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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称： 数控机床原理及应用 一级学科：  08 工学
二级学科： 0803 机械类 教学层次：  本科
负责教师： 王润孝 学校名称：  西北工业大学
院系名称：   申报状态：  已获奖
申报级别： 国家级 申报文件下载：  无下载文件
获奖名称： 获奖年度：  2006
主页地址： http://jpkc.nwpu.edu.cn/jp2005/34/ 是否交换：  否
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课程介绍：

“机床数控原理及应用”是机械制造及自动化专业本科生必修的主要专业课之一，面向机械制造及自动化、机械电子工程等方向的学生开设。
西北工业大学是国内最早开展机床数控技术研究与教学的院校之一。世界上第一台数控机床于1952年在美国研制成功，我国从1958年开始研究数控机械加工技术，当时有清华大学、北京机床研究所、西北工业大学三个单位从事机床数控技术的研究工作。西北工业大学在60年代开设了机床数控技术课程，当时没有正式教材，讲课教师将相关的科研资料及翻译的外文资料组织成讲义进行教学。改革开放后，机电学院从事机床设计、机电一体化教学的教师在有关机床数控技术课题研究的基础上，组织校内外十几位教师编写了“机床数字控制（上册）”和“机床数字控制（下册）”教材，参编的人员有谭益智、康学成、尉忠信、李楠、张民惠、徐南先、郑楚华、李志俊、杨文源、竺钦尧、龚浦全、李相梁、沈远根、程志珊等，并由国防工业出版社于1979年12月出版。该教材是国内最早系统介绍机床数控技术的教材之一，被很多高等院校选为教材。同时期承担本课程主讲的有谭益智、彭炎午等教师，在课程教学内容和体系方面已经趋于系统化，并建立了相应的实验环境，开设了实验课。
上个世纪70年代末，发达国家如美国、日本等国家生产的数控机床都已经从硬件数控发展成为计算机数控。西北工业大学（原1004教研室）密切跟踪世界机床数控技术的发展趋势，投入大量的教师和研究生从事机床计算机数控技术的研究工作，取得了可喜的成果，培养了一批从事机床数控技术教学与研究的人才。1984年，彭炎午教授对科研成果进行了总结，编写了“计算机数控（CNC）系统”，由西北工业大学出版社出版。1987年，为了提高课程教学内容的先进性，对教学内容进行了改革，增添了有关计算机数控技术的内容，并于重新编写了“机床数字控制技术”讲义，参加编写的人员有西北工业大学的王润孝、秦现生和012工学院的相余庆。经过两年的试用，在该讲义的基础上又于1989编写了“机床数控原理与系统”教材，由西北工业大学出版社正式出版。该教材是国内第一个比较完整的讲述计算机数控原理的教材，受到广大读者的欢迎，被全国许多高等院校选为本科生和研究生“数控机床”等相关课程的教科书或主要参考书，并获得了原航空航天工业部优秀教材一等奖。这一阶段，承担本课程主讲的以谭益智、王润孝为主，并培养了秦现生、唐虹、史耀耀等青年教师。由于有大量的有关数控机床的研究课题支撑，课程教学的内容先进，体系完整，并建立了计算机数控的实验环境。
为了跟踪世界机床数控技术的最新发展状况，1997年王润孝教授和秦现生教授对“机床数控原理与系统”教材进行了修订。该教材在精选内容、体系结构等方面作了大胆的尝试，出版后仍然被许多高等院校选作教材，并荣获西北工业大学优秀教材一等奖。承担该课程主讲的以秦现生、徐娅萍为主，并培养了郝琪、顾学民、屈健康、蔺小军、孟晓娴等青年教师和实验教师。
在从事教学工作的同时，课程组成员积极承担与数控技术相关的科研项目，先后完成了数控布带缠绕机、MAHO 800C 机外编程及仿真系统开发、数控挽八机、多坐标数控机外编程与加工过程三维实体模型仿真系统开发、高压水切割机五坐标数控开发改造、数控系统故障集成检测与智能维修研究、三坐标铣床数控化改造等课题。这些研究成果丰富和充实了课堂教学内容，提高了教学质量。
回顾本课程的四十多年的发展历史，可以见证本课程是以科研带动教材建设和教学发展。经过几代人的艰苦努力和建设，本课程组在师资队伍结构、教材建设、教学条件及环境、教学方法与手段建设等方面，均得到长足发展，并为国家培养了大批从事机床数控技术研究及应用的高级技术人才，为国民经济的发展做出了贡献。
4-2实践（验）课教学内容
4-2-1课程设计的思想、效果以及课程目标
实践教学的设计思想：验证课程教学内容，加深知识的理解深度；提高学生综合应用知识解决实际工程问题的能力；培养学生的实际动手能力、创新能力和团队协作精神。
实验分为课程实验和创新性综合大实验两大类。课程实验主要结合教学内容，就有关原理性的知识进行验证；创新性综合大实验，主要是结合课外创新性科技活动和毕业设计，在大四最后一学期的选修课阶段开设，目标在于培养学生的综合应用知识能力和创新能力。
实验课目标及效果：加深学生理解课堂讲授的内容，锻炼学生操作设备、仪器的技能，培养学生发现问题、分析问题及解决问题的能力，建立理论联系实际和实事求是的科学态度，提高学生知识综合应用能力，培养学生创新能力和团队协作精神。经近年来实践，取得良好效果。
4-2-2课程内容（详细列出实验或实践项目名称和学时）
“机床数控原理及应用”开设的具体实验名称见下表：
序号
实验名称
参考学时
备注
1
数控机床的编程与操作
2
?
2
插补计算方法计算机仿真
2
3
旋转变压器检测原理
2
选做
4
光栅的检测原理
2
选做
5
步进电机开环伺服系统
2
选做
6
数控编程与操作综合大实验
30
选做
7
简易数控系统综合实验
30
选做
8
CAD/CAM及NC加工综合大实验
30
选做
4-2-3课程组织形式与教师指导方法
(1)?? 根据课程进行开设相关内容的课程实验，实验教师指导学生分小组（每小组5～6人）进行课程实验。
(2)?? 现场教学以观摩数控机床各模块的动作为重点，实验教师根据内容设计操作并讲解。
(3)?? 结合选修课、课外科技活动、毕业设计开放实验室，学生可以进行创新性综合大实验，利用实验室提供的各功能模块设计一个简易数控系统，或应用数控系列技术完成一个零件从设计、加工、检验的全部过程，教师参与指导方案制定及实现。
(4)?? 开放实验室现有的数控机床、数控机床模拟加工操作软件等资源，学生在教师的指导下，可以学习数控机床的操作，培养数控机床的应用技能。
(5) 给学生推荐国际著名的数控机床生产厂家网址、数控技术应用网站，介绍最新数控机床的相关技术，使学生了解学科发展前沿。
4-2-4考核内容与方法
??
(1)?? 提交实验报告；
(2)?? 提交课后作业；
(3)?? 提交加工好的零件；
(4) 撰写小论文。
4-2-5创新与特点
(1)?? 开设的综合大实验具有非常强的综合性和创新性。综合大实验需要用到多门基础知识和专业知识，又涉及到数控编程、数控机床操作、电路设计及制作、机电综合调试等实际操作技能，综合性好，创新性强，富有启发意义，能有效提高学生的综合素质和创新能力。例如数控编成与加工综合大实验，学生要完成一个零件完成一个零件从二维零件图——三维造型——加工程序编制——刀位文件后置处理——NC代码传输——数控加工——三坐标测量机检验加工零件的全部过程，用到三维造型、自动编程、操作数控机床加工、测量检验等多门知识，有效的提高了学生应用数控技术的技能。
(2)?将与课程内容相关的知识融入大学整个阶段的实践教学中，有效的利用了航空企业及学校的数控技术资源优势，加深了学生对课程教学内容的理解，拓宽了学生的视野。不但使学生牢固地掌握了本课程的学习内容，而且使学生了解了数控技术工程应用的系统知识。
?
4-3教学条件（含教材使用与建设；促进学生主动学习的扩充性资料使用情况；配套实验教材的教学效果；实践性教学环境；网络教学环境）
???
1．教材使用与建设
西北工业大学在机床数控原理教材建设方面一直处于国内领先地位。1989年，王润孝老师组织编写了“机床数控原理与系统”教材，由西北工业大学出版社出版。该教材中的CNC系统实例详细介绍了当时世界上著名数控机床生产厂家A-B公司和FANUC公司计算机数控系统的原理，是国内第一个比较完整的讲述计算机数控原理的教材。该教材自问世以来，受到广大读者的欢迎，被全国许多高等院校选为本科生和研究生“数控机床”相关课程的教科书或主要参考书。由于内容新颖，结构合理，即该教材获得了原航空航天工业部优秀教材一等奖。
1997年，结合当时数控技术的发展状况，王润孝教授和秦现生教授又对原教材进行了修订，称为“机床数控原理与系统（第二版）”，该教材保留并突出了原版的基本特色，并在精选内容、体系结构等方面作了大胆的尝试，增加了CNC系统的完整性和系统性的内容。该教材重新修订之后，再次受到广大读者的欢迎，仍然被许多高等院校选作教材，并荣获西北工业大学优秀教材一等奖。
与该教材配套的电子版教材，目前已完成大部分内容。自编了与课程配套使用的实验指导书，使用效果良好。
2．扩充性资料
近几年科学技术飞速发展，数控技术发展很快。一方面新的技术不断被应用到数控机床上，另一方面随着数控机床的普及应用，国内对数控技术人才的需求也发生了很大变化，高水平数控机床的维修、编程、操作人才需求旺盛。为了提高课程的先进性和实用性，给学生推荐“高速数控机床”、“并联运动机床”、“数控编程”、“数控机床模拟加工”等专著及数控技术相关教材，介绍大数控机床公司的网站和数控技术应用讨论网站，鼓励学生利用课外时间，扩展视野，了解数控技术最新的技术发展动态。
在教师的指导下，学生对机床数控原理及其关键技术、数控自动编程、数控机床操作等知识产生了浓厚的兴趣，自主学习的积极性明显提高，有些同学自学数控编程软件，还有同学自动报名参加数控机床操作培训班。
3．实践性教学环境????
目前机床数控原理与系统主要依托机电控制实验室和西工大数控加工中心，有60台联网微机组成的多媒体教学室和三个开放式实验室。有国外5坐标数控机床、4坐标数控机床、3坐标数控机床、自己改造的3坐标数控铣床，华中数控车、国外数控雕刻机等多台数控加工设备，具有DSP、PLC、单片机、工控机等数控系统常用的控制器，光栅、旋转编码器、编码盘等数控机床位移检测传感器，简易数控系统、机床动力滑台、步进电机、交直流伺服电机等执行元件，基本具备构建数控机床的主要元件及模块，有UG、MasterCAM等CAD/CAM软件，具备课程教学实验环境。为了培养学生应用数控技术的技能，实验室购置了CAD/CAM一体化的“数控加工编成软件”和“数控加工仿真系统”，学生可以在这些虚拟制造环境中实现零件三维造型、自动编程、机床仿真加工。另外学生可以有效利用现有资源设计创新性综合大实验。
4．网络教学
???本课程以于三年以前开始多媒体教学，制作和收集了大量的动画、图片、录像素材，已完成电子教材、电子教案、部分电子习题集等网络教学资源。
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4-4教学方法与教学手段（含多种教学方法灵活使用的形式与目的；教育技术应用与教学改革）
???
?1．教学方法?
(1)???? 理论教学与实践教学相结合；充分利用各种有利条件，使学生参与数控技术实践活动。在认识实习和生产实习环节中带学生去西飞、红旗、庆安、远东等数控设备先进的航空企业参观，并邀请工厂技术人员给学生讲解有关数控机床加工和工作的原理，使学生在课程开设前对数控机床有一个感性认识；在毕业设计选题时，让学生直接参与相关的数控科研项目，进行数控机床的设计与开发，将书本知识转化为实际设计理念和思路。从而将数控机床的学习分散在各种实践活动中，强化了知识的掌握程度，拓宽了知识面，提高了学生理论联系实际和实际动手能力。
(2)???? 课堂教学与现场教学相结合；充分利用实验室和数控技术研究中心得天独厚的数控设备，在相关内容教学之前带学生到数控加工现场，引导学生观摩数控机床组成和加工过程，增强学生感性认识。
(3)???? 课内实验与创新性综合大实验相结合：开设了课程实验和创新性综合大实验，课程实验在课内开设，主要是验证性课堂讲授内容，加深学生的理解程度；创新性综合大实验是开放式实验，目的在于发挥学生的主观能动性，提高学生综合应用多门知识和创新能力。如“CAD/CAM及NC加工综合大实验”，学生需要完成一个零件从二维零件图——三维造型——数控加工——测量检验的全部过程，用到三维造型、自动编程、操作数控机床加工、测量检验等多门知识。
(4)???? 课内学习与课外自主学习相结合：数控技术应用广泛，目前数控编程、数控机床操作、数控维修的高级技术人才非常短缺。在教学中充分利用学生期望提高数控技术实际技能的积极性，将扩充性学习资料如数控编程、数控机床模拟加工、高速数控机床、并联运动机床等相关专著或教材、国际著名数控机床公司的网站、数控技术应用网站等推荐给学生，鼓励学生利用课外时间自主学习，扩展视野，了解数控技术最新的技术发展动态，提高数控技术应用的实际技能。
(5)???? 课堂讲授与适时讨论相结合：针对教学中的难点、疑点和重要知识点设置问题，启发学生的思维，引导展开讨论，让学生提出解决方案或思路，学以致用，从而激发学生学习的兴趣和积极性，培养学生综合分析问题及解决问题的能力。
2．教学手段
?(1?)???????现代教育技术的应用：制作搜集了大量的动画、数控机床及其部件实物图片、加工过程的录相等素材，并将这些素材有机的结合在课件中，加大了授课信息量，激发了学生的学习兴趣，使得教学效果明显提高。建立了教学网站，并提供了数控机床模拟加工软件、自动编程软件等实用性数控技术，学生可有效利用现有的网络资源，根据个人兴趣进行自主性学习，达到因材施教的目的。
(2)? 以板书教具为辅的传统教学应用：针对不同的教学内容和教师的个性化教学需要，将板书、实物展示等传统的教学手段与现代化教学手段相结合，使课堂教学形式由单调呆板变得丰富生动，激发了学生学习的积极性和主动性，加深了对所学内容的理解。
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4-5教学效果（含校内同事举证评价、校外专家评价及有关声誉的说明；校内学生评教指标和近三年的学生评价结果；课堂教学录像资料要点）
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