數(shù)控專業(yè)信息化教學(xué)研究與實(shí)踐

袁華

摘 要：信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，給包括教育領(lǐng)域在內(nèi)的各行各業(yè)帶來了巨大變化。信息化教學(xué)成為提高教學(xué)質(zhì)量的必然選擇。文章在對目前傳統(tǒng)的高職院校數(shù)控專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，以數(shù)控加工編程與操作課程為例，進(jìn)行了信息化教學(xué)的實(shí)踐與探索，取得很好的教學(xué)效果，以期為新時(shí)期專業(yè)課程信息化教學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展提供參考作用。

關(guān)鍵詞：信息化教學(xué)；信息技術(shù)；教學(xué)設(shè)計(jì)；數(shù)控專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2018）05-0091-03

Abstract： The wide application of information technology has brought great changes to all walks of life as well as education. Informationized teaching has become the inevitable choice to improve teaching quality. Based on the analysis of the present traditional situation of the teaching on numerical control specialty in the vocational colleges， takes the programming and operation course of NC machining as an example， practice and exploration of informationized teaching were carried on and obtains good teaching effect， which will provide reference for the innovation and development of informatization teaching of professional curriculum in the new period.

Keywords： informationized teaching； information technology； teaching design； numerical control major

技術(shù)改變生活。信息化時(shí)代已經(jīng)來臨，智能手機(jī)、平板電腦以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，使得人們的學(xué)習(xí)方式發(fā)生了巨大的變化。學(xué)習(xí)已經(jīng)不再局限在課堂上，而變?yōu)橐环N隨時(shí)隨地可以進(jìn)行的行為。在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，學(xué)生擁有各種渠道與方式接近自己想要學(xué)習(xí)的目標(biāo)，相比較而言，在傳統(tǒng)的信息量大的課堂教學(xué)上，學(xué)生學(xué)習(xí)困難，動(dòng)力不足，已經(jīng)很難吸引他們的注意力[1]。因此，利用信息技術(shù)輔助和改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)便成為了一種必然選擇。

一、信息化教學(xué)的基本特征

信息化教學(xué)是以計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通訊設(shè)備等輔助工具連接互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)平臺(tái)為基礎(chǔ)，利用多種方式建立起一個(gè)以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)形式[2]。

信息化教學(xué)可以將抽象的知識(shí)具體化，利用視頻、三維動(dòng)畫、仿真軟件等信息化手段，以一種圖形、聲音、影像以及文字相結(jié)合的方式表達(dá)出來，更加形象生動(dòng)，易于理解，寓教于樂，學(xué)生接收知識(shí)也更加容易，對所學(xué)內(nèi)容印象深刻，從而極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)動(dòng)力，獲得良好的學(xué)習(xí)效果。

信息化教學(xué)不僅可以提供豐富的教學(xué)資源，還可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的五官感受，為學(xué)生提供一個(gè)信息量大，知識(shí)覆蓋面廣的學(xué)習(xí)情境，學(xué)生可以自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容及形式，滿足自己的知識(shí)和技能需求。

二、數(shù)控專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

數(shù)控技術(shù)專業(yè)直接面向工廠及企業(yè)需求，是一個(gè)應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)。數(shù)控專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生思考、發(fā)現(xiàn)問題的能力和實(shí)際操作技能，并針對企業(yè)實(shí)際，為企業(yè)提供高素質(zhì)人才。當(dāng)前，很多高職院校都是采用比較傳統(tǒng)的教學(xué)手段，不可避免地存在以下幾個(gè)方面的問題。

（一）專業(yè)教學(xué)手段明顯滯后于數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展

雖然目前高職院校數(shù)控專業(yè)課程在近幾年進(jìn)行了改革調(diào)整，但是相對數(shù)控加工技術(shù)的快速發(fā)展，專業(yè)教材仍顯陳舊，有關(guān)新技術(shù)新設(shè)備更新內(nèi)容不夠及時(shí)；學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識(shí)、技能與企業(yè)要求有一定差距，到企業(yè)工作后無法獨(dú)立完成崗位任務(wù)；學(xué)校對學(xué)生的實(shí)踐技能培訓(xùn)仍停留在數(shù)控機(jī)床的簡單操作階段，而對相關(guān)的數(shù)控機(jī)床維護(hù)保養(yǎng)、數(shù)控加工工藝等專業(yè)技術(shù)的教學(xué)重視不夠；數(shù)控編程仿真軟件使用力度不夠，學(xué)生對主流機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)不足，對他們畢業(yè)時(shí)在企業(yè)的面試表現(xiàn)造成負(fù)面影響。

（二）傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)效率低、效果差

數(shù)控專業(yè)的加工實(shí)訓(xùn)課一般由2-3位指導(dǎo)教師共同教學(xué)。但因?qū)W生人數(shù)較多，教師在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行現(xiàn)場示范操作講解時(shí)，經(jīng)常會(huì)被學(xué)生層層圍住，而只有靠近老師的學(xué)生才能聽清或看清老師的講解，站得稍遠(yuǎn)的學(xué)生學(xué)習(xí)效果就差強(qiáng)人意，部分無學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)生可能會(huì)因此慢慢放棄學(xué)習(xí)。久而久之，技能操作環(huán)節(jié)兩極分化的現(xiàn)象會(huì)非常嚴(yán)重[3]。

（三）傳統(tǒng)課堂教學(xué)難以解決學(xué)生差異化、個(gè)性化的問題

不同班級(jí)或同一個(gè)班中，由于招生方式、生源地不同以及個(gè)體差異等原因，造成學(xué)生的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)、興趣愛好及動(dòng)手能力等存在很大差異，表現(xiàn)在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生對知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)效果差異較大，而在傳統(tǒng)的課程教學(xué)中，教學(xué)課堂的進(jìn)度無法兼顧每個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況，很難做到因材施教，使得學(xué)生得不到個(gè)性化發(fā)展。

三、數(shù)控專業(yè)課程信息化教學(xué)實(shí)踐研究

根據(jù)前面分析，本文以《數(shù)控加工編程與操作》課程中常用的知識(shí)點(diǎn)“刀具半徑補(bǔ)償”為例，闡述如何進(jìn)行課程教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)課程的信息化教學(xué)。

《數(shù)控加工編程與操作》課程作為數(shù)控技術(shù)專業(yè)的核心課程，是數(shù)控、模具專業(yè)學(xué)生的必修課，涉及的基礎(chǔ)知識(shí)面廣、知識(shí)點(diǎn)相對多，涵蓋了數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)、數(shù)控加工工藝、CAD制圖識(shí)圖等內(nèi)容。在該課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教學(xué)內(nèi)容偏向于專業(yè)理論知識(shí)和抽象的專業(yè)技能，存在學(xué)生不好學(xué)，教師不易教，系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)資源缺乏等問題。

課程的信息化教學(xué)改革首先從學(xué)情分析入手，對所教學(xué)生的知識(shí)掌握程度及學(xué)習(xí)需求有初步了解后，根據(jù)數(shù)控專業(yè)人才培養(yǎng)方案，借助網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，我們決定將教學(xué)過程從課前延伸到課中，并拓展至課后。課前，通過微信與課程平臺(tái)發(fā)布任務(wù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。課中，以課程平臺(tái)為載體，通過動(dòng)畫、視頻、三維仿真軟件等手段完成課程的講授。課后，利用平臺(tái)交流互動(dòng)，拓展提高，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力的目的。

根據(jù)專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合崗位要求，課程從知識(shí)、技能、素質(zhì)三個(gè)方面重新確定了教學(xué)目標(biāo)，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)自覺性以及分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。

針對教學(xué)內(nèi)容，明確課程的教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，將課堂教學(xué)實(shí)施分為創(chuàng)設(shè)情境、示范講解、仿真加工、實(shí)訓(xùn)演練、考核評價(jià)等5個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。在整個(gè)教學(xué)過程中，利用網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)、手機(jī)互動(dòng)APP、動(dòng)畫、微課、三維仿真軟件等信息化的手段和資源，力圖突出教學(xué)重點(diǎn)，破解教學(xué)難點(diǎn)（圖1）。

（一）課前自學(xué)環(huán)節(jié)

課前自學(xué)環(huán)節(jié)里，學(xué)生要根據(jù)自學(xué)任務(wù)對以往知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)回顧，導(dǎo)入新內(nèi)容并預(yù)習(xí)，對學(xué)習(xí)情況進(jìn)行測試，并就相關(guān)疑難問題在課程論壇互動(dòng)交流。教師則創(chuàng)設(shè)單元情境，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行引導(dǎo)與幫助。

教師課前將相關(guān)學(xué)習(xí)資源上傳到云班課程平臺(tái)，并通過微信、手機(jī)云班課平臺(tái)等發(fā)布課前自學(xué)任務(wù)。學(xué)生接收任務(wù)，依照指示打開相應(yīng)課程進(jìn)行預(yù)習(xí)，自學(xué)微課程、電子課本，訪問教學(xué)資源庫，完成課前自學(xué)及課前測驗(yàn)。教師通過手機(jī)云班課教學(xué)平臺(tái)考核模塊中的課前測試，批閱學(xué)生的測驗(yàn)，整理預(yù)習(xí)問題，更新問題庫。對學(xué)生預(yù)習(xí)效果進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，為后續(xù)課堂教學(xué)提供依據(jù)。

課前自學(xué)環(huán)節(jié)通過微課、視頻及網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)提供的課件進(jìn)行學(xué)習(xí)，溫故知新，起到承上啟下的作用，解決了以往自學(xué)不充分，學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)習(xí)積極性不高的難題，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間與空間，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化、差異化的學(xué)習(xí)，為課堂教學(xué)打下良好基礎(chǔ)[4]。

（二） 課中導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)

1. 創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

在課程引入階段，教師介紹某位同學(xué)按照之前所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行編程加工，導(dǎo)致重大加工失誤的案例，從而引入新課。該同學(xué)在加工后測量發(fā)現(xiàn)，整個(gè)工件的長和寬的尺寸出現(xiàn)明顯偏差。為什么會(huì)這樣呢？引入當(dāng)天要學(xué)的內(nèi)容：刀具半徑補(bǔ)償。

2. 動(dòng)畫演示，示范講解

帶著疑問，教師利用觀看刀具動(dòng)畫視頻，進(jìn)行直觀的講解，這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床編程時(shí)將刀具看做一個(gè)刀位點(diǎn)，而編程的坐標(biāo)即是刀具底面的中心點(diǎn)的位置，如果按照零件實(shí)際輪廓編程，將導(dǎo)致一個(gè)刀具直徑值的過切，如圖2所示。

利用動(dòng)畫直觀新穎的演示，配合講解，生動(dòng)形象地將所學(xué)內(nèi)容展示給學(xué)生，可以充分調(diào)動(dòng)他們的視覺、聽覺，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，集中精力理解所學(xué)內(nèi)容。

3. 人機(jī)互動(dòng)，仿真加工

數(shù)控機(jī)床參數(shù)設(shè)置多，操作步驟復(fù)雜。真實(shí)機(jī)床訓(xùn)練成本高，操作不當(dāng)容易導(dǎo)致機(jī)床損壞與誤報(bào)警。為此，我們采用先仿真后實(shí)操的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練方式。

在仿真軟件訓(xùn)練過程中，學(xué)生每人一臺(tái)電腦，教師設(shè)置不同的應(yīng)用場景。讓學(xué)生分別完成簡化編程、粗精加工、凸凹零件的加工等場景下刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)用。在仿真過程中，很多同學(xué)反映不是每個(gè)人都能記清教師的操作步驟。為此，我們錄制了規(guī)范化的機(jī)床操作仿真視頻，而且在每次講解新內(nèi)容時(shí)，對教師電腦進(jìn)行錄屏，并共享視頻文件。就好像身邊有一位教師在指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，“做中學(xué)”有效地幫助學(xué)生掌握重點(diǎn)。

4. 團(tuán)隊(duì)協(xié)作，實(shí)訓(xùn)演練

經(jīng)過前面的仿真練習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了機(jī)床操作及編程技巧，接下來就要仿照工廠生產(chǎn)現(xiàn)場，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作，實(shí)際操作。將學(xué)生分成3人一組，分別擔(dān)任編程員、操作工、檢驗(yàn)員的角色，小組成員分工協(xié)作，共同完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，進(jìn)行課堂小結(jié)。由教師對當(dāng)天的學(xué)習(xí)訓(xùn)練情況進(jìn)行分析點(diǎn)評。隨機(jī)抽取學(xué)生回答要點(diǎn)和流程步驟，教師總結(jié)教學(xué)內(nèi)容。

5. 多元方式，考核評價(jià)

考核與評價(jià)能幫助學(xué)生梳理整合所學(xué)課程內(nèi)容，建立完整的知識(shí)體系，開拓思維。信息化教學(xué)突出了學(xué)習(xí)中的過程評價(jià)以及班級(jí)（小組）成員的自我評價(jià)與相互評價(jià)。因此，課程教學(xué)采用大數(shù)據(jù)支持的多元考核方式，為學(xué)生來自網(wǎng)絡(luò)課程及手機(jī)云班課教學(xué)平臺(tái)記錄的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行階段性、全過程考核評價(jià)（如圖3所示）。具體而言，采用過程評價(jià)與作業(yè)評價(jià)相結(jié)合，教師評價(jià)與學(xué)生評價(jià)相結(jié)合的方式[5]，利用三維仿真軟件對學(xué)生的知識(shí)技能情況進(jìn)行評價(jià)。利用任務(wù)考核評價(jià)表，對學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、生產(chǎn)操作、崗位工作等方面進(jìn)行多角度、全方位的評價(jià)。

（三）課后拓展環(huán)節(jié)

課后，教師布置單元測試，發(fā)起課后討論交流，發(fā)布網(wǎng)上拓展資源。學(xué)生登錄教學(xué)平臺(tái)及課程論壇完成單元測試和課后討論，對感興趣的問題進(jìn)行在線提問。還可以訪問校外拓展資源，通過實(shí)際項(xiàng)目案例，拓展職業(yè)能力。教師可以聯(lián)系資源庫平臺(tái)中的典型企業(yè)專家。邀請他們來校進(jìn)行講課、講座、畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)等工作。通過這些互動(dòng)交流，擴(kuò)大學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍，提升職業(yè)素質(zhì)。

課后拓展環(huán)節(jié)，可以幫助學(xué)生鞏固課堂學(xué)習(xí)成果，開展自主訓(xùn)練，是整個(gè)教學(xué)過程不可或缺的一環(huán)。通過提供的實(shí)際項(xiàng)目案例及拓展資源，學(xué)生可以選擇感興趣的內(nèi)容進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，對他們自主學(xué)習(xí)以及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)有重要作用。

四、信息化教學(xué)的應(yīng)用效果

數(shù)控加工編程與操作課程通過教學(xué)資源的整合與開發(fā)，合理地利用網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)及現(xiàn)代信息技術(shù)，將傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)深度融合，突出了教學(xué)重點(diǎn)，突破了教學(xué)難點(diǎn)，使教學(xué)內(nèi)容貼近崗位實(shí)踐，鍛煉了學(xué)生崗位技能，提升了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，教學(xué)效果顯著提高。綜合考核表明，絕大多數(shù)學(xué)生都達(dá)成預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，信息化教學(xué)有效地提升了他們的知識(shí)水平和專業(yè)技能。

在探索信息化教學(xué)的改革實(shí)踐中，教師要不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提升自身信息技術(shù)水平，將技術(shù)應(yīng)用與理性思考相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)潛能，提高教學(xué)效率，促進(jìn)自身教學(xué)水平更上一層樓。

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