《數控加工工藝與編程》運用任務驅動教學法的研究與實踐

李 紅

（湛江市技師學院 廣東 湛江 524037）

《數控加工工藝與編程》運用任務驅動教學法的研究與實踐

李 紅

（湛江市技師學院 廣東 湛江 524037）

分析了《數控加工工藝與編程》課程的教學目標與教學現狀，介紹了任務驅動教學法在該課程的教學應用實踐過程，從任務設計、任務組織實施及任務的總結評價等方面探討了任務驅動教學法在數控加工工藝與編程課程教學中激發學生學習興趣、增強學生職業能力培養的作用。

任務驅動教學法；數加工藝；教學實踐

現代教學方法有很多種，每一種方法都有其自身的特點和適用范圍，其中任務驅動教學法是職業教育中與能力培養密切相關的現代教學方法。它的核心是學習者圍繞任務展開學習，以任務的完成結果檢驗來總結學習過程，改變學習者的學習狀態，使學習者主動建構探究、實踐、思考、運用、解決的學習體系。筆者所探討的是任務驅動教學法在《數控加工工藝與編程》課程教學中的運用。

運用任務驅動教學法的必要性

《數控加工工藝與編程》是數控技術應用專業學生的一門主要專業課程，既屬于專業理論課范疇，又具有很強的實踐性。該課程目標旨在培養學生具備數控加工崗位所需的操作技能與技術應用能力，側重點為學生數控加工工藝設計與編程的能力。其具體要求如下：（1）掌握數控加工工藝的基本知識；（2）熟悉數控加工工藝方法及特點，初步具備制定中等復雜程度零件的數控加工工藝與程序及解決生產中一般工藝問題的能力；（3）鍛煉和培養學生創新與職業拓展所需的基礎能力。在傳統的教學模式下，即便是采用一體化教學方法，《數控加工工藝與編程》的內容也常常是理論課和實踐課分開或者是分成理論課和實訓課兩段，理論課教學在傳統的課室里施教，只是比過去增加了多媒體教學，實踐課教學對實操技能的傳授往往停留在模仿的層面上，學生只是被動地吸收教師傳授的方法。這樣的教學模式，學生普遍反映理論課堂是按教材學工藝，學生會感到枯燥乏味、理解困難；實訓課堂是照葫蘆畫瓢學加工機械，重復且興趣索然。缺乏對學生工藝意識的培養、靈活運用工藝知識能力的培養，特別是缺乏根據圖樣要求完成加工工藝方案設計及尋求最佳工藝方案能力的培養，學生對職業技能掌握不夠牢固、職業能力明顯不足。造成學生畢業后難以適應企業工作崗位要求，甚至在面對企業招聘面試中并不復雜的圖紙也手足無措，不能正確制定加工方案，無法獨立完成工件的加工。

這樣的教學現狀若運用建立在建構主義學習理論基礎之上的任務驅動教學法可以得到很大的改觀。根據建構主義學習理論，學習者的學習活動必須與任務或問題相結合，以探索問題來引導和維持學習者的學習興趣和動機，創建真實的教學環境，讓學習者擁有學習主動權，帶著真實的任務進入學習的全過程。可見，任務驅動的教學思想是“學以致用、以用帶學”，落實到數控加工工藝與編程課程的教學中，就是遵循應用型技術人才教育的循序漸進規律，將課程教學目標、教學內容用從簡單到復雜、從一般到特殊、從單一到綜合的一系列“加工任務”來體現。學生通過應用學習資源，進行自主探索和互動協作來完成“任務”，并在此過程中理解數控加工工藝的知識、學會工藝方案的設計，掌握程序的編制方法。由于強烈的問題動機驅動，學生的求知欲得以提升，學習的積極性、主動性加強，伴隨著一個個“任務”完成，學生有滿足感、成就感，也就逐步形成一個感知心智活動的良性循環，教學效果良好。

運用任務驅動教學法的過程

任務設計 任務驅動教學法的首要環節是設計任務，任務設計的質量直接關系到教學目的的達到與否。一個好的任務要有明確的目標和要求、操作性好并且注意解決問題的多元化。每個任務中涉及的知識點不宜過多，任務的規模不宜過大，這樣才有利于學生學習、掌握。筆者任教《數控加工工藝與編程》課程的任務設計主要遵循以下三個原則：第一，以數控操作工國家職業標準中應知的數控加工知識和應會的操作技能標準為依據。第二，在與書本知識緊密結合的同時有一定的思考空間，讓學生既能運用所學的知識，又可以自主創新。第三，注意與其他課程的關聯與整合。例如，設計該課程的數控車削部分總任務是使學生掌握回轉體零件的車削加工工藝方案設計及程序編制方法，分任務則為從易到難、層層遞進的相應零件的工藝方案設計與編程。表1為筆者設計的其中一個分任務頁。

表1 《數控加工工藝與編程》課程任務表

任務的組織實施 首先以案例引導任務的呈現。一個任務的完成，必然涉及一些專業知識和基本原理。為了引導學生探索獲取這些知識與原理的方法和途徑，可在任務呈現給學生之前，先將一個已完成的任務作為模板展示。通過展示讓學生全面了解任務的目標、完成任務的途徑、方法及評價考核要點等。這樣，既可以增強學生完成任務的自信心，激發學生的興趣，喚起學生參與到任務活動中來的熱情，又能將實施任務所必需的知識、技能用案例的形式巧妙地進行傳授。由于學生是帶著任務來的，所以求知的主動性、積極性高漲，教師在展示過程中采用啟發式、問答式、討論式等多種形式，介紹獲取相關知識點的方式方法。如筆者在學生實施“螺紋軸的工藝方案設計與編程”任務之前，向他們展示一個已完成的內螺紋套車削工藝方案及手工編制的程序，并提示該任務中用到G71、G70、G92、G76代碼的應用范圍、格式與各程序字的含義在教材或機床操作手冊中可以查到；對于螺紋軸的加工工藝方案設計方法，考慮到學生在前面的學習中已完成實心軸工藝方案設計及G01、G90等代碼的編程運用，可指出影響數控加工工藝方案的主要因素（見圖1）。再引導學生對照這些因素，從教材 《數控加工工藝學》、《數控加工速查手冊》及其他專業書籍中查閱相關知識、常用方法及有關參數服務于任務。其次，創建交互式學習情境。改變教師講、學生聽的傳統模式，創建以任務為主線、學生為主體、分組協作的學習情境。將以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式新理念；將再現式教學轉變為探究式學習，使學生處于積極的學習狀態，讓每一位學生都能根據自己對任務項的理解，運用共有的知識和自己特有的經驗提出方案、解決問題。為此，筆者是對任教班級的學生進行分組（一般3～5人為一組），每組對應一個任務難度相近的零件圖（各圖的結構形狀與加工要求相似），由組員共同分析計算、查閱資料，合作完成該零件的加工工藝方案設計與加工過程，教師在整個過程中，只是給予引導與幫助。

圖1 影響數控加工工藝方案的主要因素圖

任務的總結評價 任務完成之后的總結評價是任務驅動教學法中必不可少的重要環節。第一是評價內容，評價內容有工藝方案與程序的正確、合理、效率等方面，也有學生個人在實施任務過程中的參與程度、合作精神等方面的綜合評定。如前述的“螺紋軸的工藝方案設計與編程”任務，筆者組織學生用2學時進行了總結評價。例如，針對有的小組采用G92代碼編制螺紋軸的加工程序，而有的小組則采用 G76代碼編制程序，筆者在總結時列表進行了對比（見表2）。

表2 G92與G76的比較表

1.從代碼G92或G76的F字（螺紋導程）與G90的F字（進給速度）的含義不同，為學生總結螺紋形成、螺紋車削的原理，然后延伸至普通車床與數控車床螺紋加工的傳動途徑的比較——普通車床：主軸→主軸箱→掛輪箱→進給箱→縱向長絲杠→螺母→溜板箱→刀架；數控車床：主軸→主軸脈沖發生器→數控裝置→步進電機→縱向長絲杠→螺母→溜板箱→刀架，直至數控機床的結構和數控機床加工原理的分析等等，完成了數控加工的系統性認識，拓展了任務的效應。

2.評價的方式方法。筆者組織的任務評價是由學生自評、互評及教師點評所組成，評價采用“答辯、評比”的方式。首先各組隨機抽取一位學生作為答辯手講述本組的工藝設計方案及編程思路，如自述本組在完成 “螺紋軸的工藝方案設計與編程”任務時如何計算螺紋各尺寸、怎樣安排走刀路線與進刀方式、切削用量的取值依據是什么、螺紋切削G代碼的選擇理由及編程說明等。之所以隨機抽取學生作為小組的答辯手，一是為了促使人人參與任務的實施，讓每一位學生都能從中了解工藝方案設計、學會工藝方案設計與編程方法；二是讓同組的學生在完成任務的過程中，養成互助互動、共同進步的協作精神和良好情操，以契合機械化裝備齊全的現代技術密集型企業對員工的團結協調品質的要求。然后，由其他組各選派一名學生代表和教師共同組織成評委，就所述方案進行提問、評比、打分。這種評價方式對活躍課堂氣氛、調動學生積極性非常有效。評分記錄見表3。

表3 評分記錄表

3.評價的提升作用。由于數控機床加工工藝的應用具有很大的靈活性，對同一個問題，在工藝設計上可能有多種方案，程序編制也有多條路徑，必須根據不同的條件，具體問題具體分析，靈活運用理論知識，才能得出最佳工藝方案。因此，教師可借助總結評價這個環節，將學生在完成任務過程中收獲的感性的、零散的知識提升為理性的、系統的、完整的認識，對于培養學生綜合應用能力，以適應職業崗位中的各種工藝情況能起到畫龍點睛的作用。而采用答辯、比較、評議的形式評價學生完成的工藝方案及程序編制的過程，則能對學生的大腦皮層形成強烈的刺激，使所學的工藝知識、編程方法能在腦海中留下更深刻的印象，有利于學生在實際加工中“舉一反三”。

運用任務驅動教學法的注意事項

第一，任務設計應符合學生循序漸進的認知原則，避免造成學生的畏難心理。如《數控加工工藝與編程》課程的前期任務是以了解數控加工工藝知識、工藝方案設計的基本方法為主，之后逐漸增加任務的難度。為了充實“任務庫”，筆者除以教學內容與教學進度來設計對應的“任務”外，還將收集到的企業加工圖紙及校內生產中心承接的外加工零件圖等進行教學加工形成“任務”。所有任務的共同點與學生學過的課程相銜接，不超出他們已掌握的知識技能體系，讓學生通過自身的努力及同學間的協作能按時完成任務，也就是說學生“跳起來能摘到桃子”，這樣才是合適的任務設計。

第二，用來作為模板展示給學生的任務，最好是上屆學生的優級作業，應含有與新任務相同的要素，通過它導出新任務。任務的開展及完成后的講評，均可安排在數車仿真課室進行。由于仿真軟件不存在安全問題，學生可以大膽地、獨立地進行學習和練習，通過與仿真場景的交互，體驗到接近于真實場景的感覺。之中穿插生產現場的教學觀摩，通過“上電”、“回零”等簡單操作，既可調動學生的積極性，消除神秘感，又可對加工過程增加感性認識。對數控機床結構部分的講解，也可將傳統的掛圖制作成多媒體課件來演示，既直觀，又容易接受，可提高學生的學習興趣及效率。如果任務的開展及完成后的講評是安排在一體化課時進行，則可用實際加工來驗證各組學生完成的任務。

任務驅動教學法使學生在“做中學”、“學中做”，通過完成任務的過程學習到新的知識與技能，課堂氛圍活躍、學生求知欲望提升，他們的積極性和主動性也得到了充分的發揮。同時，具有針對性、實用性的任務型學習方法，能讓學生學習數控工藝與編程的過程與職業崗位工作過程保持一致，提高學生處理和解決實際問題的能力，未來學生在工作崗位上進行短時間的適應，就能在企業中勝任數控加工工作。

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G712

A

1672-5727（2012）08-0108-03

李紅（1961—），女，江西南康人，湛江市技師學院數控技術系講師，研究方向為數控加工技術與數控維修技術教學及校企合作。