數(shù)控車床教學(xué)的微課應(yīng)用實(shí)踐

吳康福

(廣東理工學(xué)院 廣東肇慶 526100)

在科技競爭背景下，人才作為核心競爭力成為各國軟實(shí)力角逐的“賽場”，除了大力引進(jìn)高技術(shù)人才外，本國專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)已成為國家發(fā)展的重 點(diǎn)[1]。當(dāng)前，國家一方面加強(qiáng)核心技術(shù)攻堅(jiān)，另一方面不斷改革、完善教育制度，先后提出“要培養(yǎng)高技能勞動(dòng)者”“增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力 深入推動(dòng)研學(xué)結(jié)合”等口號(hào)，并連續(xù)發(fā)布了“職業(yè)教育試點(diǎn)1+X” “國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案”等教育改革政策[2]。

數(shù)控機(jī)床是機(jī)械工程和機(jī)械電子工程專業(yè)的一門選修課程，涉及機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及自動(dòng)檢測技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域，并廣泛應(yīng)用于制造業(yè)當(dāng)中。因此，基于國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略及教育改革號(hào)召，研究數(shù)控機(jī)床教育教學(xué)模式，改革教育方法，不僅能促進(jìn)我國專業(yè)人才技能提升，更是響應(yīng)國家人才培養(yǎng)基調(diào)的重要課題。

1 數(shù)控機(jī)床課程及特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床作為機(jī)械工程和機(jī)械電子工程的專業(yè)技術(shù)課程，其教學(xué)目的主要是為了讓學(xué)生更加全面、深入地了解機(jī)械工程和機(jī)械電子工程相關(guān)理論知識(shí)，明晰機(jī)械原理、計(jì)算機(jī)控制、伺服驅(qū)動(dòng)三大技術(shù)的應(yīng)用，提升學(xué)生在生產(chǎn)制造領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的能力。由于數(shù)控機(jī)床具有較強(qiáng)的綜合性，涵蓋了機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及自動(dòng)檢測技術(shù)等知識(shí)內(nèi)容，其課程及大綱涉及：概述、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和總體布局、數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床的位置檢測裝置、進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床的刀具與工作交換裝置及數(shù)控加工編程。

基于課程內(nèi)容及教學(xué)目的，為引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)控技術(shù)解決與專業(yè)相關(guān)的具體工程問題，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)控機(jī)床應(yīng)用、設(shè)計(jì)與維護(hù)能力[3]，現(xiàn)教育體系將學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)聚焦于4個(gè)方面：①通過理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練，提高學(xué)生在數(shù)控加工程序方面的編寫能力；②通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制綜合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控機(jī)床應(yīng)用、設(shè)計(jì)、維護(hù)及解決實(shí)際問題的能力；③通過提升學(xué)生相關(guān)應(yīng)用專題理論學(xué)習(xí)深度、技術(shù)剖析和操作熟練程度，拓展學(xué)生的知識(shí)；④加強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床作為一種精密制造設(shè)備的了解。

2 微課教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)根據(jù)筆者多年教育經(jīng)驗(yàn)，立足于學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際現(xiàn)狀，結(jié)合數(shù)控機(jī)床課程及特點(diǎn)以及微課應(yīng)用展開，體現(xiàn)了“工匠精神”對(duì)于職業(yè)能力培養(yǎng)的重要 性[4]。設(shè)計(jì)原則主要以企業(yè)具體職業(yè)崗位職能為標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)圍繞教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，提升學(xué)生應(yīng)具備的實(shí)踐操作能力。

2.1 數(shù)控機(jī)床教學(xué)現(xiàn)狀及主要問題

從教學(xué)現(xiàn)狀來看，數(shù)控機(jī)床課程較為復(fù)雜，一方面是由于其理論相對(duì)晦澀，課程中涉及大量機(jī)械、電力、計(jì)算機(jī)等知識(shí)理論體系，以上內(nèi)容學(xué)習(xí)基礎(chǔ)主要以數(shù)學(xué)、物理學(xué)等為主，就高職院校學(xué)生而言，普遍表現(xiàn)為基礎(chǔ)知識(shí)不夠牢靠，知識(shí)儲(chǔ)備明顯薄弱。另一方面，學(xué)生學(xué)習(xí)能力及積極性不足也是關(guān)鍵問題，高職院校學(xué)生具備一定學(xué)習(xí)能力，但新生面對(duì)本課程初期，往往表現(xiàn)為懵懂不知所措，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)及核心知識(shí)點(diǎn)上一知半解，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳，成績不理想，周而復(fù)始導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性下降，被動(dòng)學(xué)習(xí)，兩者迭代造成惡性循環(huán)，學(xué)習(xí)效果難以理想。

此外，數(shù)控專業(yè)畢業(yè)學(xué)生普遍存在就業(yè)難問題。結(jié)合本校情況來看，數(shù)控作業(yè)學(xué)生畢業(yè)后在企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中普遍存在“脫節(jié)”狀況，這也是畢業(yè)生到企業(yè)還需經(jīng)3個(gè)月到半年培訓(xùn)才能上崗的重要原因。而之所以會(huì)造成以上問題，一部分原因是教師缺乏企業(yè)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)校選用的教材與實(shí)踐內(nèi)容又相差太遠(yuǎn)，行業(yè)的技術(shù)、工藝或規(guī)范更新頻率快，而教材跟不上更新的速度；另一方面則是課程標(biāo)準(zhǔn)忽視了教學(xué)中學(xué)生為主體的教育理念。

2.2 微課介紹

微課(Microlecture)，是指運(yùn)用信息技術(shù)按照認(rèn)知規(guī)律，呈現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程及擴(kuò)展素材的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源。核心組成內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻(課例片段)，同時(shí)還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測試及學(xué)生反饋、教師點(diǎn)評(píng)等輔助性教學(xué)資源，進(jìn)而以一定的組織關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同“營造”一個(gè)半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用“小環(huán)境”。因此，“微課”既有別于傳統(tǒng)單一資源類型的教學(xué)課例、教學(xué)課件、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)反思等教學(xué)資源，又是在其基礎(chǔ)上繼承和發(fā)展起來的一種新型教學(xué)資源，其主要特點(diǎn)是：教學(xué)時(shí)間較短、教學(xué)內(nèi)容較少、資源容量較小、資源組成“情境化”、主題突出、內(nèi)容具體、草根研究、趣味創(chuàng)作、成果簡化、多樣傳播、反饋及時(shí)、針對(duì)性強(qiáng)[5]。

2.3 應(yīng)用設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)分為6個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，采用相應(yīng)的教學(xué)手段遞進(jìn)講解知識(shí)點(diǎn)。

①問題引入：自動(dòng)化設(shè)備中應(yīng)用氣動(dòng)技術(shù)的相關(guān)理論及實(shí)踐，以視頻為教育主體，介紹、引出微課的主講內(nèi)容，介紹應(yīng)用案例，引起學(xué)生的注意。

②學(xué)習(xí)引入：教師以PPT、動(dòng)畫等形式，深入闡述氣動(dòng)技術(shù)手動(dòng)換向控制的機(jī)理以及回路體系，在此基礎(chǔ)上插入FluidSIM-P虛擬仿真軟件相關(guān)知識(shí)，并鼓勵(lì)學(xué)生搭建電磁換向控制的氣動(dòng)換向回路，在此基礎(chǔ)上，與學(xué)生一起觀察設(shè)計(jì)結(jié)果的仿真運(yùn)行過程。

③知識(shí)點(diǎn)引申：針對(duì)點(diǎn)動(dòng)控制電氣回路分析、自鎖的控制電路、帶電氣互鎖的控制電路、帶電氣和按鈕雙重互鎖的控制電路、帶磁開關(guān)的控制電路等課程重點(diǎn)，進(jìn)行代入式引導(dǎo)，通過觀察現(xiàn)象，教師提出重點(diǎn)問題，引發(fā)學(xué)生思考，帶學(xué)生進(jìn)入沉浸狀態(tài)。

④關(guān)鍵問題解答：在學(xué)生完成沉浸式思考后，教師可通過視頻講解回顧電磁閥工作原理，同時(shí)，結(jié)合FluidSIM-P虛擬仿真軟件，完成實(shí)物仿真動(dòng)畫分析，引導(dǎo)學(xué)生在重點(diǎn)、難點(diǎn)領(lǐng)域的相關(guān)學(xué)習(xí)。

⑤課堂知識(shí)擴(kuò)展：教師通過引入視頻、PPT、多媒體等素材豐富課堂知識(shí)，同時(shí)加入企業(yè)實(shí)證案例闡述應(yīng)用及生產(chǎn)實(shí)際操作，結(jié)合FluidSIM-P虛擬仿真軟件展示現(xiàn)代企業(yè)應(yīng)用，從而擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)縱深度。

⑥課程總結(jié)：以問題為導(dǎo)向，以實(shí)際生產(chǎn)為基礎(chǔ)，總結(jié)課程主要內(nèi)容和重點(diǎn)難點(diǎn)，給予學(xué)生啟發(fā)，形成學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

2.4 教學(xué)特點(diǎn)及效果

教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度：課程設(shè)計(jì)立足于校內(nèi)教育層面、企業(yè)實(shí)際應(yīng)用層面，可實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)：有效提升學(xué)生利用仿真軟件獨(dú)立完成5種電氣回路的設(shè)計(jì)；促進(jìn)學(xué)生扎實(shí)掌握及熟練操作5種電氣回路的工作原理及特點(diǎn)；改善學(xué)生理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)狀況；創(chuàng)新教學(xué)手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極學(xué)習(xí)態(tài)度。

教學(xué)效果：該設(shè)計(jì)已在本校進(jìn)行初步實(shí)踐，通過選取試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)班級(jí)完成教育試點(diǎn)工作，效果良好。同時(shí)，通過本微課的應(yīng)用，學(xué)生觀看后總體反映，較傳統(tǒng)教育模式而言，微課教學(xué)更易接受，互動(dòng)性更強(qiáng)，知識(shí)理論與實(shí)踐的高效銜接促進(jìn)了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的深層次理解和吸收。

3 經(jīng)驗(yàn)與啟示

數(shù)控車床教學(xué)的微課應(yīng)用作為現(xiàn)代科技與教育的有效融合，可有效改善數(shù)控車床專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，其新穎的教學(xué)模式，迎合了當(dāng)前教育改革“理論聯(lián)系實(shí)際”的教育要求。同時(shí)，作為創(chuàng)新教育手段，需要進(jìn)一步檢驗(yàn)質(zhì)量與效果，并積極完善，深層次思考這一教育模式教材的表現(xiàn)、應(yīng)用實(shí)踐等問題，務(wù)求達(dá)到創(chuàng)新教育、培養(yǎng)人才的教育初衷。