宏程序應用的教學設計與課堂實踐

焦紅衛

（武漢軟件工程職業學院，湖北 武漢 430205）

宏程序應用的教學設計與課堂實踐

焦紅衛

（武漢軟件工程職業學院，湖北 武漢 430205）

進行科學合理的教學設計是提升教學質量的重要途徑之一，本文從教學內容分析、確定教學目標、重難點、教學方法、教學手段、保障條件等六個方面介紹宏程序應用的教學設計，重點介紹了課堂實踐經驗，為數控教學提供了有益幫助。

數控；宏程序；教學設計；課堂實踐

在橢圓、雙曲線等復雜零件的編程中，應用宏指令可以減少和免除手工編程時進行繁瑣的數值計算，以及精簡程序量，并且還能比其它方法獲得更好的加工質量。因此，“宏指令的應用”在數控機床手工編程技術中，占據重要的地位。

以下選取陳洪濤主編、高教出版社教材《數控加工工藝與編程》“第七章 用戶宏程序在數控編程中的應用”作為教學單元來講述宏程序應用實例的教學設計與課堂實踐。[1]

一、教學設計

1. 教學內容分析

用戶宏指令的應用是提高數控機床性能的一種特殊功能，在數控機床編程與操作中屬于高級技工必備技能。[2]在此之前，學生已經學習了數控編程的基礎知識，數控車床、數控銑床和加工中心編程指令的應用，子程序調用以及數控仿真軟件的使用方法，為本節內容的學習起著鋪墊作用。本節知識內容有：宏指令的編寫格式和調用；變量和通用算術運算指令的表達；控制指令和條件轉移；循環語句（While DO-END語句）；實例。

2. 確定教學目標

教學目標的設置要符合學生的認知規律，即整體感知—局部思維—遷移拓展。根據上述教學內容，結合學生已有的認知結構和心理特征，制定如下教學目標：

（1）知識目標。復習橢圓的近似畫法即四圓畫法；了解宏程序應用范圍；掌握宏指令編程方法。

（2）能力目標。初步掌握含橢圓等二次曲線形狀零件加工的程序編制和制定合理的工藝路徑，擴展數控車床的應用范圍；能對零件加工質量進行正確分析處理。

（3）情感目標。通過“學、導加任務驅動”的分層教學模式來組織教學，讓學生在學習的過程中獲得探索、創新、協作、交流與成功等情感體驗。

3. 重點、難點

在吃透教材的基礎上，結合學生實際，確定采用一般指令和宏指令分別編制橢圓零件的加工程序為教學重點和采用宏指令編制橢圓的數控車削加工程序為教學難點：

4. 教學方法

本節內容“宏指令的應用”，由于涉及到變量、函數、表達式、條件語句和循環語句等，非常抽象，如果按一般的方法先講解具體功能指令的代碼、格式要求和指令后面所跟的地址符，再舉例說明該指令的應用，學生很難接受。為了達到目標、突出重點、突破難點，我主要采用以下3種教學方法，分別是：

（1）任務驅動法：從一個零件的編程加工引入課題，把教學內容轉化為具有實在意義的問題，讓學生產生強烈的問題意識，使學生的整個學習過程成為“猜想”，繼而緊張地沉思，期待尋找解決問題的途徑。由此達到理論與實踐相結合和學以致用，同時通過提出任務，使學生分析問題、解決實際問題的能力得到了提高。

（2）比較教學法：通過比較學習，可以使學生利用已有知識與經驗，同化和索引出當前學習的新知識，這樣獲取的知識，不但易于保持，而且易于遷移到陌生的問題情境中。比較也是重要的思維過程，有比較才有鑒別，只有通過比較，才能從眾多的選擇中找出一個，做出恰當的判斷。

（3）小組研討法：主要根據我校的生源有來自文科的，有來自理科的，有來自普通高中的，也有來自職業高中的，他們能力起點和學習態度不一樣，通過小組協作解決問題，從而使全體學生都能在原有的基礎上學有所得。小組討論法還能培養學生的創新、合作、主動探究的能力，并使學生受到情感的教育。

5. 教學手段

現代教學手段和傳統教學手段并用，如多媒體課件、凌波教師端網絡系統、黑板、實物展示等。

6. 保障條件

電子課件、教案、多媒體網絡教室、斯沃數控仿真軟件、CAD繪圖軟件、橢圓的四圓畫法圖片、橢圓手柄的加工實物模型。

二、課堂實踐

對于本次課的課堂實踐，教師可按以下8個環節組織教學，總用時為90分鐘。

1.導入課題，由教師完成（5分鐘）

首先提出任務：如何采用手工編程完成圖1所示的橢圓手柄的數控車削加工？

圖1

先啟發學生橢圓形手柄在生活中處處可見，如汽車拖拉機上的制動閘、菜刀柄、傘柄、家具拉手、電鉆等工具的手柄等等，激發學生對完成任務的興趣.接著分析任務，橢圓加工用以前掌握的數控編程指令無法完成，必須使用其它方法或進行特殊處理。然后再向學生講述為兩種方法可實現對上述橢圓形手柄零件進行編程加工，從而導入課題。

方法1：采用《機械制圖》所學的四圓法畫橢圓，將橢圓近似分解成幾段圓弧，用圓弧指令編制程序。由于已經布置學生復習有關知識，學生容易理解和掌握。

方法2：采用宏指令編制程序，這一點是本節課要講授的內容，暫時給學生留下懸念，同時也能激發學生的好奇心和求知欲。

2.按方法1完成橢圓手柄的數控程序編制，并用“斯沃數控仿真軟件” 進行模擬加工，由學生自主完成（20分鐘）

采用“小組協作”教學方法，將學生按6～8人一組分成若干組，由小組協作完成任務。為提高課堂效率，在 5分鐘以后，教師將逐一檢查各小組進展情況。注意積極鼓勵學生的創新精神，考慮到學生之間的差異性，對存在問題的小組給予指導，可以提示完成任務的操作步驟；可以用投影展示橢圓的四圓畫法圖及各段圓弧的半徑，幫助學生完成一些數值計算。

學生按方法1完成橢圓手柄的編程及仿真加工以后，教師展示按方法1在實際機床上加工的手柄零件實物，讓各小組學生查看其表面質量，指出用四段圓畫法編程加工帶來的表面形狀誤差。然后，要求學生提出解決方案。這時引出新的方法，即采用宏指令編程。也是本次課的重點之一和難點。至此，實現了新知識的遷移和拓展，學生此時迫切想知道宏指令是什么和如何編制宏指令程序。

3.介紹相關的宏指令編程知識，由教師完成（30分鐘）

因為宏指令的應用，尤其是其中對變量的理解，學生會感到困難，所以在這一段落中，尤其重視實例的講解，以突破難點。對于實例的加工程序，可以用寫字板等軟件在投影上逐行寫出來逐行講解，也可板書，要求學生做好課堂筆記。在講解例題時，不僅要講清楚程序怎樣編，更要講清楚為什么這樣編，并及時對編程方法和規律進行概括，以有利于發展學生的思維能力，加深對程序的理解和掌握。

4.按方法2完成橢圓手柄零件的數控程序編制，并用斯沃數控車仿真軟件進行模擬加工，由學生自主完成（25分鐘）

通過宏指令應用實例的講解，再讓學生按此方法解決任務，也有利于學生對知識的串聯、累積、加工，從而達到舉一反三的效果。

這部分任務仍然由小組協作完成。同樣為提高課堂效率，在5分鐘以后，我將逐一檢查各小組進展情況，也要注意鼓勵學生的創新精神。又同樣考慮到學生之間的差異性，要對存在問題的小組給予指導，并且視學生對任務的進展情況，可在15分鐘左右時用投影展示采用宏指令的正確程序，并對關鍵環節作適當解釋。25分鐘后，教師拿出按方法 2在實際機床上加工的手柄零件實物，讓各小組學生查看其表面質量，指出用宏指令編程加工能獲得很好的加工質量。同時通過兩個手柄實物的比較，還可以培養學生對加工質量的分析處理能力。

5.對完成橢圓手柄零件加工的兩種方法進行比較和講評，由教師完成（3分鐘）

學生已經分別用兩種方法完成了橢圓手柄的編程加工，這時我對兩種方法進行比較和講評，會收到非常好的效果。重點比較方法1的缺點和方法2的難點；講評方法2的要點。

6.課堂提問：宏指令編程與子程序編程有何異同？ （2分鐘）

安排本段落是為了讓學生進一步明確對“宏指令應用”的理解，因為宏指令通常也說成“宏調用”，它和子程序調用存在一定的相似之處，所以有必要使學生能明確區分。

7.課堂小結（3分鐘）

小結本次課的內容，詢問學生的掌握情況，師生間簡作單交流。

8.布置課后作業（2分鐘）

鞏固所學知識、強化編程練習，同時預告下一次課的學習內容，用宏程序加工半球，提醒學生預習球體知識及參數方程。

三、結束語

課堂教學設計是課堂教學的基礎工程，進行科學、合理的教學設計是改數控加工工藝與編程課堂教學效果、提升教學質量的主要途徑之一。本文主要從教學內容分析、確定教學目標、重難點、教學方法、教學手段、保障條件等六個方面闡述了宏程序應用的教學設計，并從導入任務等八個環節介紹了課堂實踐的教學組織實施過程。

本設計的特點是重視職業能力的培養，采用零件的加工過程作為特定學習情境，按照工作崗位實際需求，以突出學生技能培養為目標開展課程內容定位，將崗位工作需要和實際教學內容結合安排學習內容，由淺入深，思路清晰。本設計的亮點是充分利用計算機多媒體教育技術，用虛擬教學工廠進行模擬練習，并結合企業產品加工進行實訓，實現綜合技能培養與低成本消耗，達到了優化教學的效果。

[1] 陳洪濤. 數控加工工藝與編程 [M]. 高等教育出版社，2003.

[2] 焦紅衛. 數控技術基礎[M]. 機械工業出版社，2010.

The Teaching Design and Practice of Classroom Teaching on the Application of Macro Program

JIAO Hong-wei

A scientific and reasonable teaching design is regarded as one of main approaches to improve the teaching quality. This paper introduces the teaching design on the application of macro program through six aspects, such as the analysis of teaching object、the determination of teaching target、he important and difficult points、the teaching method、the teaching media and the support conditions etc，which emphasis on the practice of classroom teaching . It’s a beneficial reference for numerical control’s teaching.

numerical control; macro program; teaching design; practice of classroom teaching

G710

A

1008-7427（2011）02-0108-02

2010-12-14

作者系武漢軟件工程職業學院機械工程系講師。