傅学强，张立昌

汉字雕刻数控加工教学的设计与实践

傅学强，张立昌

（西安工程大学 工程训练中心，陕西 西安 710600）

随着数控加工实践教学条件的改善，创新教育与先进加工技术相结合的实践教学受到了越来越多的重视。本文以培养学生工程实践能力与创新能力为着眼点，以汉字雕刻数控加工为教学案例，制定了详细的教学内容、教学方法及评价方法，取得了良好的教学效果。

数控加工；工程实践；汉字雕刻；创新能力

近年来，随着我国高校创新创业教育的持续加强和不断改革，工程实践能力与创新能力培养成为高校本科教学的重要内容，工程训练成为创新创业教育、工程意识和能力教育的重要环节[1-4]。新一代大学生普遍对先进科技，如数控加工技术有很高的兴趣和接受能力，喜欢在实践学习的同时展现创新思维。以下介绍我校汉字雕刻数控加工教学的设计与实践。

1 汉字雕刻数控加工教学的意义

数控加工技术是提升我国装备制造业水平的重要手段。目前我国装备制造业整体上落后于发达国家，满足发展需求的高素质人才的缺乏是一条重要原因[5]。针对这一状况，我校在数控加工实训教学中对教学内容、教学方法、评价方法等进行了一系列改革。在原有的实训项目下，开发了汉字雕刻实训内容，即将常用的字体（宋体、黑体、隶书、楷体）、图像、书法等，通过提取轮廓矢量图及应用CAM软件转化为数控机床所使用的刀路。汉字雕刻有艺术内涵和情感呼应，应用广泛，教师在此过程中除答疑外，还应指导、引导学生发挥创新意识进行自主设计，而学生在已掌握的专业知识基础上，能够充分利用学校提供的创新实践平台，参与到汉字雕刻实训作品的创意设计与制作中，增强了实训的趣味性，培养了学生学习的主动性。汉字雕刻实训不仅使专业理论知识具象化，同时增强了学生对传统文化的自信，还能提升学生的团队合作能力、自我管理能力和创新思维能力。

2 汉字雕刻数控加工教学的设计与实践

2.1 教学内容的选择

由于实际生产中的一些产品如模具、电子接插件、大型箱体等，其表面常有雕刻文字的需求，且对文字雕刻有尺寸公差及形位公差要求，因此选择汉字雕刻为实训项目，以铣削为项目要求。让学生在自主完成项目设计和加工的过程中，综合运用CAD/CAM、数控机床操作、数控加工工艺等知识，激发学习兴趣，把课堂所学的理论知识与实践操作结合起来，促进学生产品制作的工程实践能力及创新能力的养成[6-9]。

2.2 教学项目的组织和准备

为确保教学项目成功进行，将教学过程分为项目引入、教学演示、任务实施、任务评价4个阶段，并根据项目内容，结合我校设备情况，合理安排项目所需设备等资源。加工设备采用大连机床XD-40A数控铣床，雕刻刀具为ϕ6(0.2×45°)，雕刻材料为YL12铝块，还安排了所需的量具、辅具。使用雕刻刀具加工铝块，耗材成本低，又能满足学生创意设计、实践制作并保留作品的需求。根据汉字雕刻数控加工的特点、关键工序及完成所需时间，将学生进行分组，每组2、3人。项目组织情况如表1所示。

2.3 教学项目引入

引入“中国象棋”设计与制作和“创意汉字”雕刻设计与制作两个项目。在项目引入时，要明确完成汉字雕刻项目所要学习的专业知识，讲解项目重点、难点，并具体讲解所涉及的知识点和所需的工程实践能力，讲解具体的工艺过程等。

项目1要求学生根据“中国象棋”模型图（见图1），使用CAD/CAM软件自行进行棋子上的文字设计，安排生产工艺，编写零件数控加工程序，在数控机床上完成所有棋子加工，并按照图纸要求进行检验和分析，使学生掌握完整的生产过程。

表1 项目组织情况

项目2要求学生结合现场实训条件，根据已掌握的汉字雕刻加工知识，发挥创新设计思维自行设计一组“创意汉字”雕刻作品。

图1“中国象棋”模型图

2.4 教学项目的实施

项目实施是教学项目的关键，基本要点如下：

（1）学生接受项目任务书后，首先要进行项目文案阅读、明确项目要求，然后由教师引导学生进行工艺分析、制定工艺路线，并讲解加工难点与重点、任务实施节点及零件质量要求；

（2）学生通过查阅资料、小组讨论、师生交流等方式对任务实施进行合理安排，教师在参与学生分组讨论的过程中，注重激发学生学习的主动性、创新性；

（3）在教学演示与任务实施阶段，学生可先在软件上对所设计的零件加工程序进行仿真检验，以便及时发现错误、修正错误，节省了程序修改时间，减少了废品产生，还能避免因程序问题而出现的安全事故；

（4）学生以小组为单位，通过数控机床的DNC功能，将程序传输到数控机床终端，进行加工，10 min内完成；

（5）进行汉字雕刻实际加工时，每组学生都要自行操作数控机床，进行程序传输、机床开关机、零点设置、对刀等实际操作，使每个学生都能得到工程实践能力的锻炼；

（6）整个过程中，教师必须随时检查各组加工情况以保证安全，由于学生对汉字雕刻原理掌握、数控机床操作及CAD/CAM软件使用熟练程度的不同，设计、编程及加工进度有快有慢，从而使实际操作得以自然分流，解决了由于学生数量多、数控加工设备数量不足的矛盾。

2.5 教学任务的评价

数控铣床汉字雕刻实训，是对学生设计思路、程序编制以及实践动手加工能力的综合考察[10-12]。汉字雕刻零件加工完成后，学生要使用量具对零件进行测量，对不合格的零件进行质量分析，并提出改进方案。要求对项目的各个环节进行小组自评和教师评价，并填写任务评价表（见表2）。

表2 任务评价表

3 结语

在数控加工教学改革中，使实践内容可视化，激发了学生学习兴趣,提高了学生学习积极性，符合本科高校新工科背景下工程实践教育标准要求。具体来说，通过项目驱动法，培养了学生发现问题和分析问题的能力；通过分工协作，培养了学生团队合作精神；利用CAD/CAM软件进行编程、仿真，并结合铣削工艺，以汉字雕刻为例，使学生专业知识具象化，强化了对学生工程实践能力与创新思维能力的培养。

[1] 强华，肖定寿. 《数控加工技术》课程教学改革与实践[J]. 西南师范大学学报（自然科学版），2016(6): 199–201.

[2] 陆勇. 浅谈工程教育专业认证与地方本科高校工程教育改革[J]. 高等工程教育研究，2015(6): 157–161.

[3] 沈秀，张黎，戎红仁，等. 深化实验教学改革提升大学生科学素养[J]. 实验室研究与探索，2012, 31(3): 163–165, 192.

[4] 钱慧敏，李丛. 工程教育专业认证视角下我国高等工程教育质量提升研究[J]. 实验室研究与探索，2015, 34(5): 166–168.

[5] 李拓宇，李飞，陆国栋. 面向“中国制造2025”的工程科技人才培养质量提升路径探析[J]. 高等工程教育研究，2015(6): 17–23.

[6] 姬广凯. 大学生“创新创业教育”内涵建设实践与深化[J]. 实验室研究与探索，2016, 35(8): 200–202, 206.

[7] 郑大锋，陈砺，王秀军. OBE工程教育理念与化工专业实践教学体系研究[J]. 实验技术与管理，2017, 34(5): 154–157, 160.

[8] 韩同样，刘志明，胡燕士，等. 开放式工程训练与OBE教学模式探索[J]. 实验技术与管理，2016, 33(5): 174–177.

[9] 李志义，朱泓，刘志军，等. 用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J]. 高等工程教育研究，2014(2): 29–34, 70.

[10] 付永庆，赵娜，肖易寒. 以学生为主体的实践课程考核方式的创新探索[J]. 实验科学与技术，2018, 16(3): 142–145.

[11] 程玲，徐文娟，赵国臣，等. 以人为本视角下高校实践类课程考核方式改革[J]. 中国冶金教育，2017(1): 67–68.

[12] 韦佳，倪杰，吴远征. 基于职业能力培养的应用型本科实践教学体系创建研究[J]. 实验技术与管理，2015, 32(3): 207– 210.

Design and practice of NC teaching for Chinese character carving

FU Xueqiang, ZHANG Lichang

(Engineering Training Center, Xi’an Engineering University, Xi’an 710600, China)

With the improvement of the practical teaching conditions of NC (numerical control) machining, more and more attention has been paid to the practical teaching which combines innovative education with advanced processing technology.Focusing on the training of students’ engineering practice ability and innovation ability, and taking NC machining of Chinese characters as a teaching case, this paper formulates detailed teaching contents, teaching methods and evaluation methods, and achieves good teaching results.

NC machining; engineering practice; Chinese character carving; innovation ability

G642.423

A

1002-4956(2019)09-0184-02

2019-01-09

傅学强（1983—），男，山东博兴，硕士，工程师，主要从事实践教学研究与改革管理工作。

E-mail: 379226859@qq.com

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.047