信息化教學(xué)大賽成果在課堂教學(xué)中的普適性應(yīng)用
——以數(shù)控編程與加工課程為例

(武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北武漢 430050)

1 研究背景

信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟和社會發(fā)展的大趨勢，信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合將成為我國面向21世紀(jì)高職教育教學(xué)改革的新視點。2012年9月，劉延?xùn)|副總理在全國教育信息化工作電視電話會議上提出：“信息技術(shù)的深度應(yīng)用，迫切要求教與學(xué)的雙重革命。”教育信息化的核心內(nèi)容是信息化教學(xué)。

自2010年起，國家教育部連續(xù)6年主辦的全國職業(yè)院校信息化教學(xué)大賽，在全國范圍內(nèi)大力推動職業(yè)院校改革創(chuàng)新教育教學(xué)，提高教師信息化教學(xué)能力，促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，提高技術(shù)技能人才培養(yǎng)質(zhì)量。筆者在2016年全國職業(yè)院校信息化教學(xué)大賽高職組教學(xué)設(shè)計賽項中取得一等獎。信息化教學(xué)設(shè)計，考察教師運用信息技術(shù)，突破教學(xué)重難點實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，有效組織教學(xué)過程的整體設(shè)計能力。通過將大賽的成果轉(zhuǎn)化到教學(xué)實踐中，筆者深刻意識到信息技術(shù)對高職教育帶來的革新。

2 信息化的數(shù)控加工教學(xué)案例

面對“中國制造2025”對數(shù)控加工技術(shù)技能人才的新要求，適應(yīng)高精度、高效率、自動化的技術(shù)特征，我院數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊，以適應(yīng)信息化與工業(yè)化融合為目標(biāo)、以落實職業(yè)精神與職業(yè)技能培養(yǎng)融合為主線，對《軸類零件的編程與加工》課程進(jìn)行了系統(tǒng)化的信息化教學(xué)設(shè)計。下面以“數(shù)控編程與加工”這門課程中的典型零件的編程與加工這個教學(xué)任務(wù)為例，進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2.1 教學(xué)分析

本課選自數(shù)控技術(shù)專業(yè)核心課程《數(shù)控車削編程與加工》模塊四——項目1：軸類零件編程與加工，4課時，教學(xué)內(nèi)容是完成軸類零件的加工任務(wù)。本單元教學(xué)的文本依據(jù)是：《高等職業(yè)學(xué)校數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》、《數(shù)控程序員》國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、教育部十二五規(guī)劃教材和移動交互式數(shù)字教材。授課對象為高職數(shù)控技術(shù)“工匠”訂單班大二學(xué)生，已掌握數(shù)控加工的基本理論和操作技能，熟悉移動互聯(lián)，善于動手實操；未加工過復(fù)雜零件，工作規(guī)范意識薄弱，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作態(tài)度；根據(jù)上述專業(yè)學(xué)情分析，確定本單元教學(xué)的知識目標(biāo)、技能目標(biāo)、素養(yǎng)目標(biāo)。教學(xué)重點為正確編制程序和規(guī)范的加工過程，教學(xué)難點為確定加工工序和優(yōu)化加工參數(shù)。

2.2 教學(xué)策略

根據(jù)建構(gòu)主義的學(xué)生主體論、自主建構(gòu)的學(xué)習(xí)論，創(chuàng)新實踐重在引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、情境學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)的教學(xué)論，綜合采用任務(wù)導(dǎo)向、拋錨式、情境化等教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。以加工典型軸類零件為任務(wù)，設(shè)定工序、仿真、加工三個錨點，并情境化為三個關(guān)卡，充分引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，輔以即時評價反饋，讓學(xué)生在闖關(guān)游戲中完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握重難點。引入動畫、微課、交互式數(shù)字教材、交互式虛擬仿真軟件、移動課堂教學(xué)輔助工具、三維虛擬APP、Turning工藝參數(shù)APP等信息化資源與手段，破解傳統(tǒng)教學(xué)手段很難直觀呈現(xiàn)數(shù)控加工的“暗箱操作”難題，激發(fā)學(xué)生探索意識、增強學(xué)生“解密”技術(shù)技能。游戲化團(tuán)隊“闖關(guān)”教學(xué)組織設(shè)計：根據(jù)“90后”學(xué)生電子游戲娛樂生活經(jīng)歷形成的競技性心理，團(tuán)隊闖關(guān)的路徑依賴，課程教學(xué)設(shè)置工序關(guān)、程序關(guān)、加工關(guān)等3個闖關(guān)環(huán)節(jié)，通過闖關(guān)提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)精益精神、精準(zhǔn)意識、精致習(xí)慣，增強團(tuán)隊觀念。

2.3 教學(xué)過程

課前，教師通過藍(lán)墨云班課APP發(fā)布任務(wù)單，要求學(xué)生根據(jù)圖紙按小組完成工序卡；并在線討論樣本零件的問題及原因。學(xué)生自學(xué)交互式數(shù)字教材的課件、微課、動畫等資源，提交工序卡并在線討論。教師根據(jù)反饋信息，調(diào)整教學(xué)。

課中包括工序關(guān)、程序關(guān)、加工關(guān)，又細(xì)分為6個環(huán)節(jié)。

2.3.1創(chuàng)設(shè)問題啟攻關(guān)(10分鐘)

教師通過視頻創(chuàng)設(shè)問題：如何確定零件各要素的加工順序？請小組代表根據(jù)課前制定的工序卡上臺展示。問題的視頻的創(chuàng)設(shè)直觀的向?qū)W生提出問題，明確加工工序的確定是課程開始的第一步重要環(huán)節(jié)。

2.3.2二維動畫解工序(15分鐘)

學(xué)生講解后，教師點評，并使用動畫演示并引導(dǎo)學(xué)生歸納，找到最優(yōu)的加工工序。三維動畫的使用，打破了傳統(tǒng)教學(xué)中工序知識枯燥的紙上談兵的情況，彌補了學(xué)生抽象思維能力不足的能力，符合高職學(xué)生更習(xí)慣于形象思維的特點。隨后教師通過藍(lán)墨云班APP組織有關(guān)工序的課堂知識小測試，檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，95%以上的學(xué)生能正確答案，就此突破了教學(xué)難點，確定了最優(yōu)化的工序，學(xué)生通過工序關(guān)。對于快速通關(guān)的學(xué)生，給以點贊加分獎勵。

2.3.3手機三維編程序(25分鐘)

學(xué)生根據(jù)加工工序，編寫程序。學(xué)生在三維虛擬APP的幫助下查詢加工指令，復(fù)習(xí)加工原理，自主完成編程。三維虛擬APP的使用，解決了傳統(tǒng)學(xué)生在編寫程序時，原理不清晰，指令不規(guī)范的問題。而傳統(tǒng)在紙上寫程序，無法驗證，直接加工，存在安全隱患，也可能造成浪費。使用交互式虛擬仿真軟件模擬加工，在強化規(guī)范操作的同時，可以幫助校正程序。

2.3.4仿真加工校程序(40分鐘)

學(xué)生把自己編好的程序進(jìn)行仿真加工，操作錯誤時軟件會報警并終止操作，給出提示信息，系統(tǒng)提示并扣分，并顯示具體錯誤語句。軟件的使用，就像給每位學(xué)生配備了一對一的教師，及時指出學(xué)生編程的錯誤，防止學(xué)生學(xué)到錯誤的操作而給真實加工帶來隱患。教師組織學(xué)生，分小組解決問題。根據(jù)軟件反饋的錯誤信息，首先組內(nèi)進(jìn)行討論解決，可參考教師事先錄制好的更正各種錯誤的微課。若組內(nèi)無法解決，組長則將問題拍照上傳到班級討論區(qū)，引導(dǎo)其他小組幫忙解決。若組間無法解決，教師則回放錯誤問題，控屏演示講解。并結(jié)合課前預(yù)習(xí)的樣本零件問題，指出錯誤的編程語句將導(dǎo)致零件形狀錯誤。然后總結(jié)此零件編程的要點，保證了所有同學(xué)的程序通過仿真驗證，就此突破程序關(guān)，學(xué)生程序滿分通過軟件的檢驗，解決了教學(xué)重點。隨后教師組織學(xué)生在藍(lán)墨APP上在線進(jìn)行小組互評，教師則對各小組進(jìn)行評價，給予表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生加分獎勵，納入課程考核。有效激發(fā)了學(xué)生的積極性，增強了團(tuán)隊合作意識。

2.3.5真實加工練技能(70分鐘)

進(jìn)入最后一關(guān)，加工關(guān)。學(xué)生進(jìn)入實訓(xùn)中心，接受安全教育。根據(jù)加工工藝，工件材料，毛坯尺寸，借助turning工藝參數(shù)APP，查找推薦值，結(jié)合實際機床性能，分小組確定工藝參數(shù)。Turning工藝參數(shù)APP，解決了傳統(tǒng)學(xué)生缺乏加工經(jīng)驗，而又不會查找繁瑣的機械加工工藝手冊，對加工參數(shù)的選擇有畏難情緒的問題。通過對刀，裝夾，運用已調(diào)整好的程序進(jìn)行加工，可隨時查看微課來輔助操作，教師巡回指導(dǎo)。加工完畢后，學(xué)生檢測零件尺寸，填寫工藝測量報告，并將零件和報告拍照后上傳平臺。

2.3.6成品分析優(yōu)工藝(20分鐘)

教師對比小組結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生討論加工參數(shù)對零件精度的影響?？偨Y(jié)出高精度加工的要點。隨后要求學(xué)生重新加工，優(yōu)化的參數(shù)得到了精度更高的零件。培養(yǎng)了學(xué)生精益求精的工作素養(yǎng)，突破加工關(guān)，解決加工參數(shù)的選擇這個教學(xué)難點。隨后老師對各小組進(jìn)行在線評價，學(xué)生清掃現(xiàn)場，日常維護(hù)。

課后，企業(yè)專家對學(xué)生提交作品進(jìn)行點評。要求學(xué)生上網(wǎng)完成課后習(xí)題，并在線完成作業(yè)，系統(tǒng)評分。預(yù)習(xí)套類零件的加工，同時頭腦風(fēng)暴提出：套類零件的加工跟軸類零件有什么區(qū)別？最后，教師整合課前課中課后評分，包括軟件打分、學(xué)生互評、教師評分和專家評分，表現(xiàn)優(yōu)異的授予“工匠能手”稱號。

2.4 效果與反思

多元分階段全過程的教學(xué)評價，實現(xiàn)了即時正向反饋，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。游戲化團(tuán)隊“闖關(guān)”教學(xué)組織設(shè)計，結(jié)合仿真軟件的反饋功能，巧妙設(shè)計了組內(nèi)、組間互助的教學(xué)環(huán)節(jié), 學(xué)生在反復(fù)的討論、探析中內(nèi)化了知識，鍛煉了解決問題的能力。加工-分析-再加工優(yōu)參數(shù)的教學(xué)設(shè)計，提升了加工技能的同時，培養(yǎng)了學(xué)生精準(zhǔn)，細(xì)致，追求卓越的工匠精神。

3 以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促改的比對分析

傳統(tǒng)的課堂以教師為主體，學(xué)生被動的接受知識，采用終結(jié)式的考試來檢驗教學(xué)成效，不僅學(xué)生的積極性不高，學(xué)習(xí)成果也不佳。通過信息化教學(xué)大賽的成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實踐，基于現(xiàn)代化信息技術(shù)的信息化課堂，學(xué)生滿意度高，教學(xué)成效顯著。其比對分析有以下幾點：

3.1 信息化的課堂，以先進(jìn)的建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)

強調(diào)以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”，學(xué)生的知識和技能是通過教師設(shè)計、學(xué)生參與的教學(xué)活動來自主建構(gòu)的，而不是傳統(tǒng)被老師灌輸?shù)?。在教學(xué)中，更要分析學(xué)生的學(xué)習(xí)背景和性格喜愛等特點來因材施教。教學(xué)設(shè)計應(yīng)符合高職學(xué)生的特點，采用做中學(xué)、情景化、項目化等多種方式，在教學(xué)過程中注重過程評價來激發(fā)學(xué)生興趣，設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)探究來學(xué)習(xí)知識掌握技能。

3.2 信息技術(shù)的合理運用，革新了教學(xué)過程

動畫、微課、移動交互式數(shù)字教材、三維虛擬APP、turning工藝參數(shù)APP豐富了教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，移動課堂教學(xué)輔助軟件實現(xiàn)了即時評價與反饋，交互式虛擬仿真軟件規(guī)范了操作、校正了程序，降低了安全隱患。通過教師的設(shè)計與引導(dǎo)，運用各種信息技術(shù)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生積極探究學(xué)習(xí)，內(nèi)化了知識，教學(xué)過程生動而高效。

3.3 信息化課堂教學(xué)成效顯著

信息化課堂拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)維度，降低了學(xué)習(xí)難度；即時評價激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和積極性，課堂滿意度明顯提高。學(xué)生充分開展自主學(xué)習(xí)、分組學(xué)習(xí)，有效突破了重難點，編程完成率百分之百，加工成品合格率明顯提高。

4 信息技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的幾點思考

4.1 增強信息化意識，提高教師信息化能力

隨著信息技術(shù)越來越深入的滲透到教學(xué)領(lǐng)域，它所顯示的優(yōu)勢也促進(jìn)了高等職業(yè)院校的信息化教學(xué)改革。作為教育前線的教師，應(yīng)該正確樹立對信息化教學(xué)的態(tài)度，增強信息化的意識，主動學(xué)習(xí)和掌握信息技術(shù)，提升自身的信息化能力，實現(xiàn)教育教學(xué)的現(xiàn)代化。

4.2 確定明確的教學(xué)目標(biāo)，合理使用信息技術(shù)

信息技術(shù)服務(wù)于教學(xué)，而非取代教師的主導(dǎo)地位。信息化教學(xué)不是將信息資源堆徹在教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)內(nèi)容不要求，結(jié)果不檢查，讓學(xué)生在大量的信息化資源的海洋中迷失學(xué)習(xí)方向。信息化教學(xué)的核心是教學(xué)設(shè)計，確定清晰的教學(xué)目標(biāo)，正確使用信息技術(shù)是為了突破教學(xué)重難點，解決教學(xué)中的關(guān)鍵問題，優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量。

4.3 以新型的教學(xué)理論指導(dǎo)教與學(xué)的方法，更好的發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢

采用鼠標(biāo)代替粉筆，“電灌”代替”人灌”，動畫和flash取悅學(xué)生的視聽的填鴨式教學(xué)，其本質(zhì)仍然是傳統(tǒng)課堂。而信息技術(shù)的優(yōu)勢必須借助新型的教學(xué)理論與方式才能體現(xiàn)，即以學(xué)生為本的教育理論，采用多元的教學(xué)方法，借助各種信息化資源與手段，引導(dǎo)學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)，合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在這種學(xué)習(xí)體驗中，自主建構(gòu)知識和能力，培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力和自主創(chuàng)新的意識。

4.4 以教學(xué)設(shè)計為核心的信息化教學(xué)，實現(xiàn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合

信息技術(shù)的豐富和多元性，沖擊了教學(xué)的傳統(tǒng)形態(tài)。而過度依賴這些信息化資源和手段的教學(xué)，常常使學(xué)生關(guān)注信息技術(shù)而非教學(xué)的內(nèi)容和目標(biāo)，從而失去了信息化教學(xué)改革的意義。以教師為主導(dǎo)的教學(xué)課堂，教師的教學(xué)設(shè)計才是教學(xué)的關(guān)鍵，直接影響著課堂的教學(xué)質(zhì)量。信息化教學(xué)，教師應(yīng)始終明確自己的主導(dǎo)地位，充分而合理的使用信息技術(shù)，突破傳統(tǒng)教學(xué)中的重難點，解決教學(xué)中的關(guān)鍵問題，使信息技術(shù)服務(wù)于教學(xué)，切勿為了信息化而信息化。以教學(xué)設(shè)計為核心的信息化課堂，才是信息技術(shù)與教學(xué)的深度融合的根本。

4.5 關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，注重多元全過程的反饋與評價

以學(xué)生為主體，關(guān)注學(xué)生在教學(xué)過程中的學(xué)習(xí)情況，利用信息技術(shù)的即時和便捷，實現(xiàn)學(xué)生自評，互評，教師評價，三方位的多元產(chǎn)教學(xué)評價的全過程反饋，密切跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，即時調(diào)整教學(xué)，才能培養(yǎng)高質(zhì)量的技術(shù)技能人才。

5 建構(gòu)主義理論引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)學(xué)習(xí)的思考

通過參加全國職業(yè)院校信息化大賽，將成果普適的應(yīng)用在課堂教學(xué)中，革新了高職教育教學(xué)的教學(xué)理論、教學(xué)方法、教學(xué)過程和教學(xué)評價，取得了較好的教學(xué)效果。運用建構(gòu)主義理論引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)是開展信息化課堂的核心指導(dǎo)思想，教師的教學(xué)觀念應(yīng)實現(xiàn)從“教師為中心”到“學(xué)生為中心”的快速轉(zhuǎn)變，教學(xué)活動的組織與實施都應(yīng)該以學(xué)生的經(jīng)驗感受和學(xué)習(xí)能力為基礎(chǔ)，充分應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，從而真正實現(xiàn)學(xué)生自主建構(gòu)的目標(biāo)，培養(yǎng)新時代需要的高素質(zhì)技能人才。