各位专家评委，各位老师： 大家好！ 我今天说的课题是《数控加工编程与操

作》课程中的“宏指令的应用”，下面我从七个方面说这堂课的教学设计。

一、课程和教材分析 数控加工编程与操作课程是培养工程技

术人员所必需的一门以实用为主的新技术专业课，是三年制高职数控技术专业的核心课程之一，于第 5 学期开设。本课程的任务是使学生掌握数控机床的使用，了解数控机床的构造，使学生掌握数控车床、铣床和加工中心的操作及数控系统的功能，熟练掌握数控机床的手工编程方法。

选用的教材是清华大学出版社出版的《数控加工编程及操作》，属于新世纪高职高专课程与实训系列教材。本教材面向应用型人才培养，理论以够用为主，重视动手能力和操作能力的训练。编写了较多的应用实例和例题。“宏指令的应用”是第 4 章第 3 节内容。在此之前，学生已经学习了数控编程的基础知识，数控车床编程基本指令的应用，子程序调用以及数控仿真软件的使用方法。

并且学生在第 1 学期学习的《机械制图》、第 2 学期学习的《 VF 程序设计》、第 3 学期学习的《微机原理及应用》和第 4 学期学习的《数控原理及数控系统》，都为本节内容的学习起着铺垫作用。用户宏指令的应用是提高数控车床性能的一种特殊功能，在数控车床编程与操作中属于高级工技术等级，也就是数控高级操作工技能考核时一定要考到“宏指令的应用”。

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，在数控车床手工编程技术中，“宏指令的应用”占据重要的地位。

二、教学思想方法 作为一名数控专业老师 , 不仅要传授给学生理论

知识 , 更重要的是培养学生的动手能力、实践能力和操作能力。因此对于本堂课内容——“宏指令的应用”，我在教学中力图通过三个步骤来实现理想的教学效果，一是课堂理论教学；二是模拟仿真加工，即通过仿真软件让学生在计算机上进行模拟加工；三是实训阶段，通过实际教学机床实训，让学生更熟练、更牢固地掌握宏指令应用。

三、教学目标设计及重点、难点分析根据上述教材结构和内容分析，以及既定

的教学思想，并考虑到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．能力目标对于椭圆形零件的编程加工，能使用一般

指令编制程序（将椭圆按近似画法加工）和宏指令编制程序两种方法；

初步掌握含椭圆等二次曲线形状零件加工的主要步骤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。

这个教学目标的设置符合学生的认知规律，即整体感知——局部思维——迁移拓展。

在吃透教材的基础上，结合学生实际，我确立了如下的教学重点和难点：

教学重点——采用一般指令和宏指令分别编制椭圆零件加工程序

教学难点——采用宏指令编制椭圆的加工程序

四、教法分析为了使学生能达到本节设定的教学目标，

我再从教法上谈谈：关于编程指令的讲授，一般的方法是先讲

解某功能指令的代码、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。

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，如果按一般的方法讲解，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：

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。

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。

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。

具体是这样应用的：在本课的开始，直接以加工椭圆手柄任务

AAA 作为驱动（任务驱动法） , 并且分两种方法完成这一任务（比较教学法），第一种方法运用《机械制图》所学的椭圆近似四圆画法完成程序编制，这种方法运用到学生已经掌握的知识，很容易接受。

第二种方法采用新的宏指令编程知识完成椭圆手柄的编程与加工，这种方法是本课所要讲授的知识。每种方法都由学生以小组为单位自主完成，通过小组协作，不同层次的学生相互学习，彼此分享各人的意见和独到的见解（小组研讨法）。

五、学法分析 “一个差的老师只会奉献，而好的老师则教会学生发现真理。”教学生会学习已经成为课堂教学的重要任务。学生获得知识有一个循序渐进的过程，在本节内容“宏指令的应用”教学中我将重视让学生主动参与和互相学习，调动学生的多种感官参与学习过程，强调一些学习习惯的养成，在兼容并举中力求最大限度地发挥学生的主动性、合作性、发展性、创造性。

因为教育学家苏霍姆林斯基曾说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。”

六、教学准备 1．电子课件、教案、多媒体网络教室、浙大辰光数控车仿真软件、 CAD绘图软件，两个椭圆手柄的加工模型（是用两种方法分别在实际机床上加工完成的，用以比较二者加工质量，因为仿真加工看不出加工质量）。

2．在本堂课的前一节课布置学生复习《机械制图》中的关于椭圆的四圆画法，也就是解决任务的第一种方法所要用到的知识。

七、教学过程设计 对于本堂课的教学过程，我将分成以下 8

个段落，总用时为 90 分钟。

1．任务的引入，由教师完成。（用时 5 分钟）首先提出任务——如何采用手工编程完成下图所示的椭圆手柄的数控车削加工？

为使理论结合实际，强调学以致用，这时通过设问的方式，告诉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。这也是激发学生对完成任务的兴趣 .

图 1 手柄零件 图 2 手柄零件图纸

再分析任务——如加工椭圆、双曲线等形状零件，用前面学过的各种数控编程指令是不行的，必须使用其它方法进行特殊处理，扩展数控系统的编程与加工功能。因为目前的数控系统能对直线和圆弧的刀具轨迹进行编程加工，高档数控系统还能对抛物线和阿基米德螺旋线刀具轨迹进行编程加工，但不能对椭圆、双曲线等含二次曲线形状的轨迹进行编程加工。

然后再通过设问的方式向学生讲述为了对上述椭圆形手柄零件进行编程加工，就要用其它方法进行特殊处理，具体有两种方法可以实现。

方法 1——采用以前《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。由于在上一节课已经布置学生复习有关知识，这一点学生可以容易理解和掌握。

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。

为了使学生利用已有的知识同化和索引出新的知识，这样教学过程就进入第 2 个段落。

2．按方法 1完成椭圆手柄的数控程序编制，并用“浙大辰光数控仿真软件”（图 3）进行模拟加工。由学生自主完成。（用时 20 分钟，因为这部分内容学生比较熟悉，所以安排的时间够了。另外方法 1 也是本堂课的重点之一。）

因为采用“小组协作”教学方法，故将学生按 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，我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，将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 4）及各段圆弧的半径，帮助学生完成一些数值计算。

四段圆弧的半径：

R01=11.5

R02=26.43

R03=11.5

R04=26.43

学生按方法 1完成椭圆手柄的编程及仿真加工以后，我将拿出按方法 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，指出用四圆画法编程加工带来的表面形状误差。然后问全体学生，能否有新的解决方案呢？

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，相信学生也一定迫切想知道宏指令是什么？如何采用宏指令编制程序？

3．介绍相关的宏指令编程知识，由教师完成。（用时 26 分钟，由于学生学过 VF 程序设计，讲基本知识只要花较少时间，主要时间花在实例讲解上）

介绍的内容有： 1）宏指令的编写格式和调用； 2）变量和通用算术运算

指令的表达； 3）控制指令和条件转移； 4）循环语句（While DO-END语句）； 5）实例。

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，虽然程序不长，但一定要用写字板等软件在投影上逐一逐行写出来，切不能一下子将程序全部显示出来，并严格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，并且只有这样才能让学生加深对程序的理解，和真正掌握宏指令的应用。

以下是我将在课堂上详细讲解的实例。

α

（ X×X ） / （ a×a ） + （ Y×Y ） / （ b×b ） =1（椭圆方程式） X=a×COSα Y =b×SINα

%0001（程序名） #0=5 （定义刀具半径 R 值） #1=20 （定义 a 值） #2=14 （定义 b 值） #3=0 （定义步距角 α 的初值，单位：度） N10 G92 X0 Y0 Z10 N20 G00 X[#0+#1] Y[#0+#2] N30 G01 Z0 N40 G41 X[#1] N50 WHILE #3 GE [-360]

N60 G01 X[#1*COS[#3*PI/180]] Y[#2*SIN[#3*PI/180]]

N70 #3=#3-5ENDWG01 G91 Y[-#0]G00 Z10M30

4．按方法 2完成椭圆手柄零件的数控程序编制，并用浙大辰光数控车仿真软件进行模拟加工。由学生自主完成。（用时 25 分钟，因为方法 2 是本课的难点，所以比方法 1 多安排了 5 分钟）

通过宏指令应用实例的讲解，再让学生按此种方法解决任务，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，可在第 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。

到第 25 分钟时，我将拿出按方法 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。（用时 4 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；重点讲评方法 2 的要点。

6．课堂提问：宏指令编程与子程序编程有何异同？（用时 4 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．总结和通知（用时 4 分钟）在讲授结束时，我将利用这样的问题总结

这堂课：你们认为自己这节课学得怎么样？还有哪些不懂的地方？有哪些地方你觉得我还没有讲清楚？继而根据学生反馈情况做出综合性总结和评价。

然后通知学生下一次课（ 2 课时）将去数控实训室做实验实训，内容就是让学生利用教学机床亲自动手加工本课所学的椭圆手柄零件。下一次课将继续完成前述教学思想方法分析中的第三个步骤，即实训阶段。

8．布置课后作业（用时 2 分钟）为使学生能巩固所学知识、自觉运用所学

知识，有必要布置课后作业对学生进行能力训练。

作业：应用宏指令编制如图 6 所示零件加工程序

图 6 课后作业

以上是我对于本堂课的教学设计，请各位专家评委给予指点！

谢 谢 大 家！谢 谢 大 家！