焦红卫

（武汉软件工程职业学院，湖北 武汉 430205）

宏程序应用的教学设计与课堂实践

焦红卫

（武汉软件工程职业学院，湖北 武汉 430205）

进行科学合理的教学设计是提升教学质量的重要途径之一，本文从教学内容分析、确定教学目标、重难点、教学方法、教学手段、保障条件等六个方面介绍宏程序应用的教学设计，重点介绍了课堂实践经验，为数控教学提供了有益帮助。

数控；宏程序；教学设计；课堂实践

在椭圆、双曲线等复杂零件的编程中，应用宏指令可以减少和免除手工编程时进行繁琐的数值计算，以及精简程序量，并且还能比其它方法获得更好的加工质量。因此，“宏指令的应用”在数控机床手工编程技术中，占据重要的地位。

以下选取陈洪涛主编、高教出版社教材《数控加工工艺与编程》“第七章 用户宏程序在数控编程中的应用”作为教学单元来讲述宏程序应用实例的教学设计与课堂实践。[1]

一、教学设计

1. 教学内容分析

用户宏指令的应用是提高数控机床性能的一种特殊功能，在数控机床编程与操作中属于高级技工必备技能。[2]在此之前，学生已经学习了数控编程的基础知识，数控车床、数控铣床和加工中心编程指令的应用，子程序调用以及数控仿真软件的使用方法，为本节内容的学习起着铺垫作用。本节知识内容有：宏指令的编写格式和调用；变量和通用算术运算指令的表达；控制指令和条件转移；循环语句（While DO-END语句）；实例。

2. 确定教学目标

教学目标的设置要符合学生的认知规律，即整体感知—局部思维—迁移拓展。根据上述教学内容，结合学生已有的认知结构和心理特征，制定如下教学目标：

（1）知识目标。复习椭圆的近似画法即四圆画法；了解宏程序应用范围；掌握宏指令编程方法。

（2）能力目标。初步掌握含椭圆等二次曲线形状零件加工的程序编制和制定合理的工艺路径，扩展数控车床的应用范围；能对零件加工质量进行正确分析处理。

（3）情感目标。通过“学、导加任务驱动”的分层教学模式来组织教学，让学生在学习的过程中获得探索、创新、协作、交流与成功等情感体验。

3. 重点、难点

在吃透教材的基础上，结合学生实际，确定采用一般指令和宏指令分别编制椭圆零件的加工程序为教学重点和采用宏指令编制椭圆的数控车削加工程序为教学难点：

4. 教学方法

本节内容“宏指令的应用”，由于涉及到变量、函数、表达式、条件语句和循环语句等，非常抽象，如果按一般的方法先讲解具体功能指令的代码、格式要求和指令后面所跟的地址符，再举例说明该指令的应用，学生很难接受。为了达到目标、突出重点、突破难点，我主要采用以下3种教学方法，分别是：

（1）任务驱动法：从一个零件的编程加工引入课题，把教学内容转化为具有实在意义的问题，让学生产生强烈的问题意识，使学生的整个学习过程成为“猜想”，继而紧张地沉思，期待寻找解决问题的途径。由此达到理论与实践相结合和学以致用，同时通过提出任务，使学生分析问题、解决实际问题的能力得到了提高。

（2）比较教学法：通过比较学习，可以使学生利用已有知识与经验，同化和索引出当前学习的新知识，这样获取的知识，不但易于保持，而且易于迁移到陌生的问题情境中。比较也是重要的思维过程，有比较才有鉴别，只有通过比较，才能从众多的选择中找出一个，做出恰当的判断。

（3）小组研讨法：主要根据我校的生源有来自文科的，有来自理科的，有来自普通高中的，也有来自职业高中的，他们能力起点和学习态度不一样，通过小组协作解决问题，从而使全体学生都能在原有的基础上学有所得。小组讨论法还能培养学生的创新、合作、主动探究的能力，并使学生受到情感的教育。

5. 教学手段

现代教学手段和传统教学手段并用，如多媒体课件、凌波教师端网络系统、黑板、实物展示等。

6. 保障条件

电子课件、教案、多媒体网络教室、斯沃数控仿真软件、CAD绘图软件、椭圆的四圆画法图片、椭圆手柄的加工实物模型。

二、课堂实践

对于本次课的课堂实践，教师可按以下8个环节组织教学，总用时为90分钟。

1.导入课题，由教师完成（5分钟）

首先提出任务：如何采用手工编程完成图1所示的椭圆手柄的数控车削加工？

图1

先启发学生椭圆形手柄在生活中处处可见，如汽车拖拉机上的制动闸、菜刀柄、伞柄、家具拉手、电钻等工具的手柄等等，激发学生对完成任务的兴趣.接着分析任务，椭圆加工用以前掌握的数控编程指令无法完成，必须使用其它方法或进行特殊处理。然后再向学生讲述为两种方法可实现对上述椭圆形手柄零件进行编程加工，从而导入课题。

方法1：采用《机械制图》所学的四圆法画椭圆，将椭圆近似分解成几段圆弧，用圆弧指令编制程序。由于已经布置学生复习有关知识，学生容易理解和掌握。

方法2：采用宏指令编制程序，这一点是本节课要讲授的内容，暂时给学生留下悬念，同时也能激发学生的好奇心和求知欲。

2.按方法1完成椭圆手柄的数控程序编制，并用“斯沃数控仿真软件” 进行模拟加工，由学生自主完成（20分钟）

采用“小组协作”教学方法，将学生按6～8人一组分成若干组，由小组协作完成任务。为提高课堂效率，在 5分钟以后，教师将逐一检查各小组进展情况。注意积极鼓励学生的创新精神，考虑到学生之间的差异性，对存在问题的小组给予指导，可以提示完成任务的操作步骤；可以用投影展示椭圆的四圆画法图及各段圆弧的半径，帮助学生完成一些数值计算。

学生按方法1完成椭圆手柄的编程及仿真加工以后，教师展示按方法1在实际机床上加工的手柄零件实物，让各小组学生查看其表面质量，指出用四段圆画法编程加工带来的表面形状误差。然后，要求学生提出解决方案。这时引出新的方法，即采用宏指令编程。也是本次课的重点之一和难点。至此，实现了新知识的迁移和拓展，学生此时迫切想知道宏指令是什么和如何编制宏指令程序。

3.介绍相关的宏指令编程知识，由教师完成（30分钟）

因为宏指令的应用，尤其是其中对变量的理解，学生会感到困难，所以在这一段落中，尤其重视实例的讲解，以突破难点。对于实例的加工程序，可以用写字板等软件在投影上逐行写出来逐行讲解，也可板书，要求学生做好课堂笔记。在讲解例题时，不仅要讲清楚程序怎样编，更要讲清楚为什么这样编，并及时对编程方法和规律进行概括，以有利于发展学生的思维能力，加深对程序的理解和掌握。

4.按方法2完成椭圆手柄零件的数控程序编制，并用斯沃数控车仿真软件进行模拟加工，由学生自主完成（25分钟）

通过宏指令应用实例的讲解，再让学生按此方法解决任务，也有利于学生对知识的串联、累积、加工，从而达到举一反三的效果。

这部分任务仍然由小组协作完成。同样为提高课堂效率，在5分钟以后，我将逐一检查各小组进展情况，也要注意鼓励学生的创新精神。又同样考虑到学生之间的差异性，要对存在问题的小组给予指导，并且视学生对任务的进展情况，可在15分钟左右时用投影展示采用宏指令的正确程序，并对关键环节作适当解释。25分钟后，教师拿出按方法 2在实际机床上加工的手柄零件实物，让各小组学生查看其表面质量，指出用宏指令编程加工能获得很好的加工质量。同时通过两个手柄实物的比较，还可以培养学生对加工质量的分析处理能力。

5.对完成椭圆手柄零件加工的两种方法进行比较和讲评，由教师完成（3分钟）

学生已经分别用两种方法完成了椭圆手柄的编程加工，这时我对两种方法进行比较和讲评，会收到非常好的效果。重点比较方法1的缺点和方法2的难点；讲评方法2的要点。

6.课堂提问：宏指令编程与子程序编程有何异同？ （2分钟）

安排本段落是为了让学生进一步明确对“宏指令应用”的理解，因为宏指令通常也说成“宏调用”，它和子程序调用存在一定的相似之处，所以有必要使学生能明确区分。

7.课堂小结（3分钟）

小结本次课的内容，询问学生的掌握情况，师生间简作单交流。

8.布置课后作业（2分钟）

巩固所学知识、强化编程练习，同时预告下一次课的学习内容，用宏程序加工半球，提醒学生预习球体知识及参数方程。

三、结束语

课堂教学设计是课堂教学的基础工程，进行科学、合理的教学设计是改数控加工工艺与编程课堂教学效果、提升教学质量的主要途径之一。本文主要从教学内容分析、确定教学目标、重难点、教学方法、教学手段、保障条件等六个方面阐述了宏程序应用的教学设计，并从导入任务等八个环节介绍了课堂实践的教学组织实施过程。

本设计的特点是重视职业能力的培养，采用零件的加工过程作为特定学习情境，按照工作岗位实际需求，以突出学生技能培养为目标开展课程内容定位，将岗位工作需要和实际教学内容结合安排学习内容，由浅入深，思路清晰。本设计的亮点是充分利用计算机多媒体教育技术，用虚拟教学工厂进行模拟练习，并结合企业产品加工进行实训，实现综合技能培养与低成本消耗，达到了优化教学的效果。

[1] 陈洪涛. 数控加工工艺与编程 [M]. 高等教育出版社，2003.

[2] 焦红卫. 数控技术基础[M]. 机械工业出版社，2010.

The Teaching Design and Practice of Classroom Teaching on the Application of Macro Program

JIAO Hong-wei

A scientific and reasonable teaching design is regarded as one of main approaches to improve the teaching quality. This paper introduces the teaching design on the application of macro program through six aspects, such as the analysis of teaching object、the determination of teaching target、he important and difficult points、the teaching method、the teaching media and the support conditions etc，which emphasis on the practice of classroom teaching . It’s a beneficial reference for numerical control’s teaching.

numerical control; macro program; teaching design; practice of classroom teaching

G710

A

1008-7427（2011）02-0108-02

2010-12-14

作者系武汉软件工程职业学院机械工程系讲师。