“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下本科數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與實(shí)踐

張寧 袁方方 王象磊

摘要：信息化為當(dāng)前教育發(fā)展帶來了千載難逢的機(jī)遇，“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，要更新教育教學(xué)理念，改革傳統(tǒng)教學(xué)方法，構(gòu)建新型教學(xué)模式。數(shù)控車實(shí)訓(xùn)是煙臺大學(xué)《工程訓(xùn)練—先進(jìn)制造實(shí)踐》課程的重要組成部分，本文分析了我校以往數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問題，探討了數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革思路和具體實(shí)踐過程，并總結(jié)了實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐表明，“四課堂”模式提高了學(xué)生的課堂參與度和動手操作能力，教學(xué)質(zhì)量得到顯著提升。

Abstract： Informatization has brought a golden opportunity to the development of modern education. In the era of "Internet+"， we should renew our educational and teaching ideas， and reform traditional teaching methods， as well as constructing a new teaching model. CNC lathe practical training is an important part of <Engineering Training - Advanced Manufacturing Practice>course in Yantai University. This paper analyzes the problems existing in the teaching of CNC lathe practical training in our school during the past lessons， and discusses the reform ideas and concrete practice process of CNC lathe practical training teaching. This paper also summarizes the experience of practical teaching reform. The practice indicates， "Four Classes" mode helps improve students&apos; class participation and hands-on skills， while the teaching quality has been significantly improved as well.

關(guān)鍵詞：本科;數(shù)控車;實(shí)訓(xùn)教學(xué);互聯(lián)網(wǎng)

Key words： undergraduate;courseCNC;lathepractical teaching;internet

中圖分類號：G420? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）19-0241-02

0? 引言

信息技術(shù)在教育領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，從“粉筆+黑板”到“試卷油印機(jī)+老式幻燈投影儀”到“電子課件+計(jì)算機(jī)”再到虛擬仿真教學(xué)平臺，信息技術(shù)正在改變傳統(tǒng)教育的生態(tài)，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的迅猛發(fā)展，已經(jīng)引起教學(xué)模式的變革，開啟了教育的新時(shí)代[1]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”為學(xué)生提供了多樣的學(xué)習(xí)工具、廣泛的學(xué)習(xí)場所和豐富的教學(xué)資源，學(xué)生獲取知識的途徑已經(jīng)不局限于課堂教學(xué)[2]。人機(jī)互動軟件、虛擬仿真軟件等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，不僅促使教學(xué)模式、學(xué)習(xí)場所發(fā)生了明顯變化，同時(shí)也促進(jìn)教育理念的更新。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)信息化也成為必然發(fā)展趨勢，教學(xué)的表現(xiàn)形式也向著多樣化、形象化、互動化的方向發(fā)展。數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革應(yīng)以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為核心，依據(jù)不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)情特點(diǎn)，細(xì)化分層次教學(xué)內(nèi)容，建立線上線下學(xué)習(xí)模式，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。

1? 數(shù)控車實(shí)訓(xùn)“四課堂”模式的構(gòu)建

《工程訓(xùn)練》是理工科學(xué)生通識必須課程，是實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。在工廠化的實(shí)訓(xùn)環(huán)境中，通過教師現(xiàn)場示范教學(xué)、線上虛擬仿真教學(xué)，學(xué)生動手完成一系列的工程訓(xùn)練項(xiàng)目，獲取現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝過程的基本知識，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神。煙臺大學(xué)工程訓(xùn)練課程根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，開設(shè)了工程通識、工程實(shí)踐基礎(chǔ)、工程綜合實(shí)踐和先進(jìn)制造實(shí)踐4個(gè)實(shí)訓(xùn)單元，數(shù)控車實(shí)訓(xùn)是先進(jìn)制造實(shí)踐的重要項(xiàng)目之一。

以往的數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要存在教師講授時(shí)間長、學(xué)生上機(jī)操作時(shí)間短，教學(xué)活動形式單一、學(xué)生課堂參與度差，學(xué)生鉆研精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)不足等問題[3]。為了解決數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的一系列問題，切實(shí)提升教學(xué)質(zhì)量，工程實(shí)訓(xùn)中心調(diào)整數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)訓(xùn)”教育優(yōu)勢，將實(shí)訓(xùn)教學(xué)步驟改為“掌握原理、編寫程序、虛擬仿真、上機(jī)操作”，確定了“推送在線資源、講授基礎(chǔ)知識、虛擬仿真體驗(yàn)、車床實(shí)際操作”教學(xué)方式，初步構(gòu)建了“基礎(chǔ)知識課堂、虛擬仿真課堂、實(shí)例加工課堂、網(wǎng)絡(luò)答疑課堂”一體貫通、無縫對接、逐層遞進(jìn)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)“四課堂”模式（如圖1所示）。

2? 數(shù)控車實(shí)訓(xùn)“四課堂”模式的應(yīng)用

2.1 差異化教學(xué)，構(gòu)建“基礎(chǔ)知識課堂”

針對不同專業(yè)背景學(xué)生的學(xué)情特點(diǎn)，數(shù)控車實(shí)訓(xùn)開設(shè)12學(xué)時(shí)（機(jī)械類）、8學(xué)時(shí)（近機(jī)械類）及4學(xué)時(shí)（非機(jī)械類）課程，基礎(chǔ)知識課堂主要講授數(shù)控車床基礎(chǔ)知識和編程基礎(chǔ)知識。為滿足不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，實(shí)訓(xùn)教師精心篩選、整理和重構(gòu)教學(xué)資源，將知識“碎片化”處理，讓問題更聚焦、主題更突出;通過班級QQ群推送課程資料，方便學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)及課后復(fù)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。教師精細(xì)講解知識、精選課后習(xí)題、精心引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，建立了“以任務(wù)為主導(dǎo)，以項(xiàng)目為主線，以基礎(chǔ)知識為出發(fā)點(diǎn)”的學(xué)習(xí)平臺。教師還鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)揮創(chuàng)造力，自己設(shè)計(jì)零件，編寫加工程序。通過基礎(chǔ)知識課堂，學(xué)生理解了數(shù)控車床加工的原理，能夠按照零件圖紙編寫出加工程序。

2.2 沉浸式學(xué)習(xí)，共享“虛擬仿真課堂”

為讓學(xué)生最大程度體驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)場感，熟悉數(shù)控車床操作，防止編程錯(cuò)誤和誤操作對設(shè)備造成損壞，工程實(shí)訓(xùn)中心引入數(shù)控模擬機(jī)和VR教學(xué)云平臺開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作。VR教學(xué)云平臺體現(xiàn)“三維可視化”的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)教師教學(xué)、學(xué)生實(shí)訓(xùn)兩位一體，教師在線演示設(shè)備的操作方法及零件的加工過程，學(xué)生線上操作虛擬設(shè)備，當(dāng)操作步驟發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)自動提示，指引學(xué)生正確操作。數(shù)控模擬機(jī)真實(shí)還原數(shù)控車床操作界面，學(xué)生利用VR教學(xué)云平臺熟悉虛擬設(shè)備操作之后，通過模擬機(jī)熟練車床的操作流程，模擬加工零件，降低實(shí)訓(xùn)操作中的失誤，減少人身傷害。虛擬仿真顛覆傳統(tǒng)的教學(xué)模式，讓教師從“現(xiàn)場操作”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬€上操作”，讓學(xué)生從“聽得懂”轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱吹臅薄澳懿僮鳌?，從“觀摩教師操作”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?shí)際動手操作”。通過虛擬仿真課堂，學(xué)生熟練了車床的操作流程，能夠通過數(shù)控模擬機(jī)導(dǎo)入編程程序并完成零件的加工。

2.3 準(zhǔn)工廠體驗(yàn)，夯實(shí)“實(shí)例加工課堂”

學(xué)生完成前兩個(gè)階段的學(xué)習(xí)之后，進(jìn)入實(shí)訓(xùn)車間操作數(shù)控車床，以小組協(xié)作的方式完成零件加工。實(shí)訓(xùn)車間的工作情景、文化氛圍和管理模式模擬工廠，運(yùn)用企業(yè)的管理方法使實(shí)訓(xùn)車間管理規(guī)范化、科學(xué)化。教師首先結(jié)合事故案例，給學(xué)生講授安全注意事項(xiàng)，讓學(xué)生緊繃安全操作之弦;其次講解工件、刀具的裝夾方法，對刀操作，并指出實(shí)際操作和虛擬仿真的不同之處;最后讓學(xué)生自主鍵入程序，完成零件的加工。教師還給學(xué)生普及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷史及在日常生活中的應(yīng)用，講解毫厘之差在人類發(fā)展史上造成事故的案例，展望數(shù)控技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。學(xué)生了解數(shù)控技術(shù)對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的巨大推動作用，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚。通過實(shí)例加工課堂，學(xué)生能夠掌握數(shù)控車床加工零件的方法，能夠?qū)⒊绦蜴I入車床完成零件的加工。

2.4 互動式問答，活躍“網(wǎng)絡(luò)答疑課堂”

為解答學(xué)生的疑問，工程實(shí)訓(xùn)中心在學(xué)期末開展線上視頻答疑課程。答疑課之前，教師與學(xué)生積極溝通，匯總學(xué)生疑問較多的知識點(diǎn)，提前制作答疑PPT，并上傳至QQ群，學(xué)生提前根據(jù)PPT講稿復(fù)習(xí)前期知識點(diǎn)。視頻答疑課程在騰訊會議客戶端進(jìn)行，針對學(xué)生反饋的問題，教師一一講解，化解學(xué)生心中的疑惑;針對工程訓(xùn)練報(bào)告中的問題，教師做出深入細(xì)致的解答。在互動環(huán)節(jié)中，課堂氣氛達(dá)到高潮，師生暢談實(shí)訓(xùn)課程，學(xué)生不僅積極提問課程知識點(diǎn)，還向教師提出課程的合理化建議。

3? 經(jīng)驗(yàn)與啟示

經(jīng)過4學(xué)期的改革，數(shù)控車實(shí)訓(xùn)教學(xué)“四課堂”模式取得了較好的效果，實(shí)踐表明要準(zhǔn)確把握教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，完成差異化的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案設(shè)計(jì);要合理選擇實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，激發(fā)課堂活力，提升教學(xué)效果;要深刻掌握“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的內(nèi)涵，把握和適應(yīng)教育信息化的發(fā)展趨勢。

3.1 明確培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)情特點(diǎn)，實(shí)行差異化教學(xué)

針對機(jī)械類、近機(jī)械類、非機(jī)械類專業(yè)，根據(jù)學(xué)情特點(diǎn)及人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，合理安排課時(shí)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容[4]。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容要形成一個(gè)完整的知識體系，每一個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，從基礎(chǔ)知識到編程到仿真再到加工，各個(gè)環(huán)節(jié)和操作細(xì)節(jié)都完整地展現(xiàn)在學(xué)生面前，從而使學(xué)生建立起一個(gè)完整的知識結(jié)構(gòu)[5]。對于機(jī)械類專業(yè)，經(jīng)過12課時(shí)的學(xué)習(xí)，能夠完成自己設(shè)計(jì)零件的編程及加工，切實(shí)掌握數(shù)控車技術(shù)技能;對于近機(jī)械類的學(xué)生，經(jīng)過8課時(shí)的學(xué)習(xí)，能夠完全簡單零件的編程和加工，掌握數(shù)控車床的操作方法;對于非機(jī)械類的學(xué)生，主要開展通識教育，在4課時(shí)的時(shí)間內(nèi)，理解數(shù)控車床加工的流程，了解數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)知識。

3.2 合理選擇實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，展現(xiàn)實(shí)訓(xùn)魅力，激發(fā)課堂活力

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目承載著課程的知識目標(biāo)、技能目標(biāo)和情感目標(biāo)，要求加工件、工藝和任務(wù)具備典型性。每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目需要教師精心設(shè)計(jì)，既要滿足學(xué)生理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作的需要，又要體現(xiàn)“藝術(shù)性與趣味性”，即能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，運(yùn)用學(xué)到的理論知識解決加工中的問題。本課程選擇國際象棋中的兵、王后、車為必做實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，選擇葫蘆、子彈、花瓶、寶塔等為拓展實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，要求學(xué)生分組完成1個(gè)必做項(xiàng)目和2個(gè)拓展項(xiàng)目。學(xué)生根據(jù)教師提供的加工件圖紙，完成編程后，通過虛擬仿真軟件完成虛擬加工并檢查編程中的錯(cuò)誤，再通過數(shù)控模擬機(jī)熟悉機(jī)床操作，最后在數(shù)控車床上完成工作加工。精心設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，由“被動學(xué)”變?yōu)椤爸鲃訉W(xué)”，真正成為課堂的主人。

參考文獻(xiàn)：

[1]張彥通，張妍.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的本質(zhì)與內(nèi)涵[J].國家教育行政學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（1）：62-68.

[2]鐘秉林，王新鳳，方芳.信息科技驅(qū)動下的教育變革—機(jī)遇、挑戰(zhàn)與反思[J].南京師大學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2019（05）：5-12.

[3]敖軍平.應(yīng)用型本科院校數(shù)控加工專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革研究[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2020（10）：92-93.

[4]王振華，陳國，殷海訪，李曉娜.本科課程《數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)》教學(xué)改革與實(shí)踐[J].機(jī)電教育創(chuàng)，2019（19）：165-166.

[5]薛光明，陳童.淺談針對本科數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的幾點(diǎn)意見[J].職業(yè)圈，2007（8）：109-110.