数控刀具预调装置的项目教学法
数控刀具预调装置的项目教学法【1】
摘要： 项目教学法是工科类高校先进的教学手段，本文通过对数控刀具预调装置的课题阐述了对项目教学法的认识，以及如何在现代制造技术教学中应用项目教学法完成数控刀具预调装置的课题，从而不断完善现代制造技术教学体系。
关键词： 现代制造技术教学;项目教学法;数控刀具预调装置
1现代制造技术实践教学现状
现代制造技术应用型人才在我国目前阶段还处于紧缺状态，如何结合我院本科教育，培养更多更好的应用型人才是我们一直思考的问题。
现代制造技术实践教学是教学中重要的一门学科，是数控机床技术教学内容主要的组成部分。
目前我校数控技术实践教学内容仅限于操作数控机床，这种教学远达不到机械类本科实践的教学要求。
为此我们想采用项目教学法的手段在教学内容上增加“数控刀具预调装置的研制”课程，以改变现有教学内容不完善的现象，使学生在短时间内能了解机械制造的大概过程。
我校工业技术中心已拥有五、六十台数控机床，无论何种数控机床都离不开刀具的使用，而刀具调试是数控机床加工中重要一项基本工作，会影响程序的编制和零件精度，若使用不当还会造成刀具的碰撞。
目前，我们的数控机床实践教学多用试切对刀，受到经验和目测等因素的影响，其调试精度十分有限，且刀具调试时需要在机床上进行，机床利用率大受影响。
因此，增加“数控刀具预调装置的研制”课程很有必要，可达一举多得的作用。
我们所设想研制的是一种简易的、在数控机床外运作的、适用数控实践教学使用的数控刀具预调试装置，进一步提高实践教学的安全性，并不断完善数控实践教学的内容。
2项目教学法
目前应用型工科类高校中采用的教学方法有项目教学法、理实一体化教学法、合作学习教学法等多种方法，改变了传统的单科独进式专业课程体系，实行专业课程的综合化和模块化教学方法。
此次教改欲采用项目教学法来增加“数控刀具预调装置的研制”课程。
“项目教学法”是以现代认知心理学思想、自适应学习理论和探索性学习架构为基础，采用类似科学研究与工程实践的教学方法，是以学生的自主性、探索性学习为基础，选择典型项目，通过师生共同完成若干个项目工作而进行的一种教学活动。
“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。
集中体现了理论与实践相结合、目标指向的多重性、培训周期短，见效快、可控性好的办学特点。
3数控刀具预调装置和项目实施方案
目前市场上数控刀具预调装置的发展非常迅速，著名的有德国ZOLLER(桌乐)和瑞士TRIMOS TPR的对刀装置，其特点是对刀精度高，外观设计优美，但价格高，少则在几十万元以上，并且针对调试的刀具类型专一，专用性强，操作起来又复杂，所以不适用学生数控机床实践之用。
我们想研制开发的是一种多功能的刀具预调装置，该刀具预调装置不但能在7：24锥度刀柄铣削类刀具上，还能在直柄、圆柄车削类刀具上。
该对刀装置的原理采用定位对刀法，即按接触式设定基准重合的原理，而进行的一种数显定位刀具调试装置方法，其定位基准由预设的'对刀基准点来体现。
对刀时，只要将各号刀的刀位点调整至与对刀基准点重合，由数显显示出各号刀半径和长度的刀位偏差，以此来设定相应刀具补偿量，供数控加工中及时调用，确保零件的加工精度。
如图为简易数控刀具预调装置示意图。
从图中可见此结构包含数显尺、底座、加工中心或数铣刀柄座、车床刀座等。
本刀具调试装置结构简单独特，在教学上很适合采用“项目教学法”手段来完成本课题，学生在老师的指导下短时间内研制成功并可投入使用，而且使用轻巧方便。
刀具预调精度基本可以满足现代制造技术实践教学设备安全与加工精度的需要，且功能多样、通用性好。
通过本刀具预调试装置的使用，还能充分理解数控机床多种坐标系这一平时较难理解透彻的概念。
同样突显我校”技术立校，应用为本”的办学宗旨。
机械类应用型本科院校的专业课程设置一般都包括机械制图、CAD|CAM、金属切削原理与刀具、现代制造技术、加工工艺、机械创新设计等，在这些课程中我们可将数控刀具预调装置课题贯穿始终，也可以在现代制造技术实践教学课程中完成此项课题，同学们在教师的启发下，首先构思数控刀具预调装置的结构图，每人利用之前学到的知识点，用CAD等工具将自己构思的图形建模，然后大家进行讨论，提出每人构思的可行性报告并取得共识，最终确定方案。
第二步每个团队根据学校现有的设备制定一套完整的数控刀具预调装置的加工工艺表，并且各组间进行讨论取得一份最佳加工工艺单以备使用，接着根据定好的方案分头采购材料。
第三步每个团队的负责人根据加工工艺单安排同学进行零件加工、装配、调试、最终成产品投入到实践教学中使用。
4结束语
数控刀具预调装置项目教学法的实施，将改变过去我校专业理论教学与实践教学中的诸多不足。
过去同学们是完成一些单项的练习，不涉及到知识的综合运用能力，在学习中依赖性较强，按部就班，缺乏分析问题解决问题的能力。
现在通过完成项目任务，把科研与创新、设计与制作、教与学、机电一体化、生产与管理有效地结合起来，充分体现出专业理论知识与实践教学完美的结合。
学生们在完成数控刀具预调装置项目的同时又培养了团队协作精神，提升了解决问题的综合能力，提高了同学们的独立设计水平，也为同学们在将来职业生涯中的发展创造了条件。
数控项目教学法的应用【2】
中探索项目教学的具体实施过程。
关键词: 数控铣削 项目教学法 理论基础 具体实施
我校大多是初中后直接进入职业学校的学生,对机械专业的基础知识非常匮乏,按传统的理论教学模式进行教学,学生对技能领悟困难,就业后知识面窄,技能操作不熟练,工作效率低,特别是数控加工类专业的毕业生,这一问题更加突出。
因此为了适应企业要求,我在数控铣削理论、实习教学中使用项目教学法进行探索。
一、理论基础
项目教学法起源于美国,盛行于德国,适合于职业技术教育学校,是符合构建教学理论的行为引导教学法之一,是一种能促进学生全面发展的科学教学方法。
项目教学法具体来说,就是让学生在教师指导下通过完成一个完整的“工作项目”而进行学习的教学方法,它将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个“教学项目”,围绕着项目组织和开展教学,使学生直接参与、体验、感悟、论证、探究,从而提高学习兴趣,强化记忆,巩固已学知识,掌握新知识,以便于提高各种能力的一种教学方法。
其教学法的主要任务是让学生学会自主学习,有效地建立起课堂和社会生产的联系,提升学生的能力,为今后发展奠定基础。
现在常规的数控铣削理论教学是进行各类不同形体轮廓的编程训练,再通过实习进入车间操作,以培养学生编程和操作能力,但理论教学过程往往枯燥乏味,容易引起学生的厌烦情绪。
针对这种情况,我们实行理实一体化的项目教学,先根据教学内容和进度把以前教学的各个知识点中的一个或几个工件综合在一起,进行编程训练及其操作,即项目教学法的尝试,在确定项目内容时把知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的目标融入其中,使项目有助于学生发展。
二、具体实施
项目教学法分四个阶段进行了具体的实施,即制定项目计划、项目实施、项目评价、项目反思。
1.制定项目计划
由于班级学生人数较多,因此教师首先要对学生进行分组。
在分组前,教师调查每个学生的基本情况(如思想表现、各专业基础课的成绩等),做到胸有成竹。
在学生分组时将成绩好的学生与成绩差的学生相搭配,有助于好的学生充分掌握技能,差的学生进行转化,做到相互借鉴、取长补短,相互学习,各自发挥其优势。
一般每个小组3―5人,分组后每个小组指定一名组长,负责实习中所用的工量具保管,以及该组同学的考勤和检查任务完成情况的统计。
2.项目实施
以右图所示内轮廓加工项目为例,具体项目是按照加工图纸,在数控铣床上完成该件的加工。
对该项目的实施,具体做法如下。
改交以往的理论教学方法,马上分析加工图纸,给学生讲好加工程序的方法。
让学生按分好的小组进行讨论,确定加工路线,设计刀具走刀轨迹,进行程序的编写,并在数控铣床上进行模拟最终加工工件,教师在几个小组之间进行适时的指导。
这样,学生由被动地听转变为主动地学。
在实践过程中除了几个成绩较差的学生外,其他对学习都表现出极大的兴趣,一般数控铣床加工采用标准的平口钳加工,所以装夹方案比较容易确定,主要是完成程序,完成后在数控铣床上进行机床锁紧空运行的仿真模拟,确定程序的正误。
学生在操作机床之前,教师对学生的操作规范,以及安全进行教育。
然后,每小组开一台数控铣床,输入程序、锁紧模拟、装工件、装刀、对刀、输入刀具半径补偿,进行工件的加工。
在学生的操作过程中,教师除了指导学生规范操作外(女生操作要戴帽子等),同时要对每小组进行观察(观察学生是否自主完成等),为项目完成结果的评估做准备。
当学生在操作中遇到问题时,教师一般不马上回答,而是让他们在小组内讨论解决,小组内解决不了的,可以在小组之间寻求帮助。
这样的合作学习,能大大提高学生的学习兴趣。
学生自主地学习知识技能,比以往直接讲授的方式要有效得多。
在整个项目实施的过程中,我以学生的“学习伙伴”的身份指导学生,让大家在亲切和谐的气氛中进行知识、技能的学习。
3.顶目评价
在完成各个项目操作以后,对学生完成的项目进行评价。
项目评价如果只注重项目作业的评估,忽略对学生整个项目过程的评定,会打击学生的学习积极性,所以怎么评价就值得研究。
在进行项目最后评价时,教师既要对学生的项目作品进行评价,同时又要关注学生的学习出勤、态度、动手能力与参与程度等,综合对其进行评价。
由小组和教师分别评价,最后评价汇总在一起,就是该生的项目完成成绩,具体评定方法见下表。
在检测的过程中,我采用了学生自查和教师检查相结合的方法。
教师在检查的过程中向学生说明优点及不足之处,在展示评分中评定各小组成绩,将小组成绩和个人成绩联系在一起。
4.项目反思
通过作业的方式引导学生对整个项目过程进行反思,将在制定项目计划、实施项目的过程中遇到的问题进行及时的书面总结,通过小组内交流、班级内交流,帮助学生完成整个项目的提升。
三、结语
采用项目教学法的优势在于有利于培养学生的多种能力,为学生今后的发展奠定基础,提高了学生的学习兴趣,有利于自我学习能力的养成,有利于更加全面地评价学生,成绩评定更加注重了过程性的评价。
在项目教学法的实施的分组教学过程中,教师要充分关注学习较困难的学生,以免发生两极分化。
总之,任何一种新的教学法的尝试,都是有一定的过程性的,只有教师认真地分析学生,以学生的发展作为目标,在实践中去体会,最终才会有所收获。
参考文献:
[1]陈海滨.数控铣削(加工中心)实训与考级[M].北京:高等教育出版社,2008.
[2]杨德广.高等教育学概论[J].上海:华东师范大学出版社,2009.
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