翻轉(zhuǎn)課堂在基于理實(shí)一體化高職數(shù)控課程中的應(yīng)用與實(shí)踐

巴寶蓮 胡宗政 邸韜

(蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

在國(guó)家倡導(dǎo)大力發(fā)展職業(yè)教育的方針下，隨著現(xiàn)代化新型教學(xué)模式的興起，順著課改之風(fēng)，職業(yè)院校鼓勵(lì)并敦促一線教師對(duì)課程的教學(xué)理念、教學(xué)模式等積極探索和實(shí)踐。

數(shù)控技術(shù)作為骨干專業(yè)，數(shù)控編程是核心課程，培養(yǎng)學(xué)生在掌握實(shí)用、夠用的理論知識(shí)基礎(chǔ)上，具備一定的操作機(jī)床、參與生產(chǎn)的崗位技能，同時(shí)具有良好的職業(yè)素養(yǎng)。而《數(shù)控編程與操作》課程的教學(xué)效果很大程度上直接影響專業(yè)目標(biāo)，且該課程整合并融入了多門關(guān)聯(lián)課程的知識(shí)內(nèi)容，后期需學(xué)生進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境按要求完成加工任務(wù)，綜合性、理論及實(shí)踐性均很強(qiáng)。因此，保證良好的教學(xué)效果，努力掙開傳統(tǒng)教學(xué)理念束縛，探索出更為適宜的教學(xué)模式勢(shì)在必行。

1 理實(shí)一體化虛擬、實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合

眾所知周，職業(yè)院校是培養(yǎng)專業(yè)型復(fù)合人才的溫床，是為社會(huì)輸送專業(yè)技能人才的基地。數(shù)控實(shí)訓(xùn)是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的重要環(huán)節(jié)，搭建了很好的實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，要求學(xué)生在實(shí)際加工環(huán)境中動(dòng)手操作數(shù)控機(jī)床、體驗(yàn)真實(shí)加工樂趣，通過反復(fù)演練使其具備一定的專業(yè)技術(shù)和崗位技能。實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)是真實(shí)的切削過程，時(shí)時(shí)存有安全隱患，而且加工環(huán)境易受多方面因素的影響往往比較復(fù)雜，細(xì)小的失誤可能引發(fā)安全事故。任何教學(xué)活動(dòng)安全為先否則等于空談，實(shí)訓(xùn)過程要保證安全，包括有學(xué)生的人身安全、機(jī)床的正常操作及刀具量具的安全使用等。因此，讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)訓(xùn)前一定做好萬全準(zhǔn)備，除過熟練機(jī)床操作、熟知加工流程，定要保證程序編寫無誤。近年來各大職業(yè)院校極力想辦法改善實(shí)訓(xùn)環(huán)境，加大對(duì)數(shù)控設(shè)備方面的資金投入，實(shí)訓(xùn)條件有明顯改觀，盡管如此，由于數(shù)控設(shè)備價(jià)格昂貴，還是無法徹底突破機(jī)床數(shù)目不夠、數(shù)控系統(tǒng)單一的困境。

硬件不足軟件補(bǔ)。充分利用數(shù)控仿真加工技術(shù)和CAD/CAM技術(shù)，為學(xué)生實(shí)訓(xùn)搭建一個(gè)虛擬教學(xué)平臺(tái)，用于完善實(shí)訓(xùn)前準(zhǔn)備。學(xué)生借助軟件技術(shù)通過零件建模、自動(dòng)編程、仿真加工，可進(jìn)一步編輯修改加工程序，強(qiáng)化了動(dòng)手能力，還能培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，滿足學(xué)生差異化、多層次發(fā)展的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了課程教學(xué)理論與實(shí)踐間良好轉(zhuǎn)化。通過實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，即夯實(shí)了理論又提升了專業(yè)技能。

2 翻轉(zhuǎn)課堂模式對(duì)基于理實(shí)一體化數(shù)控課程教學(xué)效果的促進(jìn)

當(dāng)前企、行業(yè)對(duì)數(shù)控專業(yè)人才需求有更高的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)間快速、無縫轉(zhuǎn)接，職業(yè)院校數(shù)控教學(xué)的模式、課堂結(jié)構(gòu)、專業(yè)崗位培養(yǎng)目標(biāo)等都要適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需求。隨著信息技術(shù)應(yīng)用于教育、服務(wù)于課程，與學(xué)科課程有機(jī)結(jié)合、高效整合，有力打開了傳統(tǒng)教學(xué)模式缺口。新型教學(xué)模式百花齊放，傳統(tǒng)教學(xué)“Lecture—Discussion—Homework”經(jīng)典三部曲搖搖欲墜。

理實(shí)一體化的教學(xué)引入翻轉(zhuǎn)課堂，教師發(fā)布課程資源引導(dǎo)學(xué)生課前自學(xué)完成知識(shí)傳遞、課內(nèi)集中討論自學(xué)遇到的各種困惑難題力求知識(shí)吸收和創(chuàng)新應(yīng)用、課后反思總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，從而構(gòu)建出適合本專業(yè)發(fā)展、具有專業(yè)特色的教學(xué)模式。

翻轉(zhuǎn)課堂是較于傳統(tǒng)課堂的逆向教育，以學(xué)生為中心培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)，將大量課堂教授時(shí)間解放出來讓學(xué)生充分思考，在思考的基礎(chǔ)上發(fā)揮批判性、創(chuàng)造性思維。這一過程借助信息技術(shù)手段吸引學(xué)生感官參與認(rèn)知活動(dòng)，化抽象為具體、復(fù)雜變簡(jiǎn)單，課堂內(nèi)容驟然變得豐富生動(dòng)起來。對(duì)教師來講，將課堂講授內(nèi)容制作成微課有了一定挑戰(zhàn)。對(duì)學(xué)生來講，完全以他們?yōu)橹行模n前個(gè)性化自學(xué)、課內(nèi)解惑、深化知識(shí)吸收。翻轉(zhuǎn)課堂為學(xué)生搭建了豐富的資源平臺(tái)和理想的學(xué)習(xí)環(huán)境，符合學(xué)生不同層次、個(gè)體差異的多元化發(fā)展，從而深化了傳統(tǒng)課堂結(jié)構(gòu)的改革。

3 基于理實(shí)一體化《數(shù)控編程與操作》課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式解讀

新型教學(xué)模式倒置了傳統(tǒng)課堂流程，以“平面輪廓零件的數(shù)控加工”項(xiàng)目（銑床模塊項(xiàng)目一）為例任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，選用南京斯沃、MasterCAM軟件和華中數(shù)控銑床。項(xiàng)目零件相關(guān)展示圖如圖1，基于理實(shí)一體化《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課程翻轉(zhuǎn)課堂模式結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.1 課前導(dǎo)學(xué)

教師先期配備資源庫(kù)與學(xué)生共享，任務(wù)要求、任務(wù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)（有具體知識(shí)模塊劃分和重難點(diǎn)說明）、任務(wù)評(píng)價(jià)考核、任務(wù)拓展等以PPT、word形式展示，項(xiàng)目一零件的建模步驟、切削刀路設(shè)置過程、后置處理方法及斯沃仿真機(jī)床操作、工件加工等各環(huán)節(jié)建議逐一制作成通用視頻文件，同時(shí)搜集企業(yè)生產(chǎn)前沿新知識(shí)新技術(shù)供學(xué)生自學(xué)外引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。通過課程資源的學(xué)習(xí)，學(xué)生在虛擬教學(xué)環(huán)境里，運(yùn)用斯沃仿真技術(shù)和MasterCAM軟件對(duì)項(xiàng)目一零件進(jìn)行建模、刀路設(shè)置和仿真切削加工，模擬機(jī)床實(shí)際操作，完成第一次知識(shí)儲(chǔ)備。以上這些工作在課前完成，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性要有保證，而且如何有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，是每一位教師自始至終緊握的目標(biāo)。

圖1 項(xiàng)目零件相關(guān)展示圖

3.2 課內(nèi)探習(xí)

著重對(duì)學(xué)生自學(xué)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的疑難問題展開討論，并由教師講授平面輪廓特征零件銑削加工的重難點(diǎn)知識(shí)。介紹項(xiàng)目一零件手工、自動(dòng)編程特點(diǎn)，闡述刀具半徑、長(zhǎng)度補(bǔ)償概念和輪廓銑削中引入的意義，詳細(xì)說明G41、G42、G40和G43、G44、G49數(shù)控代碼的編程應(yīng)用，以及項(xiàng)目一零件在X、Y方向銑削及Z向分層銑削的特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)子程序編寫、調(diào)用和M98、M99數(shù)控代碼的編程應(yīng)用。同時(shí)解析華中數(shù)控銑床操作要領(lǐng)及專業(yè)、崗位核心技能，完成學(xué)生的二次知識(shí)儲(chǔ)備。對(duì)項(xiàng)目一零件數(shù)控加工進(jìn)行工藝分析，借助虛擬教學(xué)平臺(tái)反復(fù)優(yōu)化參數(shù)設(shè)置、刀具路徑生成，驗(yàn)證、編輯和修改程序，經(jīng)過分組討論、組間比較、教師裁定進(jìn)一步優(yōu)化加工方案，為實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)做好充分準(zhǔn)備。期間通過師生、生生探討，調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極參與意識(shí)，同時(shí)促進(jìn)了組員間相互協(xié)作與交流，使得問題越辯越明、思路愈加清晰，利于學(xué)生拓展視野、提高判斷力和對(duì)知識(shí)體系的架構(gòu)。進(jìn)入實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，可以有效規(guī)避好些不必要的失誤進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。學(xué)生小組按要求完成項(xiàng)目一零件的編程、機(jī)床加工，通過零件檢測(cè)、成果對(duì)比等進(jìn)行任務(wù)評(píng)價(jià)、考核，做一次深刻的課內(nèi)小結(jié)。

圖2 《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課程翻轉(zhuǎn)課堂模式結(jié)構(gòu)

利用虛擬、實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件，引入先進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂理念，曾經(jīng)課堂上大量時(shí)間用于教師講授、演示的現(xiàn)象變少了，更多的是學(xué)生質(zhì)疑、師生探討共求進(jìn)步的雙邊教學(xué)活動(dòng)如火如荼的生動(dòng)畫面，變革了師生角色，充分體現(xiàn)出以學(xué)生為中心。這一新型教學(xué)模式切實(shí)很大程度上提高了課堂效率。

3.3 課后反思

這一環(huán)節(jié)主要對(duì)本次項(xiàng)目任務(wù)的實(shí)施及完成做一反思和總結(jié)，總結(jié)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等，反思教師、學(xué)生出現(xiàn)的問題和有效的解決途徑。

4 結(jié)論

基于理實(shí)一體化翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，對(duì)高職院?！稊?shù)控編程與操作》課程非常適合。虛擬教學(xué)平臺(tái)仿真了逼真的加工環(huán)境，無破壞、低成本，可控、可重復(fù)性高，學(xué)生在課前自學(xué)、課內(nèi)教師的指導(dǎo)下能夠反復(fù)演練；實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)則為學(xué)生提供了一個(gè)鞏固操作技能、展現(xiàn)自我和實(shí)踐自我的舞臺(tái)；翻轉(zhuǎn)課堂有效提高了學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)手段分析、解決生產(chǎn)中實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)了創(chuàng)新探索意識(shí)、樹立了團(tuán)隊(duì)協(xié)作、互助友愛、責(zé)任感、榮譽(yù)感等良好的職業(yè)素養(yǎng)。