信息化教學(xué)在中職數(shù)控車床編程與操作課程中的運(yùn)用

鐘少佳

[摘? ? ? ? ? ?要]? 目前中職數(shù)控車床編程與操作課程教學(xué)存在枯燥乏味、理論抽象、實(shí)訓(xùn)無(wú)趣等問題，導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)，從而形成“無(wú)效”課堂。如何提高教學(xué)有效性？信息化教學(xué)使教學(xué)直觀形象，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的感染力，提高教學(xué)有效性。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐就如何在數(shù)控車床編程與操作課程中運(yùn)用信息化教學(xué)進(jìn)行了探究。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 數(shù)控車床編程與操作;信息化教學(xué);有效性

[中圖分類號(hào)]? G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）11-0150-03

科技改變生活，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等一些信息技術(shù)不斷改變著人們的工作和生活。而今，網(wǎng)絡(luò)課程、微課、信息化教學(xué)平臺(tái)等新型信息技術(shù)不斷與各種教學(xué)模式相融合，隨著信息化技術(shù)與課程的不斷深入整合，教師的信息化教學(xué)能力日益重要，它對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)都具有重要意義。信息化的教學(xué)使學(xué)生學(xué)習(xí)突破時(shí)空限制，學(xué)生可以充分利用碎片化的時(shí)間自主學(xué)習(xí)，還可以利用學(xué)習(xí)資源去拓展內(nèi)容的深度和廣度，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，利用信息化技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)課堂有效性。

一、信息化教學(xué)的概述

（一）教育信息化

教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》中指出，教育信息化的核心內(nèi)容是教學(xué)信息化。信息化環(huán)境下的教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，具有教學(xué)方法更加靈活多樣、教學(xué)地點(diǎn)不局限、互動(dòng)手段多樣化、教學(xué)資源多元化等優(yōu)點(diǎn)。

（二）教學(xué)信息化與信息化教學(xué)

教學(xué)信息化，是指以現(xiàn)代教學(xué)理念、學(xué)習(xí)理念為指導(dǎo)，以信息技術(shù)為支持，應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)方法的新教學(xué)體系。信息化教學(xué)不是簡(jiǎn)單地利用計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、投影來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)的過(guò)程，而是借助各種信息化設(shè)備與技術(shù)來(lái)提高教學(xué)效率，讓學(xué)習(xí)內(nèi)容更貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求的過(guò)程。

信息化教學(xué)，是指根據(jù)信息的傳遞方式和學(xué)生對(duì)知識(shí)信息加工的過(guò)程，充分利用信息化教學(xué)手段，在教師的組織與指導(dǎo)下，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性的教學(xué)活動(dòng)結(jié)構(gòu)框架和活動(dòng)程序。

（三）信息化教學(xué)的理論基礎(chǔ)

信息化教學(xué)模式是建立在建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)之上的，其學(xué)習(xí)環(huán)境包含情景、協(xié)作、會(huì)話和意義建構(gòu)四個(gè)要素。信息化環(huán)境下的教學(xué)模式是根據(jù)信息時(shí)代對(duì)人才素質(zhì)培養(yǎng)的要求，以素質(zhì)教育理念和新課程改革精神為指導(dǎo)，以現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，以信息技術(shù)為支持，從教學(xué)模式創(chuàng)新的角度，主動(dòng)回應(yīng)了信息化社會(huì)對(duì)教育教學(xué)提出的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。信息化環(huán)境下的教學(xué)既是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的繼承，同時(shí)也是對(duì)技術(shù)環(huán)境下教學(xué)新模式的探索與建構(gòu)過(guò)程，是各類教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)成分與技術(shù)應(yīng)用條件之間的“整合”過(guò)程。

二、數(shù)控專業(yè)課程的現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)是一門實(shí)操性很強(qiáng)的課程，是加工制造行業(yè)中相當(dāng)重要的組成部分，數(shù)控專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生大部分從事基礎(chǔ)的制造業(yè)，直接面向工廠及企業(yè)需求。根據(jù)對(duì)本地相關(guān)企業(yè)的走訪，歸納了企業(yè)對(duì)數(shù)控專業(yè)學(xué)生的要求，我們制訂了數(shù)控專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和發(fā)現(xiàn)問題的能力，熟練操作數(shù)控車床，并根據(jù)企業(yè)實(shí)際需要培養(yǎng)合適的人才。但很多課堂還是采用比較傳統(tǒng)的教學(xué)方法，不可避免地存在以下幾方面的問題。

（一）教學(xué)手段適應(yīng)不了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展速度

數(shù)控技術(shù)是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化制造業(yè)的核心，也是實(shí)現(xiàn)2025年中國(guó)制造重要的一環(huán)。產(chǎn)教融合是當(dāng)今職業(yè)教育的大方向，學(xué)校對(duì)學(xué)生的技能培訓(xùn)實(shí)踐仍停留在數(shù)控機(jī)床的簡(jiǎn)易操作和加工簡(jiǎn)單的工件階段，明顯不符合企業(yè)對(duì)人才的需求。而且對(duì)相關(guān)的數(shù)控機(jī)床維護(hù)與保養(yǎng)、數(shù)控技術(shù)加工工藝等專業(yè)技術(shù)的教學(xué)重視不夠，數(shù)控編程仿真和相關(guān)軟件（如CAXA，CAM）等使用力度不夠，學(xué)生對(duì)工廠使用的主流機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不足，以上種種都是用人單位反饋回來(lái)的信息。

（二）傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)效率較低，效果較差

一般的數(shù)控實(shí)訓(xùn)課，都是由2～3位實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師在車間共同教學(xué)，面對(duì)眾多的學(xué)生，教師在車間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)示范操作時(shí)，常常會(huì)被學(xué)生一窩蜂地圍住，而只有靠近機(jī)床的學(xué)生才能聽清或看清老師的示范，站得稍遠(yuǎn)的學(xué)生學(xué)習(xí)效果肯定不太理想，而數(shù)控技術(shù)又是環(huán)環(huán)相扣，部分對(duì)自己要求不高的學(xué)生會(huì)慢慢放棄，幾次課下來(lái)，兩極分化就會(huì)很嚴(yán)重。

（三）教師容易忽略學(xué)生的差異性，導(dǎo)致難以因材施教

每位學(xué)生都是獨(dú)立的個(gè)體，同一個(gè)班級(jí)的學(xué)生來(lái)自五湖四海，他們生源地不同以及存在個(gè)體差異，傳統(tǒng)課堂教師沒有注意到學(xué)生的差異性，隨著知識(shí)點(diǎn)的深入，學(xué)生接受能力的差異就慢慢顯露出來(lái)。以讀零件圖為例，制圖和機(jī)加工學(xué)得好的學(xué)生很快能標(biāo)出零件圖的基點(diǎn)坐標(biāo)以及簡(jiǎn)單整理加工工藝，基礎(chǔ)差的學(xué)生連找出基點(diǎn)都困難，因此在傳統(tǒng)的課程教學(xué)中，教學(xué)課堂的進(jìn)度無(wú)法兼顧每個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況，很難做到因材施教，學(xué)生得不到個(gè)性化發(fā)展。

三、信息化教學(xué)模式在數(shù)控編程課中的實(shí)施

根據(jù)前面的分析，下面闡述如何對(duì)數(shù)控車床編程與操作進(jìn)行課程教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)課程的信息化教學(xué)。

（一）建設(shè)信息化教學(xué)平臺(tái)，拓寬學(xué)習(xí)空間

我校與超星集團(tuán)合作，搭建了超星“學(xué)習(xí)通”信息化平臺(tái)。平臺(tái)可以上傳各種課程資源，如PPT、微課、習(xí)題等，供學(xué)生提前學(xué)習(xí)，學(xué)生只要登錄平臺(tái)，加入相應(yīng)班級(jí)后，隨時(shí)隨地就能學(xué)習(xí)。如圖1所示，學(xué)生通過(guò)觀看導(dǎo)入視頻，會(huì)思考刀具為什么能準(zhǔn)確加工出相應(yīng)的輪廓，那么教師就能順利引導(dǎo)出該章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容——對(duì)刀。據(jù)學(xué)生反映，他們更喜歡碎片化的學(xué)習(xí)，因?yàn)椴辉偈軙r(shí)間和地域的限制。上課過(guò)程中，學(xué)習(xí)通提供了很多有趣的功能，如簽到、搶答、選人、直播等功能，不失趣味性，可以讓學(xué)生更專注于課堂。課后可以布置作業(yè)，班級(jí)也提供類似微信群的功能，讓學(xué)生討論問題，與教師互動(dòng)。信息化平臺(tái)的使用使資源可以被保留下來(lái)，加上智能手機(jī)的普及、網(wǎng)絡(luò)的提速，學(xué)生容易做到溫故知新。網(wǎng)絡(luò)資源的共享，解決了以往學(xué)生目標(biāo)不明確、學(xué)習(xí)熱情不高的難題，碎片化學(xué)習(xí)模式拓展了學(xué)生學(xué)習(xí)的空間，時(shí)間更加自由，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化、差異化的學(xué)習(xí)，為提高課堂的有效性打下良好的基礎(chǔ)。

（二）校企共建教學(xué)資源，教學(xué)項(xiàng)目訂單化

即將實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”，對(duì)職業(yè)教育提出了要深化產(chǎn)教融合的要求。產(chǎn)教融合是職業(yè)教育的重要環(huán)節(jié)，是職業(yè)教育與其他教育形式區(qū)別的重要特征。2018年9月，我校與廣州市濤豐機(jī)械設(shè)備有限公司進(jìn)行校企合作，該企業(yè)是我區(qū)一家民營(yíng)企業(yè)，主要從事數(shù)控加工，我校數(shù)控專業(yè)教師隨時(shí)可以下企業(yè)學(xué)習(xí)管理和生產(chǎn)，企業(yè)會(huì)提供部分訂單到我校數(shù)控車間，讓學(xué)生動(dòng)手加工，經(jīng)改制可以作為教學(xué)資源。

以“階梯軸的加工”教學(xué)項(xiàng)目為例，項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生能寫出工件的加工工藝和正確使用G01指令。從企業(yè)提供的訂單里，其中有圖2軸承軸的加工，與教材的項(xiàng)目接近，于是使用企業(yè)的訂單工件取代教材的項(xiàng)目，分小組去完成加工任務(wù)，在不改變教學(xué)目標(biāo)的情況下，制訂了以下的教學(xué)任務(wù)。

1.分析圖紙，制訂加工工藝;

2.標(biāo)出圖紙中需要加工的基點(diǎn)坐標(biāo);

3.編寫程序，并用仿真加工驗(yàn)證程序;

4.首件試切，小組間相互做質(zhì)量檢測(cè);

5.經(jīng)驗(yàn)分享，拓展課程。

任務(wù)1通過(guò)“學(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺(tái)讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)，明確教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以相互討論和上網(wǎng)搜索相關(guān)知識(shí)，完成任務(wù)。任務(wù)2在課堂上利用搶答的形式，通過(guò)推送基點(diǎn)坐標(biāo)的填空題，讓學(xué)生之間競(jìng)賽，增加課堂的趣味性。任務(wù)3是重點(diǎn)，學(xué)生是否掌握G01指令，從仿真和程序中就能反映出來(lái)，教師要觀察每組完成情況并記錄存在的問題。任務(wù)4是難點(diǎn)，需要學(xué)生注意安全規(guī)范生產(chǎn)以及克服加工時(shí)的畏難心理。質(zhì)量檢測(cè)是讓學(xué)生能規(guī)范、正確地使用量具，體驗(yàn)崗位。任務(wù)5是讓做得好的小組分享加工經(jīng)驗(yàn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，教師則作出點(diǎn)評(píng)，并拓展課程任務(wù)，例如如何簡(jiǎn)化G01指令，以及優(yōu)化程序，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)等。這樣的教學(xué)資源貼近生產(chǎn)，從資源建設(shè)上實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)縫對(duì)接。

（三）善用仿真軟件教學(xué)，促進(jìn)做中學(xué)

仿真軟件應(yīng)用不僅僅是一種新的信息化教學(xué)手段，它是將理論與實(shí)踐相結(jié)合的新教學(xué)方法，在數(shù)控教學(xué)中合理運(yùn)用數(shù)控仿真軟件，會(huì)收到事半功倍的教學(xué)效果。

職中的學(xué)生普遍基礎(chǔ)較差，理解能力不強(qiáng)，而數(shù)控編程的理論知識(shí)較為抽象，對(duì)學(xué)生的想象力有較高的要求，傳統(tǒng)教學(xué)方式會(huì)讓學(xué)生感到枯燥乏味，從而產(chǎn)生厭學(xué)的心理。他們喜歡動(dòng)手操作，但數(shù)控機(jī)床價(jià)格較為昂貴，學(xué)校從教學(xué)成本考慮，不會(huì)購(gòu)置太多數(shù)控機(jī)床。使用數(shù)控仿真軟件很好地解決了數(shù)控設(shè)備少、實(shí)習(xí)學(xué)生多的現(xiàn)狀。應(yīng)用數(shù)控仿真軟件，使很多抽象的概念更生動(dòng)和直觀，例如對(duì)刀、刀具路徑與程序驗(yàn)證等。使用仿真軟件，可以直觀地看到操作過(guò)程，學(xué)中做，做中學(xué)，這樣能夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。從使用仿真前后的數(shù)據(jù)對(duì)比，大致發(fā)現(xiàn)，有70%左右的學(xué)生使用仿真技能把指令的走刀和參數(shù)掌握，傳統(tǒng)講授的比例只有30%左右。

有這樣的一個(gè)教學(xué)案例，講述“試切法對(duì)刀”教學(xué)項(xiàng)目的時(shí)候，仿真軟件就有著傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。沒有仿真的情況下，以前講述試切法對(duì)刀的過(guò)程，即使配合PPT、錄像的講解，學(xué)生對(duì)試切法對(duì)刀的步驟還是一知半解，更難理解對(duì)刀的意義。使用數(shù)控仿真軟件，教師可以通過(guò)投屏分解試切法對(duì)刀的每個(gè)步驟，跟學(xué)生詳細(xì)解釋試切工件的端面是找刀具與Z軸之間的基準(zhǔn)，試切外圓是找刀具與X軸之間的基準(zhǔn)，細(xì)致直觀地講述每步的意義，學(xué)生只需要緊跟教師的步驟，邊操作邊結(jié)合教師的講解，很快就能把對(duì)刀的知識(shí)點(diǎn)掌握，真正做到事半功倍。

因此，通過(guò)仿真教學(xué)，讓學(xué)生達(dá)到要求后再進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，不僅能有效地降低數(shù)控實(shí)訓(xùn)的危險(xiǎn)性，學(xué)生還可以通過(guò)仿真軟件熟悉數(shù)控機(jī)床操作面板，驗(yàn)證編寫的程序，也可以嘗試創(chuàng)新加工工藝，綜合提高學(xué)生的數(shù)控編程能力，同時(shí)也減少了零件的報(bào)廢率。相對(duì)于“填鴨式”這種老套的教學(xué)方法，采用這種教學(xué)手段，學(xué)生在課堂中實(shí)實(shí)在在地掌握了知識(shí)，而且在有限的實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源中保證了安全，提高了學(xué)習(xí)效率，從而實(shí)現(xiàn)了有效教學(xué)。

（四）巧用信息化手段，攻克實(shí)訓(xùn)難點(diǎn)

雖然仿真能讓學(xué)生在安全的環(huán)境下完成知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，但到了車間真正的實(shí)訓(xùn)會(huì)面對(duì)真正的難點(diǎn)。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，仿真的加工環(huán)境是近乎零誤差的，實(shí)際加工是不可能的，學(xué)生會(huì)遇到精度控制、同軸度誤差、螺紋誤差等問題，而這些問題恰恰是數(shù)控加工中學(xué)生最需要掌握的技能點(diǎn)。文章前面提到，車間的實(shí)訓(xùn)教學(xué)會(huì)因?yàn)橹笇?dǎo)教師的演示不能滿足所有學(xué)生同時(shí)參與，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)效果差，微課的使用在一定程度上彌補(bǔ)這方面的缺失，但不能解決某些需要實(shí)時(shí)演示才能完成的知識(shí)點(diǎn)。

下面以加工企業(yè)訂單工件“螺紋軸”為例，探究信息化在實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用。

從圖紙（見圖3）中可以看出，加工螺紋軸的難點(diǎn)是中間那段長(zhǎng)螺紋的加工以及同軸度的控制。加工好左右兩端后用一夾一頂?shù)姆椒庸ぶ虚g的螺紋，加工前先要打表找正控制同軸度，雖然錄制了微課，但學(xué)生實(shí)際操作時(shí)還是無(wú)從下手。以往教師會(huì)現(xiàn)場(chǎng)演示，由于場(chǎng)地限制，能近距離觀察細(xì)節(jié)的學(xué)生寥寥無(wú)幾，效率非常低。采用超星“學(xué)習(xí)通”信息化平臺(tái)的直播功能可以很好地解決這一難題，學(xué)生打開超星App點(diǎn)擊直播就能觀看教師的操作演示，教師也可以連接多媒體，把直播投屏，現(xiàn)場(chǎng)講解。這個(gè)直播功能還有個(gè)好處是能保存直播內(nèi)容，學(xué)生能隨時(shí)復(fù)習(xí)視頻的內(nèi)容。微課在數(shù)控加工中能解決很多理論性的知識(shí)點(diǎn)，但在實(shí)際操作中需要學(xué)生親身去感受才能有更深的體會(huì)，例如螺紋的加工，微課可以教學(xué)生如何修改刀補(bǔ)，如何進(jìn)刀，學(xué)生照搬可能會(huì)成功，但更容易修改的量過(guò)大，導(dǎo)致螺紋報(bào)廢。直播前，可以先讓學(xué)生去親身拿螺母試螺紋的松緊度，再結(jié)合老師直播修改參數(shù)，方法是固定的，參數(shù)修改的值是需要根據(jù)實(shí)際去判斷的，教師要著重培養(yǎng)學(xué)生的思考與分析能力。

四、實(shí)施效果與存在問題

（一）實(shí)施效果

1.信息化手段助學(xué)生輕松攻破重難點(diǎn)

課堂中融入信息化手段，可以把數(shù)控技術(shù)中比較抽象的知識(shí)點(diǎn)可視化，化抽象為形象。中職學(xué)生喜歡新鮮事物，信息技術(shù)能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。信息化課堂教學(xué)改變他們的上課形式，摒棄枯燥的傳統(tǒng)教學(xué)，教學(xué)重難點(diǎn)以生動(dòng)趣味的形式得以突破，讓他們主動(dòng)參與課堂，課堂氛圍有了，學(xué)習(xí)能力提高了。

2.解決產(chǎn)教脫離的問題，做到產(chǎn)教融合

“學(xué)數(shù)控是做什么的？”這個(gè)問題，無(wú)論教師解釋得再透徹，不如拿出實(shí)際的產(chǎn)品更直觀。學(xué)生明白學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)以后能從事的崗位，一線工人還是產(chǎn)品設(shè)計(jì)總監(jiān)由個(gè)人的技術(shù)水平?jīng)Q定，糾正“學(xué)數(shù)控等于做藍(lán)領(lǐng)”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，校企合作有針對(duì)性地解決了“理論與實(shí)踐、學(xué)習(xí)與就業(yè)”相脫離的困境。

（二）存在的問題

信息化教學(xué)在實(shí)施過(guò)程中，還會(huì)遇到一些困難，信息化教學(xué)需要大量?jī)?yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，而教學(xué)資源的收集和積累是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的教學(xué)活動(dòng)，校企合作一年多，提供的產(chǎn)品未能全面覆蓋學(xué)生所需要掌握的數(shù)控技術(shù)，這需要教師不斷去其他企業(yè)尋找資源，需要大量的時(shí)間和精力去完成。還有在課堂上如何合理使用信息化手段去掌控課堂，不能為了“信息化而信息化”，學(xué)生對(duì)智能設(shè)備的使用應(yīng)該有個(gè)度，這些都是在今后的教學(xué)過(guò)程中需要思考解決的。

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編輯 原琳娜