“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下本科數(shù)控車實訓教學改革與實踐

張寧 袁方方 王象磊

摘要：信息化為當前教育發(fā)展帶來了千載難逢的機遇，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，要更新教育教學理念，改革傳統(tǒng)教學方法，構建新型教學模式。數(shù)控車實訓是煙臺大學《工程訓練—先進制造實踐》課程的重要組成部分，本文分析了我校以往數(shù)控車實訓教學中存在的問題，探討了數(shù)控車實訓教學的改革思路和具體實踐過程，并總結(jié)了實訓教學改革經(jīng)驗。實踐表明，“四課堂”模式提高了學生的課堂參與度和動手操作能力，教學質(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.

關鍵詞：本科;數(shù)控車;實訓教學;互聯(lián)網(wǎng)

Key words： undergraduate;courseCNC;lathepractical teaching;internet

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

0? 引言

信息技術在教育領域得到了廣泛應用，從“粉筆+黑板”到“試卷油印機+老式幻燈投影儀”到“電子課件+計算機”再到虛擬仿真教學平臺，信息技術正在改變傳統(tǒng)教育的生態(tài)，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術、虛擬現(xiàn)實技術的迅猛發(fā)展，已經(jīng)引起教學模式的變革，開啟了教育的新時代[1]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”為學生提供了多樣的學習工具、廣泛的學習場所和豐富的教學資源，學生獲取知識的途徑已經(jīng)不局限于課堂教學[2]。人機互動軟件、虛擬仿真軟件等網(wǎng)絡學習平臺，不僅促使教學模式、學習場所發(fā)生了明顯變化，同時也促進教育理念的更新。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，數(shù)控車實訓教學信息化也成為必然發(fā)展趨勢，教學的表現(xiàn)形式也向著多樣化、形象化、互動化的方向發(fā)展。數(shù)控車實訓教學改革應以工程實踐能力培養(yǎng)為核心，依據(jù)不同專業(yè)學生的學情特點，細化分層次教學內(nèi)容，建立線上線下學習模式，促進學生綜合素質(zhì)的提升。

1? 數(shù)控車實訓“四課堂”模式的構建

《工程訓練》是理工科學生通識必須課程，是實踐教學的重要環(huán)節(jié)。在工廠化的實訓環(huán)境中，通過教師現(xiàn)場示范教學、線上虛擬仿真教學，學生動手完成一系列的工程訓練項目，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)學生的工程實踐能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神。煙臺大學工程訓練課程根據(jù)專業(yè)特點，開設了工程通識、工程實踐基礎、工程綜合實踐和先進制造實踐4個實訓單元，數(shù)控車實訓是先進制造實踐的重要項目之一。

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

2? 數(shù)控車實訓“四課堂”模式的應用

2.1 差異化教學，構建“基礎知識課堂”

針對不同專業(yè)背景學生的學情特點，數(shù)控車實訓開設12學時（機械類）、8學時（近機械類）及4學時（非機械類）課程，基礎知識課堂主要講授數(shù)控車床基礎知識和編程基礎知識。為滿足不同專業(yè)學生的學習需求，實訓教師精心篩選、整理和重構教學資源，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，方便學生課前預習、課中學習及課后復習，增強學習效果。教師精細講解知識、精選課后習題、精心引導學生自主學習，建立了“以任務為主導，以項目為主線，以基礎知識為出發(fā)點”的學習平臺。教師還鼓勵學生充分發(fā)揮創(chuàng)造力，自己設計零件，編寫加工程序。通過基礎知識課堂，學生理解了數(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 沉浸式學習，共享“虛擬仿真課堂”

為讓學生最大程度體驗實訓教學的現(xiàn)場感，熟悉數(shù)控車床操作，防止編程錯誤和誤操作對設備造成損壞，工程實訓中心引入數(shù)控模擬機和VR教學云平臺開展實訓教學工作。VR教學云平臺體現(xiàn)“三維可視化”的特點，實現(xiàn)教師教學、學生實訓兩位一體，教師在線演示設備的操作方法及零件的加工過程，學生線上操作虛擬設備，當操作步驟發(fā)生錯誤時，系統(tǒng)自動提示，指引學生正確操作。數(shù)控模擬機真實還原數(shù)控車床操作界面，學生利用VR教學云平臺熟悉虛擬設備操作之后，通過模擬機熟練車床的操作流程，模擬加工零件，降低實訓操作中的失誤，減少人身傷害。虛擬仿真顛覆傳統(tǒng)的教學模式，讓教師從“現(xiàn)場操作”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬€上操作”，讓學生從“聽得懂”轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱吹臅薄澳懿僮鳌保瑥摹坝^摩教師操作”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩嶋H動手操作”。通過虛擬仿真課堂，學生熟練了車床的操作流程，能夠通過數(shù)控模擬機導入編程程序并完成零件的加工。

2.3 準工廠體驗，夯實“實例加工課堂”

學生完成前兩個階段的學習之后，進入實訓車間操作數(shù)控車床，以小組協(xié)作的方式完成零件加工。實訓車間的工作情景、文化氛圍和管理模式模擬工廠，運用企業(yè)的管理方法使實訓車間管理規(guī)范化、科學化。教師首先結(jié)合事故案例，給學生講授安全注意事項，讓學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，并指出實際操作和虛擬仿真的不同之處;最后讓學生自主鍵入程序，完成零件的加工。教師還給學生普及數(shù)控技術的發(fā)展歷史及在日常生活中的應用，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)控技術未來的發(fā)展趨勢。學生了解數(shù)控技術對經(jīng)濟社會發(fā)展的巨大推動作用，學習興趣更加濃厚。通過實例加工課堂，學生能夠掌握數(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)絡答疑課堂”

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

3? 經(jīng)驗與啟示

經(jīng)過4學期的改革，數(shù)控車實訓教學“四課堂”模式取得了較好的效果，實踐表明要準確把握教學目標，根據(jù)專業(yè)特點，完成差異化的實訓教學方案設計;要合理選擇實訓項目，加強學生自主學習能力的培養(yǎng)，激發(fā)課堂活力，提升教學效果;要深刻掌握“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的內(nèi)涵，把握和適應教育信息化的發(fā)展趨勢。

3.1 明確培養(yǎng)目標，根據(jù)學情特點，實行差異化教學

針對機械類、近機械類、非機械類專業(yè)，根據(jù)學情特點及人才培養(yǎng)目標要求，合理安排課時及實訓教學內(nèi)容[4]。實訓內(nèi)容要形成一個完整的知識體系，每一個實訓任務，從基礎知識到編程到仿真再到加工，各個環(huán)節(jié)和操作細節(jié)都完整地展現(xiàn)在學生面前，從而使學生建立起一個完整的知識結(jié)構[5]。對于機械類專業(yè)，經(jīng)過12課時的學習，能夠完成自己設計零件的編程及加工，切實掌握數(shù)控車技術技能;對于近機械類的學生，經(jīng)過8課時的學習，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;對于非機械類的學生，主要開展通識教育，在4課時的時間內(nèi)，理解數(shù)控車床加工的流程，了解數(shù)控技術的基礎知識。

3.2 合理選擇實訓項目，展現(xiàn)實訓魅力，激發(fā)課堂活力

實訓項目承載著課程的知識目標、技能目標和情感目標，要求加工件、工藝和任務具備典型性。每個實訓項目需要教師精心設計，既要滿足學生理論學習和實踐操作的需要，又要體現(xiàn)“藝術性與趣味性”，即能夠激發(fā)學生的學習興趣，運用學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、車為必做實訓項目，選擇葫蘆、子彈、花瓶、寶塔等為拓展實訓項目，要求學生分組完成1個必做項目和2個拓展項目。學生根據(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誤，再通過數(shù)控模擬機熟悉機床操作，最后在數(shù)控車床上完成工作加工。精心設計的實訓項目，調(diào)動了學生的主觀能動性，由“被動學”變?yōu)椤爸鲃訉W”，真正成為課堂的主人。

參考文獻：

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[5]薛光明，陳童.淺談針對本科數(shù)控實訓教學的幾點意見[J].職業(yè)圈，2007（8）：109-110.