中包含其生成的动态库，就可以在VC++程序中调用封装好的Matlab函数，实现数值算法的运用。这种方法可以使程序脱离Matlab运行环境，减少文件外部存储空间的占有量，并实现了代码共享。
4.使用COM组件对象模型技术实现混合编程
COM技术是一种应用广泛、方便灵活的方法，是利用Matlab提供的Deploy Tool工具实现Matlab与C/C++的混合编程。COM给软件开发人员提供了一种共享二进制代码的方法，但是由于缺乏可视化界面，其应用范围受到一定限制。
三、混合编程实例与验证
从实际应用角度考虑，前两种编程方法虽然简便，但适用范围狭窄，第四种方法适用性好于前两种方法，但需要用户掌握较高的程序设计水平，不便于科研人员使用。本文选用第三种方法进行编程，并以控制工程中经典的单级倒立摆系统的LQR线性二次型调节器的设计为例，描述这一方法的实现过程，验证其在控制系统仿真中能够带来的优势之处。
本文所采用的软件版本是Visual Studio 2008和Matlab R2010a。
1.混合编程步骤
（1）Matlab编译环境的设置
控制算法从Matlab到VC++的代码转制要通过编译器来进行，所以首先要设置Matlab的编译环境。启动Matlab R2010a，在命令窗口中输入命令mbuild-setup，根据出现的提示选择合适的编译器，本文所使用的是Microsoft Visual C++ 2008。
（2）编写包含函数算法的m文件并且进行编译
本例中m文件实现了单级倒立摆系统矩阵和LQR控制反馈增益矩阵的函数function[K，S，E]=myLQR（Info，Q，R，N）的求解过程。这里需要说明的是，m文件应是函数的实现而不是单纯的脚本文件，而且从混合编程的角度来讲，编译脚本文件不具备实际意义。
Matlab提供了三种使用Matlab编译器的方式[5]：①在Matlab环境中使用mcc命令；②在系统命令环境中使用mcc.exe（在Windows上）；③在Matlab环境中使用Deployment Tool。
以第①种方法为例，m文件编写完成后，在Matlab中修改当前工作文件夹路径为包含m文件的文件夹路径。在Matlab命令窗口中输入：mcc-W cpplib：myLQR-T link：lib myLQR.m即可将m文件编译为动态链接库文件。
（3）建立VC++工程并进行属性设置
新建一个空白的对话框工程。
如图1所示，在项目-属性-配置属性-C/C++的附加包含目录中加入”MATLAB PATH＼R2010a＼extern＼include”，其中MATLAB PATH是Matlab在硬盘中的安装路径。
在项目-属性-配置属性-链接器的附加库目录中加入”MATLAB PATH＼R2010a＼extern＼lib＼win32＼microsoft”。
在项目-属性-配置属性-链接器-输入的附加依赖项中加入”mclmcrrt.lib myLQR.lib”。
将上一步中由m文件生成的头文件、动态链接库文件和静态链接库复制到VC++工程文件夹目录下。
（4）VC++界面设计及数据接口编程
根据单级倒立摆的基本参数，以及LQR线性二次型调节器的加权参数，设计VC++对话框的图形界面，并使用mwArray类型变量配置动态链接库函数的数据接口，如图2所示。
2.验证编程有效性与运行速度
（1）Matlab中的运算结果
在Simulink中依据单级倒立摆的系统仿真框图建立仿真程序模型，如图3所示。
选取一组适当的单级倒立摆系统参数[6]。
根据单级倒立摆系统的系统模型[7]。
，
可以计算得到线性系统的系数矩阵和。选取输出矩阵和直接传递矩阵分别为，。
线性系统最优二次型性能指标为，由于本文以验证演示混合编程方法和有效性为主，故直接选取性能指标中权矩阵和分别为，，选取噪声为[8]，再由Matlab中的lqr函数计算可以得到此单级倒立摆系统的最佳反馈增益矩阵。
将得到的最优反馈增益矩阵加到Simulink仿真模型中的反馈增益环节上。仿真后得到输出结果为小车位移和摆杆倾角，如图图4所示。
（2）VC++中的运算结果
在求解LQR二次型最优控制反馈增益矩阵的程序中输入与前文中单级倒立摆系统相同的系统参量，并进行计算，得到最佳反馈增益矩阵，如图5所示。
选择时间轴T=0：0.005：10，使用lsim命令可以求得此单级倒立摆系统的输出响应分别为小车位移和摆杆倾角，如图6所示。
对比两次仿真的结果可以得出结论，利用编译器编译m文件得到的动态链接库文件所包含的函数能够正确进行矩阵运算，得到LQR二次型最优控制反馈增益矩阵。
在Matlab中使用其自带的Profiler工具统计myLQR函数求解反馈增益矩阵时所消耗的时间为514毫秒如图7所示。
而在VC++中，在调用myLQR函数的语句前后分别使用GetTickCount（）函数查询当前系统时间，两次查询的结果作差后，即得到VC++执行函数myLQR求解矩阵所消耗的运算时间，如图8所示。
程序运行后得到VC++中调用myLQR函数消耗时间为442毫秒，如前文图5所示。说明了在进行相同的矩阵运算时，VC++环境下具有略优于Matlab环境下的代码运行效率。
四、结论
可以看到，通过使用混合编程技术把Matlab中有关于控制算法的函数转编为VC++可用的动态链接库形式，在用户没有进行任何控制算法编写的情况下，就可以完成在VC++中对控制系统的控制变量的求解，进而完成控制系统仿真。免去了用户需要亲自编写C/C++控制算法的繁琐工序，只需用户编写一部分接口程序即可，而且通过单级倒立摆系统最优控制反馈增益矩阵的求解实例还可以论证，这种编程方法集成了两个软件的优点，使得生成的程序同时具备较好的运行效率和实时性、普适性，拓展了Matlab在现代控制理论系统仿真中的适用范围，有助于缩减新型控制算法的编程周期，为新型控制算法的研究与开发提供了一种新的编程思路。
参考文献
[1]张亮，王继阳.MATLAB与C/C++混合编程[M].人民邮电出版社，2008.
[2]刘维.精通Matlab与C/C++混合程序设计（第二版）[M].北京航空航天大学出版社，2006.
[3]李曦，唐琳.在MATLAB中运行其他可执行软件的方法[J].微计算机信息，2006，22（3-3）.
[4]杨刚，姚华.实用航空发动机LQR权阵选取方法[J].南京航空航天大学学报，2006（4）.
[5]Robin G.Qiu and Yongfeng Ju Research on MATLAB Programming Efficiency.Mei Xiao et al.，2011，Applied Mechanics and Materials，135-136，788.
[6]BaiLi Zhang，JiangGuo Wang，The Analysis and Simulation of First-Order Inverted Pendulum Control System Based on LQR.ISIP2010 Third International Symposium.
【关键词】教学方法；理论；实践；仿真软件；层次
自中国加入WTO以来，中国制造业的总产量不断攀升，中国正在成为一个制造业大国。目前中国已有百余种产品位居世界第一。但是，目前中国仅仅是“制造业大国”而非“制造业强国”，从总体上说，我国的制造业多以传统产业为主，技术较为落后，低水平生产过剩，高水平生产能力不足，竞争力严重不足。在中国，高档次的数控机床只占机床总数的1.2%，而在日本和美国等发达国家则占有60%以上。因此，我国的加工制造业规模和技术水平还有待大幅度提高，我国需要为此提供更多高素质的数控人才。数控编程是一门对学生逻辑思维要求很强的专业技术课，如果单纯的理论教学，易使学生产生厌倦情绪，再加上职业学生知识基础薄弱，理解能力有限，因此使数控编程教学陷入异常困难的境地。在长年的数控教学中，我不断思索，本文将以数控编程课程为例，就如何从教学方案上推进和提高技能人才的培养的速度和质量进行研究和探讨。
一、导授结合，让学生真正掌握技能
把学生的学习由静态向动态转换，将原理知识转换成实用知识，激发学生的学习兴趣，对掌握数控专业技能有很好的促进作用，帮助学生理解知识，掌握技能。现在，已被广泛使用的行为教学方法，要求教师由“授”转变成“导”，教师不仅要亲手教授学生如何使用机床，还要引导学生完成新零件的工艺设计、刀具的选用、程序编制以及加工完成，在老师的指导下，学生可自我解决一系列的问题，比如说公、量、刃具选择，加工工艺方案，程序如何编制更合理等等问题，如此，大大增强了学生的学习兴趣，教学效果更显著。
二、理论联系实际，使学生真正掌握知识
理论是靠实践来检验，而实践则可用理论来指导。通过实践来解开某些理论编程中的疑问，理论课的内容作为指导实习具有它的一般性，而单纯是实习过程又具有具体性，就要求学生扎实掌握某一方面的理论，才能去做好类似的不同的实践。理论课要为实习课提高理论依据，实习课将理论变成操作技能。
因此，理论与实践课不能脱节，而每次的理论实践之后的这一过程比前一次要有所深入和提高。
三、注重教学层次，改变教学方法
1、先具体后抽象
数控编程的教材开头用大篇幅说明数控机床及程序的概述，比如数控技术的基本概念，数控技术的发展，数控机床的基本组成和工作原理，数控机床的分类，插补原理，工艺分析
等等。如果按照书本上的顺序先讲解这些抽象的概念，然后才去学习编写程序，这样学生一开始就没有学习热情，应先大体介绍一下数控机床，然后讲述程序的编写方法，最后在总结陈述中引出这些概念，这样可使学生学得更加牢固。
2、由简到繁，循序渐进
学生掌握知识的过程是循序渐进的，尤其是基础相对薄弱的职校学生来说，由简到繁是很有效的方法。学习数控编程也是如此，如果让学生一开始就学习编写一大段复杂的程序，学生肯定很困难。应先学习基础的变成语句，如：M03，M30，G00，G01等，可以完成简单直线加工程序编写，然后加入其它语句G02，G03等，可以编写圆弧加工程序，接下来就是多次从简到繁的零件图形练习，逐渐加入循环语句的知识。每节课讲解的指令不能过多，确保学生学透彻，每次讲解新的指令前都要对已学指令巩固复习一下，达到温故而知新的目的。
四、利用仿真软件教学
1、仿真教学代替传统教学
目前，在我国所使用的仿真软件有上海的“宇龙数控加工仿真系统”、武汉“宇航数控加工仿真系统”等软件。仿真系统内容丰富，品种齐全，有数控车床、数控铣床、数控加工中心、数控线切割、数控电火花等机床，包括法那克、西门子、广数等系统操作面板和软件，基本上可仿真市面上绝大多数机床。使用仿真软件教学，能得到比课本更全面更系统的教学资源。
2、利用模拟操作代替实际操作
Abstract： In this paper， combining training requirements of the applied mechanical undergraduates and enterprise job skills， according to the actual teaching situation， teaching reform and practice on NC machining and programming technology course is demonstrated from the aspects such as teaching content， teaching method and appraisal method.
关键词： 教学改革；数控加工与编程技术；应用型本科
Key words： teaching reform；NC machining and programming technology；applied undergraduate
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）10-0285-02
0 引言
数控技术的应用已经得到我国各级政府和企业家的高度重视，数控加工技术已经成为机械加工标志性技术并逐渐得到普及，而数控人才已经成为国家紧缺人才，社会需求巨大。
目前虽然我国各类高等院校加大了培养数控专门人才的力度，但始终不能满足我国数控人才的需求，主要原因之一是教学方法、教学内容和教学模式所培养的学生不能满足企业需求，操作技能不高，实践能力不强，综合应用与创新能力不足。
陕西科技大学机械工程学院在专业建设和教学过程中，摆脱“学科本位”的课程思想，以能力培养为主线，以能力训练为轴心。充分发挥学生学习的主动性，将理论知识和实践技能渗透到一系列的项目教学和实验中。使学生牢固掌握理论知识，熟悉零件的数控加工过程，提高学生的综合能力。
1 教学内容的改革
①解构数控加工与编程技术课程的理论与实践脱节、知识模块相互独立的传统知识体系，把实践与综合应用创新能力的培养融入到相互紧密关联的数控加工工艺、数控加工与编程技术、数控加工综合实验的核心课程中；对课程的内容和实验环节进行重构，实施数控加工工艺-数控加工与编程技术-数控加工综合实验教学模块的系统化串联，即三位一体。
②精选传统内容，强化课程内容的应用型部分。注重编程技术及应用技巧等、实际案例的讲解；注重与机床实际操作、人际互动等相关知识点原理、概念、设置方法等内容的讲解与演示。
③增加CAD/CAM技术在传统编程教学中的比例，强调学生对工具软件的应用能力。增设实验上机环节，给定行业典型零件，要求完成三维建模、工艺规划、程序生成及加工仿真等环节。
④积极扩展新技术应用的内容，使学生及时了解专业前沿动态和应用“热点”，注重课程教学的实用性和前瞻性，合理更新教学内容，改变教学滞后的状况。数控装备的功能复合化、高速切削技术及刀具系统的多样化发展，带来了数控加工工艺的巨大变化，同时也对现代化数控编程技术的改进提出了更高的要求；通过播放日德等先进设备加工视频，查阅资料等，让学生了解数控领域发展的最新动态。
2 突出实验和实践教学
数控加工与编程技术是实践性很强的综合技术，没有实践体验很难获得良好的教学效果。在教学过程中，制订了金工实训数控部分实习指导书、数控加工综合实验指导书、现代加工技术综合实验指导书，以满足学生不同阶段训练需要，对学生进行规范性指导。培养学生独立分析问题、解决问题以及理论联系实际的能力。
在教学设计过程中，把实践教学内容分成三大模块：基础技能、专业技能和综合技能。
基础技能和专业技能阶段，实训工件应完全按教学思想来设计，而不形成产品，遵循由简到繁、由浅入深、循序渐进的教学原则，培养学生全面、扎实的专业基本技能；综合技能阶段，完成实际典型产品的数控综合加工。
①理论教学之后接着进行实践操作（计算机加工仿真实验），充分利用完善的实训条件，强化理论的理解与提高实操的能力，为实际操作数控机床提供了有效训练途径； 教学中，我们利用宇龙数控加工仿真软件，通过数控机床模拟仿真的操作，让学生扮演生产者的角色，在模拟仿真中进行工件的程序编写、程序调试与数控机床的操作，这样学生可以更好理解整个工件的生产过程。
②开设数控加工与现代加工技术两个综合实验，选取制造业中的典型零件，以小组为单位，实现零件的三维造型、工艺规划、程序生成、加工仿真、程序传输、机床操作与加工、零件精度检测等环节，训练学生对数控编程技术及相关工艺知识的综合应用能力。
③在传统的《机械制造技术基础》课程设计中，鼓励学生使用数控装备及工辅具等进行工艺规划，针对方案展开小组讨论和优化，提升学生的团队合作意识以及在传统制造领域应用数控加工与编程技术的能力。
3 教学方法与手段改革
①课程采用“教中学、学中做，学做结合”一体化的教学手段，通过以学生为中心、以数控加工过程为导向的授课方式，项目引领，任务驱动。
以数控铣床编程为例，将原来的内容分解为平面加工、轮廓加工、型腔及孔加工四个模块，分别讲解编程指令、编程技巧、工艺知识等相关内容；在课程实验中分别设置相应的四个模块实验，理论与实践相结合，起到了良好的效果。
②现场教学与教师示范相结合，针对课程中实践性很强的内容，如试切对刀、程序的编辑与调用、安全操作规范的步骤等，安排在工程实训中心进行，达到现场教学与教师示范相结合的教学效果。
③以学生为中心的案例教学方法，教学内容尽量选择有代表性、实用性的案例来进行分析讲评，通过案例教学，教师组织协调，让学生参与讨论，充分发挥学生的主动性、积极性和创新精神，调动学生的学习兴趣。
④采用多媒体教学，改变以往的“单纯课堂”的传统教学模式。充分利用现代化教学设施和手段，采用启发式、互动式、项目驱动等新的教学模式，对于促进教学改革具有重要意义。
⑤建设网络教学资源，推进网络教学发展。在教学建设中，本院建成了《数控加工与编程技术》省级特色精品课程网站，并在学校BBS上开设数控加工论坛版块，充分利用先进的信息技术、丰富的校园网络资源，构建一种教与学的新模式，进一步提高课程的教学质量。
4 考核评价方式改革
建立能力考核为主的评价体系，改革传统的单一卷面考核和一次性终结考核方式来评定学生成绩的方法。考核由卷面考核和项目过程考核相结合，重点按项目和任务进行过程考核，着重考核学生完成工作任务的实际能力。
任课教师结合学生的日常课堂表现给出评价成绩；根据小组的产品精度检测结果及综合实验报告给出小组实验成绩，结合各小组组长提供的贡献率及答辩表现，给出每个组员的实验成绩；期终采用笔试给出理论考核成绩；上述三者分别以2：4：4的比例给出总评成绩。
5 总结
由于数控技术的飞速发展，《数控加工与编程技术》课程的教学始终处在不断摸索的过程中，我们仍将积极实践与探索，以推动教学改革，提高教学质量。
参考文献：
[1]黄瑞，丁守成，尹小霈.加强实验中心建设，提高大学生创新能力[J].实验技术与管理，2006，23（12）：128-130.
