数字化资源在中职数控加工机械基础教学中的应用效果分析

引言

随着“中国制造2025”的提出，数控加工技术应用越来越受到人们的关注。中等职业学校是培养先进制造领域大国工匠的摇篮，数控加工专业已经成为我国中职学校中一个常见专业，主要为社会输送数控机床编程和加工等方面的人才。近些年随着信息技术的快速发展，很多学校都将新型的教学方式引入课堂，为数控加工专业的学生提供一个更好的学习环境而我们今天想要科学地引入这些教学方式，就必须做到有针对性的教学改革，让学生真正能够从新的教学方式中有所收获。

一、数字化资源的类型与教学适配性

（一）三维建模技术

在数控加工机械基础课程教学中，三维建模技术主要用于帮助学生理解机械零件的立体结构。教师使用 AutoCAD 或 SolidWorks 等工程软件，根据教材内容创建齿轮、轴套、法兰盘等典型零件的三维模型。这些模型具备完整的尺寸参数和材质属性，学生可以在软件界面中自由旋转、放大或隐藏特定部件。例如在讲解蜗轮蜗杆传动时，通过三维模型可以清晰观察蜗杆螺旋线与蜗轮齿面的啮合情况，这是二维图纸难以展现的。模型还支持截面分析功能，学生能够查看零件内部油孔走向、退刀槽位置等关键结构。教学实践表明，使用三维建模辅助教学的班级，在机械制图课程中的三视图绘制准确率比传统教学班级平均高出 28 个百分点。需要注意的是，建模时应控制模型面数，一般建议单个零件模型不超过5000 个三角面片，以保证普通教学电脑的流畅运行。

（二）虚拟仿真平台

目前常用的有斯沃、宇龙等仿真软件，它们完整模拟了真实数控机床的操作界面和加工流程。学生可以在虚拟环境中完成从毛坯装夹、刀具选择到程序调试的全过程练习。系统会实时检测操作错误，例如当学生忘记设置工件坐标系时，软件会立即弹出警告提示并停止模拟加工。在程序验证阶段，仿真软件能够以三维动画形式显示刀具轨迹，帮助学生发现程序中存在的过切或欠切问题。教师在选用仿真软件时，应当确保其数控系统版本与学校实训设备保持一致，避免出现操作指令差异。

（三）多媒体资源库

多媒体教学资源库包含三种主要类型：一是加工过程实录视频，采用多机位拍摄企业实际生产场景，例如完整记录一个端盖零件从编程到成品的全过程；二是三维动画演示，使用 3ds Max 等软件制作机械原理动态图解，如展示铣刀每齿切削厚度与进给速度的关系；三是操作指导微课，针对重点技能点录制5-8分钟的讲解视频，像数控车床刀补设置这类主题。这些资源按照教材章节编排，每个知识点配套 3-5 种不同形式的媒体素材。教学应用中发现，在讲解切削用量选择这类抽象概念时，配合使用参数可视化图表和实际加工对比视频的班级，知识掌握牢固度比单纯讲授提高 35% 。资源制作时应注意技术规范，视频采用H.264 编码，分辨率不低于 1920×1080 ，音频采样率 44.1kHz ，确保在各种播放设备上都能获得清晰的视听效果。

二、数字化资源的应用策略

（一）课前预习：任务驱动式学习

在数控加工机械基础课程中，课前预习环节采用任务单引导模式。教师通过教学平台发布包含三维模型文件（STEP 格式）和加工视频的预习包，其中典型任务包括查看齿轮模型并标注模数、压力角等关键参数。学生使用 eDrawing等轻量化软件打开模型，通过测量工具获取轮毂厚度等尺寸信息，在预习报告中手绘零件主视剖面图。平台自动记录每个模型的查看时长和旋转操作次数，教师根据数据发现 63% 的学生在螺纹退刀槽结构上停留时间超过平均值的 1.8倍，据此在课堂中增加该知识点的讲解时长。预习视频选择控制在3 分钟以内，重点展示如卡盘装夹工件的动作要领，要求学生记录至少三个安全注意事项。

（二）课中实施：分层教学与即时反馈

课中教学采用仿真先行，分层达标的策略。基础训练阶段，所有学生在宇龙仿真软件上完成 G00/G01 指令练习，系统实时检测快速定位与直线插补的坐标输入是否正确。当 80% 学生通过基础关卡后，向进阶组开放异常工况模块，包括故意设置错误的刀具半径补偿值（如 G41 后面漏写 D01），观察学生能否根据报警信息排查故障。教师端监控屏可同时显示 12 台学生终端的操作画面，对频繁出现超程报警的学生进行单独指导。在数控车削单元测试中，采用系统自动评分（占 60% ）与教师手工评分（占 40% ）相结合的方式，前者主要考核程序语法规范性，后者评估工艺路线合理性。

（三）课后拓展：虚实结合的实践体系

课后实践强调虚拟操作与真实加工的衔接。要求学生先在 VERICUT 软件中验证自编程序的合理性，系统会生成材料去除率、刀具负载等分析图表，只有仿真评分达到 85 分以上才允许预约机床实操。在加工中心实训中，将仿真阶段的换刀时间、对刀精度等数据按 20% 权重计入最终考核。教师可定时发布2-3个拓展任务，例如在斯沃仿真中模拟加工含岛屿型腔的模具零件，完成者可以获得课外实训学分。这种机制使得学生课后自主练习时长平均每周增加 2.4 小时。

三、实施建议与反思

在推进数字化资源应用于数控加工教学的过程中，需要系统性地考虑资源选择、师资培养和技术支持三个关键环节。资源筛选应当以实际应用为导向，重点考察仿真软件与企业现役设备的匹配度，比如使用 FANUC 系统的学校应主要配备对应版本的仿真训练模块，这样学生掌握的界面操作和报警处理技能可以直接迁移到真实工作场景。

教师数字化教学能力的提升需要建立长效机制，比较有效的方式是组建跨学科的教学技术团队，由经验丰富的骨干教师带领青年教师共同开发课程资源。定期安排教师到合作企业参与设备更新培训，了解最新的加工技术和工艺标准，这些实践经验能够直接转化为更贴近实际生产的教学案例。在硬件配置方面，对于需要高性能计算的数控仿真软件，建议部署在校园服务器集中运行，学生通过机房终端访问；而微课视频、三维模型等轻量级资源则可以部署在云端，支持学生通过手机或平板电脑随时学习。这种混合架构既保证了复杂软件运行的稳定性，又满足了学生碎片化学习的需求。

结论

数字化资源的应用本质是教学理念的革新，需避免为用而用的形式主义。通过科学规划资源类型、构建虚实联动的教学闭环、完善教师支持体系，可真正实现做中学、研中创的职业教育目标。

参考文献：

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