一體化教學(xué)方法在數(shù)控加工專業(yè)中的應(yīng)用

張春明

摘 要：數(shù)控線切割加工技術(shù)作為數(shù)控加工專業(yè)的一門(mén)課程，它對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)高端技能人才的培養(yǎng)也同樣具有舉足輕重的作用。本文首先對(duì)數(shù)控線切割加工技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題作出簡(jiǎn)要簡(jiǎn)述，然后結(jié)合實(shí)際情況，提出幾種不同層次的數(shù)控線切割加工技術(shù)課程一體化教學(xué)方法，通過(guò)各種措施以此提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控 線切割加工技術(shù) 一體化 教學(xué)方法

現(xiàn)階段，數(shù)控線切割加工技術(shù)已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化中級(jí)階段，其具有較快的發(fā)展速度，且隨著我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)技術(shù)人工成本的提高，數(shù)控線切割加工設(shè)備已經(jīng)逐漸被大、中型企業(yè)所認(rèn)可，線切割加工技術(shù)的發(fā)展發(fā)生了根本性的變革，因此，當(dāng)下著力培養(yǎng)數(shù)控線切割加工技術(shù)人員具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 數(shù)控線切割加工技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)問(wèn)題及學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)模式下的教學(xué)問(wèn)題

在數(shù)控線切割加工技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，主要存在以下兩方面問(wèn)題：

（1）教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新性。在教學(xué)中，很多教師依然選擇使用傳統(tǒng)的課堂講授方法，講解內(nèi)容為課本內(nèi)容，缺乏實(shí)踐教學(xué)。

（2）教學(xué)方法、手段使用不當(dāng)。在教學(xué)過(guò)程中，部分教師采用了理論加CAXA WEDM XP線切割編程軟件仿真的教學(xué)方法，也采用了案例教學(xué)法，但沒(méi)有進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，教學(xué)效果不夠理想。

1.2 傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)

數(shù)控線切割加工技術(shù)課程的傳統(tǒng)教學(xué)中，教師所采用的教學(xué)方式大多是傳統(tǒng)的說(shuō)教式教學(xué)，這種教學(xué)方法在數(shù)控線切割加工技術(shù)中對(duì)實(shí)踐教學(xué)要求較高的課程并不完全適用，當(dāng)學(xué)生缺少實(shí)操技能訓(xùn)練的時(shí)候，教師單純口頭的講解并不能使學(xué)生很好地理解教學(xué)內(nèi)容和掌握相關(guān)基本技能，學(xué)生也會(huì)對(duì)教學(xué)內(nèi)容缺乏學(xué)習(xí)的興趣，導(dǎo)致教學(xué)效果受到影響。即使在部分教師采用理論與實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的教學(xué)方式下，由于缺少實(shí)訓(xùn)教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣依舊無(wú)法有效的調(diào)動(dòng)起來(lái)。另外，傳統(tǒng)教學(xué)模式下已開(kāi)始不適應(yīng)復(fù)合型數(shù)控線切割加工高級(jí)技術(shù)人才的培養(yǎng)模式要求，傳統(tǒng)線切割加工教學(xué)中，學(xué)生并不具備好的學(xué)習(xí)習(xí)慣與學(xué)習(xí)能力，未能精準(zhǔn)地掌握線切割加工技術(shù)技能，還需要通過(guò)理論與實(shí)踐的相互結(jié)合才能對(duì)所學(xué)他的知識(shí)加以檢驗(yàn)。[1]

以我院數(shù)控線切割加工技術(shù)課程教學(xué)為例，該課程所教授的學(xué)生為五年制的高級(jí)工班數(shù)控加工專業(yè)，學(xué)生已經(jīng)經(jīng)歷了3年的在校學(xué)習(xí)，掌握了一定的數(shù)控理論基礎(chǔ)知識(shí)，包括加工過(guò)程安全防護(hù)知識(shí)、加工工藝路線的選擇、CAXA WEDM XP軟件自動(dòng)編程技術(shù)等，學(xué)生活潑開(kāi)朗，注重動(dòng)手能力的培養(yǎng)。但目前的教學(xué)方法更加側(cè)重理論學(xué)習(xí)，也未能培養(yǎng)學(xué)生形成好的學(xué)習(xí)方法與學(xué)習(xí)習(xí)慣，就導(dǎo)致學(xué)生還不具備自主學(xué)習(xí)、自主分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，學(xué)生尚未具備好的自控與自律能力，在缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的情況下，其動(dòng)手能力與操作技能就有待進(jìn)一步的提高。

2 改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，引進(jìn)一體化教學(xué)方法

根據(jù)現(xiàn)階段的技工人才市場(chǎng)需求，對(duì)復(fù)合型線切割加工高級(jí)技工人才的需求較高，而我國(guó)目前的機(jī)械制造專業(yè)人才結(jié)構(gòu)并不合理，尤其在數(shù)控線切割中、慢走絲加工技術(shù)方面存在較大的人才缺口。特種電加工領(lǐng)域要求專業(yè)性人才能夠掌握電加工專業(yè)技能與機(jī)床故障診斷技術(shù)，并且具備理論應(yīng)用于實(shí)踐動(dòng)手能力，因此就目前職業(yè)教育現(xiàn)狀而言，數(shù)控線切割加工技術(shù)課程的教學(xué)必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，引進(jìn)更加科學(xué)、有效的教學(xué)模式。[2]

一體化教學(xué)是一種以能力為本位，工學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，往往由一位教師或一組教師在共同制定教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與進(jìn)度內(nèi)容的情況下實(shí)施教學(xué)，使受教育者能將所學(xué)的理論知識(shí)及時(shí)消化吸收，通過(guò)一體化教學(xué)模式的應(yīng)用來(lái)達(dá)成教學(xué)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)雙方可以將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)交替進(jìn)行，學(xué)生可以在接收教學(xué)理論之后馬上對(duì)理論加以求證，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，也有助于學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生的動(dòng)手能力與專業(yè)技能得以全面提升。

3 一體化教學(xué)方法的具體措施

3.1 利用實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一體化教學(xué)

教師在選擇教學(xué)方法時(shí)，需要緊密結(jié)合教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，如果教學(xué)內(nèi)容具有較強(qiáng)的直觀性，那么就可以帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)，與實(shí)物進(jìn)行對(duì)照講解，讓學(xué)生理解程度得以加深。例如在講解校絲相關(guān)知識(shí)時(shí)，教師就可以在實(shí)驗(yàn)室利用機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解，讓學(xué)生了解在錐度線架與固定線架上校絲的區(qū)別，通過(guò)觀察火花量鑒別校絲的精確度。而對(duì)于原理性相對(duì)較強(qiáng)的內(nèi)容，教師可以選擇課堂講解方法，通過(guò)合理選擇教學(xué)方法，可以保證教學(xué)實(shí)踐、一體化教學(xué)的有效性。在利用實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展數(shù)控線切割加工課程一體化教學(xué)中，既需要提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，同時(shí)也需要在教學(xué)內(nèi)容中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

3.2 開(kāi)發(fā)數(shù)控線切割加工技術(shù)課程一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

著者在學(xué)院主要負(fù)責(zé)數(shù)控線切割加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作，十幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和企業(yè)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為在一體化教學(xué)內(nèi)容載體中開(kāi)發(fā)方面更要將設(shè)備的機(jī)械與電器方面模塊化。經(jīng)過(guò)幾年的努力，機(jī)械方面開(kāi)發(fā)了：（1）軸系對(duì)中實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；（2）工作臺(tái)滾珠絲桿副機(jī)械傳動(dòng)裝調(diào)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；（3）同步齒形帶、輪裝調(diào)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；（4）導(dǎo)輪組件的裝調(diào)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；（5）線切割加工綜合技能訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)平臺(tái)--創(chuàng)意三維立體作品等。電器方面開(kāi)發(fā)了：（1）高頻控制線路接線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；（2）操作開(kāi)關(guān)線路接線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；（3）系統(tǒng)線路接線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等。多樣化的一體化教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可以讓學(xué)生更加深入的了解數(shù)控線切割加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能和電路原理，也能更好的在實(shí)際操作中維護(hù)、保養(yǎng)好機(jī)床設(shè)備，及時(shí)解決設(shè)備出現(xiàn)的相關(guān)故障問(wèn)題，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。[3]

3.3 推動(dòng)校企合作，建立一體化學(xué)習(xí)工作站

3.3.1 構(gòu)建三方溝通交流平臺(tái)

校企合作是學(xué)校與企業(yè)建立的一種合作模式，是有針對(duì)性的為企業(yè)培養(yǎng)人才，注重人才的實(shí)用性與實(shí)效性，校企合作是一種注重培養(yǎng)質(zhì)量，注重在校學(xué)習(xí)與企業(yè)實(shí)踐，注重學(xué)校與企業(yè)資源、信息共享的“雙贏”模式，是人才培養(yǎng)的重要手段之一，也是數(shù)控線切割加工技術(shù)課程一體化教學(xué)的重要方法。對(duì)此，需要教師和校級(jí)領(lǐng)導(dǎo)積極對(duì)接企業(yè)，構(gòu)建學(xué)校、企業(yè)與行業(yè)三位一體的溝通交流平臺(tái)，讓三方優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。同時(shí)，在校企合作模式驅(qū)動(dòng)下，需要對(duì)數(shù)控線切割加工技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行改革，教師針對(duì)學(xué)生在實(shí)踐操作出現(xiàn)的問(wèn)題有針對(duì)性的教學(xué)解析，幫助學(xué)生解決實(shí)踐問(wèn)題，提升教學(xué)方法的有效性。

3.3.2 創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

校企合作模式符合企業(yè)人才素養(yǎng)的提升，符合企業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)在需求，同時(shí)也可以助力教師改良教學(xué)方法，充實(shí)一體化教學(xué)資源，保證一體化教學(xué)方法的實(shí)施質(zhì)量。以我院為例，我院分別與福建上潤(rùn)精密儀器有限公司、福州巨昂精密模具科技有限公司展開(kāi)了合作試點(diǎn)活動(dòng)，這項(xiàng)試點(diǎn)工作自2015年6月開(kāi)始，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，至今已經(jīng)取得明顯成效，特別是在近幾年職業(yè)院校競(jìng)賽方面取得了較好的成績(jī)。

（1）人才培養(yǎng)模式得到創(chuàng)新。校企合作讓學(xué)生獲得了更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，可以讓學(xué)生更加明確數(shù)控線切割加工技術(shù)課程中所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用方法，提高學(xué)生職業(yè)崗位適應(yīng)能力。

（2）提升教師隊(duì)伍能力。在校企合作中，教師獲得了深入企業(yè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，可以和專業(yè)領(lǐng)域中的一線工程技術(shù)人員、企業(yè)管理人員進(jìn)行交流，進(jìn)而掌握數(shù)控線切割加工技術(shù)未來(lái)發(fā)展動(dòng)向，明確理論教學(xué)與具體實(shí)踐中存在的出入，進(jìn)而改善教學(xué)方法，改變教學(xué)內(nèi)容，提升一體化教學(xué)質(zhì)量。

3.3.3 建設(shè)一體化學(xué)習(xí)工作站

通過(guò)和企業(yè)進(jìn)行合作，學(xué)?？梢越ㄔO(shè)一體化的學(xué)習(xí)工作站。利用工作站可以完成數(shù)控線切割加工一體化教學(xué)，在場(chǎng)地布置與教學(xué)設(shè)施配備中，需要在工作站中創(chuàng)建三個(gè)主要功能區(qū)域，分別為：理論學(xué)習(xí)區(qū)、線切割加工模擬學(xué)習(xí)區(qū)和技能實(shí)操學(xué)習(xí)區(qū)。該方法融合了理論教學(xué)法、多媒體教學(xué)方法，可以讓教師真正實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)。

在具體教學(xué)中，依照學(xué)習(xí)工作站所容納人數(shù)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組教學(xué)，各個(gè)工作站都需要配備多媒體設(shè)備、可移動(dòng)式桌椅、線切割加工仿真平臺(tái)、線切割加工設(shè)備、加工所需用到的工、量、刃具，確保相關(guān)設(shè)備滿足對(duì)一個(gè)班級(jí)的一體化教學(xué)需求。

學(xué)習(xí)材料主要包含了參考材料、工作頁(yè)、作業(yè)指導(dǎo)書(shū)和網(wǎng)絡(luò)資源。參考資料、企業(yè)技術(shù)資料以及學(xué)習(xí)工具書(shū)可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中進(jìn)行隨時(shí)查閱，工作頁(yè)可以讓學(xué)生專業(yè)能力得到有效提升。對(duì)此，學(xué)校需要依照一體化學(xué)習(xí)工作站實(shí)際要求、結(jié)合學(xué)生能力培養(yǎng)要求自主編制線切割加工一體化學(xué)習(xí)工作頁(yè)。而網(wǎng)絡(luò)資源是幫助學(xué)生完成學(xué)習(xí)工作任務(wù)的重要工具，可以對(duì)紙質(zhì)參考資料進(jìn)行有效補(bǔ)充。對(duì)此，學(xué)校需要依照人數(shù)需要、教學(xué)需要對(duì)電子信息查詢?cè)O(shè)備進(jìn)行配置，對(duì)局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效布置，讓學(xué)生可以觀看一體化教學(xué)資源、查閱電子資料。在數(shù)控線切割加工課程一體化教學(xué)中需要積極應(yīng)用多媒體技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)，利用視頻、虛擬仿真技術(shù)等素材，可以讓現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)內(nèi)容變得更為豐富，進(jìn)而提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生明確所學(xué)內(nèi)容在實(shí)踐中的具體應(yīng)用方法和具體應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)保證一體化教學(xué)效果。

在師資配備中，需要根據(jù)一體化教學(xué)要求，在每個(gè)班級(jí)配備2～3名專業(yè)教師，條件允許的情況下可以安排1～2名企業(yè)實(shí)踐專家跟蹤教學(xué)，讓教師和企業(yè)實(shí)踐專家共同對(duì)分組學(xué)員進(jìn)行有效指導(dǎo)。在校企合作模式下，教師專業(yè)素質(zhì)得到了較好提升，進(jìn)而也保證了一體化學(xué)習(xí)工作站的教學(xué)質(zhì)量。

4 一體化教學(xué)方法的應(yīng)用效果

實(shí)踐證明，一體化教學(xué)方法在線切割加工技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用起到了極好的效果：學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能及時(shí)就自己所學(xué)理論知識(shí)加以驗(yàn)證，使其實(shí)踐能力得到有效提升，傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生常見(jiàn)的許多疑惑與難點(diǎn)也得到了解決。以“線切割加工綜合技能訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)平臺(tái)——?jiǎng)?chuàng)意三維立體作品”，如圖1、圖2為例，在該課程的一體化教學(xué)中，學(xué)生需要了解三維立體作品中各個(gè)零件的功能和裝配關(guān)系、各零件的尺寸和比例、加工路線的合理安排、具備Autodesk Inventor 2020軟件三維建模能力，通過(guò)合理的排樣、加工及拼裝技術(shù)，鍛煉了學(xué)生空間想象力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。經(jīng)過(guò)一體化教學(xué)后，教師安排學(xué)習(xí)小組進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，分別就“能否繪制創(chuàng)意三維立體實(shí)物效果圖”、“能否運(yùn)用Autodesk Inventor 2020軟件拆分零件和排樣”、“能否基于合理排樣提高材料的利用率”等學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行小組評(píng)價(jià)，采取自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)一系列學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)之后得出相應(yīng)信息，可以確定的是該專業(yè)學(xué)生在“線切割綜合技能訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)平臺(tái)——?jiǎng)?chuàng)意三維立體作品”課程的一體化教學(xué)之后，具備“能否繪制創(chuàng)意三維立體實(shí)物效果圖”的學(xué)生數(shù)量超過(guò)了全部學(xué)生的75%。而往屆采用傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)的學(xué)生中，掌握相應(yīng)知識(shí)與學(xué)習(xí)技能的學(xué)生僅達(dá)到全體學(xué)生的45%左右，可見(jiàn)一體化教學(xué)模式具有較好的應(yīng)用效果。

5 一體化教學(xué)方法的推廣價(jià)值

在數(shù)控線切割加工技術(shù)課程的一體化教學(xué)中，隨著電加工領(lǐng)域的不斷發(fā)展，線切割加工技術(shù)的水平必將不斷提升，線切割加工對(duì)于人才培養(yǎng)的實(shí)踐、操作能力的要求也再不斷提高。在這種情況下，一體化教學(xué)模式的推廣與應(yīng)用就具有更高的價(jià)值了。目前，越來(lái)越多的學(xué)校也在不斷嘗試一體化教學(xué)模式，通過(guò)這種模式進(jìn)一步提高理論與實(shí)踐一體化水平，大大提高了教育與學(xué)習(xí)的有效性。

綜上所述，一體化教學(xué)方法是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的顛覆和創(chuàng)新，也是響應(yīng)國(guó)家技工教育改革戰(zhàn)略的一個(gè)良好教學(xué)模式，它能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，也符合新時(shí)代技工院校技能型人才的培養(yǎng)要求。一體化教學(xué)方法是當(dāng)前我國(guó)職業(yè)教育中行之有效的一種教學(xué)模式，它符合中國(guó)國(guó)情和經(jīng)濟(jì)需要。

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