《數(shù)控加工工藝與編程》運用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的研究與實踐

李 紅

（湛江市技師學(xué)院 廣東 湛江 524037）

《數(shù)控加工工藝與編程》運用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的研究與實踐

李 紅

（湛江市技師學(xué)院 廣東 湛江 524037）

分析了《數(shù)控加工工藝與編程》課程的教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)現(xiàn)狀，介紹了任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在該課程的教學(xué)應(yīng)用實踐過程，從任務(wù)設(shè)計、任務(wù)組織實施及任務(wù)的總結(jié)評價等方面探討了任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在數(shù)控加工工藝與編程課程教學(xué)中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、增強學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的作用。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法；數(shù)加工藝；教學(xué)實踐

現(xiàn)代教學(xué)方法有很多種，每一種方法都有其自身的特點和適用范圍，其中任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是職業(yè)教育中與能力培養(yǎng)密切相關(guān)的現(xiàn)代教學(xué)方法。它的核心是學(xué)習(xí)者圍繞任務(wù)展開學(xué)習(xí)，以任務(wù)的完成結(jié)果檢驗來總結(jié)學(xué)習(xí)過程，改變學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，使學(xué)習(xí)者主動建構(gòu)探究、實踐、思考、運用、解決的學(xué)習(xí)體系。筆者所探討的是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在《數(shù)控加工工藝與編程》課程教學(xué)中的運用。

運用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的必要性

《數(shù)控加工工藝與編程》是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)學(xué)生的一門主要專業(yè)課程，既屬于專業(yè)理論課范疇，又具有很強的實踐性。該課程目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生具備數(shù)控加工崗位所需的操作技能與技術(shù)應(yīng)用能力，側(cè)重點為學(xué)生數(shù)控加工工藝設(shè)計與編程的能力。其具體要求如下：（1）掌握數(shù)控加工工藝的基本知識；（2）熟悉數(shù)控加工工藝方法及特點，初步具備制定中等復(fù)雜程度零件的數(shù)控加工工藝與程序及解決生產(chǎn)中一般工藝問題的能力；（3）鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與職業(yè)拓展所需的基礎(chǔ)能力。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，即便是采用一體化教學(xué)方法，《數(shù)控加工工藝與編程》的內(nèi)容也常常是理論課和實踐課分開或者是分成理論課和實訓(xùn)課兩段，理論課教學(xué)在傳統(tǒng)的課室里施教，只是比過去增加了多媒體教學(xué)，實踐課教學(xué)對實操技能的傳授往往停留在模仿的層面上，學(xué)生只是被動地吸收教師傳授的方法。這樣的教學(xué)模式，學(xué)生普遍反映理論課堂是按教材學(xué)工藝，學(xué)生會感到枯燥乏味、理解困難；實訓(xùn)課堂是照葫蘆畫瓢學(xué)加工機械，重復(fù)且興趣索然。缺乏對學(xué)生工藝意識的培養(yǎng)、靈活運用工藝知識能力的培養(yǎng)，特別是缺乏根據(jù)圖樣要求完成加工工藝方案設(shè)計及尋求最佳工藝方案能力的培養(yǎng)，學(xué)生對職業(yè)技能掌握不夠牢固、職業(yè)能力明顯不足。造成學(xué)生畢業(yè)后難以適應(yīng)企業(yè)工作崗位要求，甚至在面對企業(yè)招聘面試中并不復(fù)雜的圖紙也手足無措，不能正確制定加工方案，無法獨立完成工件的加工。

這樣的教學(xué)現(xiàn)狀若運用建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)之上的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法可以得到很大的改觀。根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動必須與任務(wù)或問題相結(jié)合，以探索問題來引導(dǎo)和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動機，創(chuàng)建真實的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者擁有學(xué)習(xí)主動權(quán)，帶著真實的任務(wù)進(jìn)入學(xué)習(xí)的全過程?？梢?，任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)思想是“學(xué)以致用、以用帶學(xué)”，落實到數(shù)控加工工藝與編程課程的教學(xué)中，就是遵循應(yīng)用型技術(shù)人才教育的循序漸進(jìn)規(guī)律，將課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容用從簡單到復(fù)雜、從一般到特殊、從單一到綜合的一系列“加工任務(wù)”來體現(xiàn)。學(xué)生通過應(yīng)用學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行自主探索和互動協(xié)作來完成“任務(wù)”，并在此過程中理解數(shù)控加工工藝的知識、學(xué)會工藝方案的設(shè)計，掌握程序的編制方法。由于強烈的問題動機驅(qū)動，學(xué)生的求知欲得以提升，學(xué)習(xí)的積極性、主動性加強，伴隨著一個個“任務(wù)”完成，學(xué)生有滿足感、成就感，也就逐步形成一個感知心智活動的良性循環(huán)，教學(xué)效果良好。

運用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的過程

任務(wù)設(shè)計 任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的首要環(huán)節(jié)是設(shè)計任務(wù)，任務(wù)設(shè)計的質(zhì)量直接關(guān)系到教學(xué)目的的達(dá)到與否。一個好的任務(wù)要有明確的目標(biāo)和要求、操作性好并且注意解決問題的多元化。每個任務(wù)中涉及的知識點不宜過多，任務(wù)的規(guī)模不宜過大，這樣才有利于學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握。筆者任教《數(shù)控加工工藝與編程》課程的任務(wù)設(shè)計主要遵循以下三個原則：第一，以數(shù)控操作工國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)知的數(shù)控加工知識和應(yīng)會的操作技能標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。第二，在與書本知識緊密結(jié)合的同時有一定的思考空間，讓學(xué)生既能運用所學(xué)的知識，又可以自主創(chuàng)新。第三，注意與其他課程的關(guān)聯(lián)與整合。例如，設(shè)計該課程的數(shù)控車削部分總?cè)蝿?wù)是使學(xué)生掌握回轉(zhuǎn)體零件的車削加工工藝方案設(shè)計及程序編制方法，分任務(wù)則為從易到難、層層遞進(jìn)的相應(yīng)零件的工藝方案設(shè)計與編程。表1為筆者設(shè)計的其中一個分任務(wù)頁。

表1 《數(shù)控加工工藝與編程》課程任務(wù)表

任務(wù)的組織實施 首先以案例引導(dǎo)任務(wù)的呈現(xiàn)。一個任務(wù)的完成，必然涉及一些專業(yè)知識和基本原理。為了引導(dǎo)學(xué)生探索獲取這些知識與原理的方法和途徑，可在任務(wù)呈現(xiàn)給學(xué)生之前，先將一個已完成的任務(wù)作為模板展示。通過展示讓學(xué)生全面了解任務(wù)的目標(biāo)、完成任務(wù)的途徑、方法及評價考核要點等。這樣，既可以增強學(xué)生完成任務(wù)的自信心，激發(fā)學(xué)生的興趣，喚起學(xué)生參與到任務(wù)活動中來的熱情，又能將實施任務(wù)所必需的知識、技能用案例的形式巧妙地進(jìn)行傳授。由于學(xué)生是帶著任務(wù)來的，所以求知的主動性、積極性高漲，教師在展示過程中采用啟發(fā)式、問答式、討論式等多種形式，介紹獲取相關(guān)知識點的方式方法。如筆者在學(xué)生實施“螺紋軸的工藝方案設(shè)計與編程”任務(wù)之前，向他們展示一個已完成的內(nèi)螺紋套車削工藝方案及手工編制的程序，并提示該任務(wù)中用到G71、G70、G92、G76代碼的應(yīng)用范圍、格式與各程序字的含義在教材或機床操作手冊中可以查到；對于螺紋軸的加工工藝方案設(shè)計方法，考慮到學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中已完成實心軸工藝方案設(shè)計及G01、G90等代碼的編程運用，可指出影響數(shù)控加工工藝方案的主要因素（見圖1）。再引導(dǎo)學(xué)生對照這些因素，從教材 《數(shù)控加工工藝學(xué)》、《數(shù)控加工速查手冊》及其他專業(yè)書籍中查閱相關(guān)知識、常用方法及有關(guān)參數(shù)服務(wù)于任務(wù)。其次，創(chuàng)建交互式學(xué)習(xí)情境。改變教師講、學(xué)生聽的傳統(tǒng)模式，創(chuàng)建以任務(wù)為主線、學(xué)生為主體、分組協(xié)作的學(xué)習(xí)情境。將以傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)理念，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務(wù)為主的多維互動式新理念；將再現(xiàn)式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴綄W(xué)習(xí)，使學(xué)生處于積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓每一位學(xué)生都能根據(jù)自己對任務(wù)項的理解，運用共有的知識和自己特有的經(jīng)驗提出方案、解決問題。為此，筆者是對任教班級的學(xué)生進(jìn)行分組（一般3～5人為一組），每組對應(yīng)一個任務(wù)難度相近的零件圖（各圖的結(jié)構(gòu)形狀與加工要求相似），由組員共同分析計算、查閱資料，合作完成該零件的加工工藝方案設(shè)計與加工過程，教師在整個過程中，只是給予引導(dǎo)與幫助。

圖1 影響數(shù)控加工工藝方案的主要因素圖

任務(wù)的總結(jié)評價 任務(wù)完成之后的總結(jié)評價是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法中必不可少的重要環(huán)節(jié)。第一是評價內(nèi)容，評價內(nèi)容有工藝方案與程序的正確、合理、效率等方面，也有學(xué)生個人在實施任務(wù)過程中的參與程度、合作精神等方面的綜合評定。如前述的“螺紋軸的工藝方案設(shè)計與編程”任務(wù)，筆者組織學(xué)生用2學(xué)時進(jìn)行了總結(jié)評價。例如，針對有的小組采用G92代碼編制螺紋軸的加工程序，而有的小組則采用 G76代碼編制程序，筆者在總結(jié)時列表進(jìn)行了對比（見表2）。

表2 G92與G76的比較表

1.從代碼G92或G76的F字（螺紋導(dǎo)程）與G90的F字（進(jìn)給速度）的含義不同，為學(xué)生總結(jié)螺紋形成、螺紋車削的原理，然后延伸至普通車床與數(shù)控車床螺紋加工的傳動途徑的比較——普通車床：主軸→主軸箱→掛輪箱→進(jìn)給箱→縱向長絲杠→螺母→溜板箱→刀架；數(shù)控車床：主軸→主軸脈沖發(fā)生器→數(shù)控裝置→步進(jìn)電機→縱向長絲杠→螺母→溜板箱→刀架，直至數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)和數(shù)控機床加工原理的分析等等，完成了數(shù)控加工的系統(tǒng)性認(rèn)識，拓展了任務(wù)的效應(yīng)。

2.評價的方式方法。筆者組織的任務(wù)評價是由學(xué)生自評、互評及教師點評所組成，評價采用“答辯、評比”的方式。首先各組隨機抽取一位學(xué)生作為答辯手講述本組的工藝設(shè)計方案及編程思路，如自述本組在完成 “螺紋軸的工藝方案設(shè)計與編程”任務(wù)時如何計算螺紋各尺寸、怎樣安排走刀路線與進(jìn)刀方式、切削用量的取值依據(jù)是什么、螺紋切削G代碼的選擇理由及編程說明等。之所以隨機抽取學(xué)生作為小組的答辯手，一是為了促使人人參與任務(wù)的實施，讓每一位學(xué)生都能從中了解工藝方案設(shè)計、學(xué)會工藝方案設(shè)計與編程方法；二是讓同組的學(xué)生在完成任務(wù)的過程中，養(yǎng)成互助互動、共同進(jìn)步的協(xié)作精神和良好情操，以契合機械化裝備齊全的現(xiàn)代技術(shù)密集型企業(yè)對員工的團(tuán)結(jié)協(xié)調(diào)品質(zhì)的要求。然后，由其他組各選派一名學(xué)生代表和教師共同組織成評委，就所述方案進(jìn)行提問、評比、打分。這種評價方式對活躍課堂氣氛、調(diào)動學(xué)生積極性非常有效。評分記錄見表3。

表3 評分記錄表

3.評價的提升作用。由于數(shù)控機床加工工藝的應(yīng)用具有很大的靈活性，對同一個問題，在工藝設(shè)計上可能有多種方案，程序編制也有多條路徑，必須根據(jù)不同的條件，具體問題具體分析，靈活運用理論知識，才能得出最佳工藝方案。因此，教師可借助總結(jié)評價這個環(huán)節(jié)，將學(xué)生在完成任務(wù)過程中收獲的感性的、零散的知識提升為理性的、系統(tǒng)的、完整的認(rèn)識，對于培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力，以適應(yīng)職業(yè)崗位中的各種工藝情況能起到畫龍點睛的作用。而采用答辯、比較、評議的形式評價學(xué)生完成的工藝方案及程序編制的過程，則能對學(xué)生的大腦皮層形成強烈的刺激，使所學(xué)的工藝知識、編程方法能在腦海中留下更深刻的印象，有利于學(xué)生在實際加工中“舉一反三”。

運用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的注意事項

第一，任務(wù)設(shè)計應(yīng)符合學(xué)生循序漸進(jìn)的認(rèn)知原則，避免造成學(xué)生的畏難心理。如《數(shù)控加工工藝與編程》課程的前期任務(wù)是以了解數(shù)控加工工藝知識、工藝方案設(shè)計的基本方法為主，之后逐漸增加任務(wù)的難度。為了充實“任務(wù)庫”，筆者除以教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)進(jìn)度來設(shè)計對應(yīng)的“任務(wù)”外，還將收集到的企業(yè)加工圖紙及校內(nèi)生產(chǎn)中心承接的外加工零件圖等進(jìn)行教學(xué)加工形成“任務(wù)”。所有任務(wù)的共同點與學(xué)生學(xué)過的課程相銜接，不超出他們已掌握的知識技能體系，讓學(xué)生通過自身的努力及同學(xué)間的協(xié)作能按時完成任務(wù)，也就是說學(xué)生“跳起來能摘到桃子”，這樣才是合適的任務(wù)設(shè)計。

第二，用來作為模板展示給學(xué)生的任務(wù)，最好是上屆學(xué)生的優(yōu)級作業(yè)，應(yīng)含有與新任務(wù)相同的要素，通過它導(dǎo)出新任務(wù)。任務(wù)的開展及完成后的講評，均可安排在數(shù)車仿真課室進(jìn)行。由于仿真軟件不存在安全問題，學(xué)生可以大膽地、獨立地進(jìn)行學(xué)習(xí)和練習(xí)，通過與仿真場景的交互，體驗到接近于真實場景的感覺。之中穿插生產(chǎn)現(xiàn)場的教學(xué)觀摩，通過“上電”、“回零”等簡單操作，既可調(diào)動學(xué)生的積極性，消除神秘感，又可對加工過程增加感性認(rèn)識。對數(shù)控機床結(jié)構(gòu)部分的講解，也可將傳統(tǒng)的掛圖制作成多媒體課件來演示，既直觀，又容易接受，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及效率。如果任務(wù)的開展及完成后的講評是安排在一體化課時進(jìn)行，則可用實際加工來驗證各組學(xué)生完成的任務(wù)。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法使學(xué)生在“做中學(xué)”、“學(xué)中做”，通過完成任務(wù)的過程學(xué)習(xí)到新的知識與技能，課堂氛圍活躍、學(xué)生求知欲望提升，他們的積極性和主動性也得到了充分的發(fā)揮。同時，具有針對性、實用性的任務(wù)型學(xué)習(xí)方法，能讓學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控工藝與編程的過程與職業(yè)崗位工作過程保持一致，提高學(xué)生處理和解決實際問題的能力，未來學(xué)生在工作崗位上進(jìn)行短時間的適應(yīng)，就能在企業(yè)中勝任數(shù)控加工工作。

[1]李志厚.變革課堂教學(xué)方式：建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理念及其在教學(xué)中的應(yīng)用[M].廣州：廣東教育出版社，2010.

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[7]黃艷芳.職業(yè)教育課程與教學(xué)論[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2010.

G712

A

1672-5727（2012）08-0108-03

李紅（1961—），女，江西南康人，湛江市技師學(xué)院數(shù)控技術(shù)系講師，研究方向為數(shù)控加工技術(shù)與數(shù)控維修技術(shù)教學(xué)及校企合作。