機械裝調基本技能數字化教學軟件的開發與實踐

◆彭 敏

(長春市機械工業學校)

一、教學軟件開發背景

為體現中職“以服務為宗旨、以就業為導向”的教育方針，配合我校國家改革發展示范校重點建設機電技術應用專業建設，我校進行了基于工作過程的機械裝調基本技能課程開發。在課程調研的基礎上，通過對課程對應工作崗位進行分析，確定崗位典型工作任務，分析工作過程，確定職業能力，以機械零件的手動加工、機械零部件的裝調為主線，以典型工件及零部件為載體，設計了15個來源于企業和職業資格認證內容，經過教學化改造的工作任務載體為教學項目以承載知識和技能的傳授，在此基礎上編寫了機械裝調基本技能校本教材。

隨著科學技術的發展，教育理念的更新，信息化教學手段在教學中顯示出無法比擬的優勢。數字化教學資源的開發有利于教師專業水平的提高、為教師的教和學生的學提供優質的教育資源支持共享、優質內容共享、教學設計思想的共享，成為解決當前教育資源建設效能和效益的最佳突破口。

二、教學軟件開發過程

1.數字化教學軟件功能設計

(1)漫游功能

此功能可以實現認識現場環境，認識現場設施、設備，認識現場安全生產，使學生獲得良好感知認識，提高學生興趣。

(2)演示功能

此功能可以將教師難以講解的機械內部結構及運動原理生動逼真地用三維動畫形式動態展示。使操作者熟悉操作程序，了解操作過程邏輯關系;熟悉工具使用及安裝拆卸順序關系;高度重視安全操作與安全生產及誤操作所帶來的嚴重后果。

(3)互動功能

此功能利用鼠標、鍵盤的操作，對屏幕畫面仿真實物實施自主操作，實現實操實訓前的計算機虛擬仿真教學。使學生對課堂教學內容加深理解，并充分記憶。

(4)考核功能

此功能可以實現理論考核和實訓考核的信息化;實現驗證學習能力，突出核心技能點;考查核心技能點操作是否科學、合理、靈活，是否符合安全操作與安全生產。

機械裝調基本技能數字化教學軟件與校本教材內容相配合，前九個項目既包括理論知識，又包括實訓內容;后六個項目是典型的拆裝實訓，在設計軟件功能時，將前九個項目定義為理實一體教學軟件，后六個項目定義為虛擬仿真實訓教學軟件。

理實一體教學軟件利用軟件的漫游功能，帶領學生暢游在壯闊的機械裝調場景之中，激發他們強烈的好奇心和求知欲;安全文明生產圖文并茂，幫助學生樹立正確的生產意識;利用軟件的演示功能，清晰展示工量具的結構、鉗工基本操作方法等，便于學生理解和掌握，將教師從枯燥的理論講解中解脫出來。項目的實施是重點，為便于“教、學、做”一體化教學模式的開展，軟件設計了“教師教一教”“學生做一做”兩個功能模塊，利用軟件互動功能培養學生工具選擇能力。該軟件主要應用數字化教學軟件的漫游、演示、互動功能，既便于教師的教學，又可用于學生的自主學習。

虛擬仿真實訓教學軟件遵循中職生“感知——表象——概念”的認知規律，設計了獲取新知、鞏固強化、勇士闖關、拓展提高四個功能模塊。

獲取新知功能模塊幫助教師完成教學重點:部件的裝配、精度檢測與調試。軟件利用裝配圖的識讀、裝配工具的選擇、裝配工藝的確定、裝配工作的實施、裝配精度的檢測、試車六個裝配步驟作為工作按鈕，幫助記憶裝配過程。裝配圖的識讀從平面到立體、抽象到直觀，豐富學生的空間想象力。透明、縮放、旋轉、隱藏更加細致清晰展現零件結構。裝配工具的選擇提供多種裝配工量具，可選取項目所需工量具到工具箱內。裝配工作的實施可連續演示裝配與調試全過程，激發學生興趣。裝調工作結束后，進入試車，點擊手柄，在虛擬的世界中體驗成功。

鞏固強化功能模塊利用軟件互動功能，搭建了學生自主操作平臺。進入該模塊后，同時點擊零件名稱和相應位置以培養學生讀圖能力。實施裝配工作時，操作者以第一人稱視角進入場景，進行裝配。整個過程幫助按鈕隨時給出參考工藝以利于學生的自主學習。

勇士闖關功能模塊利用軟件的考核功能實現對教學效果、學生能力的評價。需要按照裝配步驟逐一進行操作，軟件不給出任何提示信息。試車后，根據學生闖關時間打出分數，完成考評。

拓展提高功能模塊提供更加豐富的實際機床精度檢測信息，拓寬視野，潛移默化中提升能力。

2.數字化教學軟件腳本的編寫

在確定了軟件內容與功能的基礎上，將需要在軟件上展現的動畫、功能、文字、圖片等以文字的形式清晰地表達出來，完成軟件腳本的編寫。

3.數字化教學軟件的制作

由專業軟件制作公司的多媒體技術人員、美術創作人員及其他工作人員相互配合共同完成軟件的制作。

三、機械裝調基本技能數字化教學軟件教學實踐

為驗證基于工作過程機械裝調基本技能課程改革和數字化教學軟件的實際效果，將課程應用于機電技術應用專業教學中。課程的實施在理實一體教室內進行。在做中教，在做中學，以工作過程為導向，發揮學生的主觀能動性。每個項目的教學過程設計為課前復習、新課講授、項目總結、知識拓展四個環節。其中新課講授以項目引入、布置任務、制訂計劃、項目實施、檢查評價五個步驟展開教學。

1.項目引入

利用仿真軟件，創設項目情景，使學生明確項目的現實工作意義，激發學生實施項目的熱情。

2.布置任務

采用任務驅動法，學生分組，下發工作任務書，明確項目內容和要求;下發任務進度表，掌握工作的進度安排，樹立良好的時間觀念;下發評價單，了解評價標準，督促自覺遵守。

3.制訂定計劃

下發項目圖紙、工作頁、工藝卡片。學生討論，制定工藝方案，填寫工作頁和工藝卡片。此過程采用引導文教學法、小組討論法，教師巡回指導，及時發現問題，啟發引導，提出建議，鼓勵學生突破思維，大膽創新。

4.項目實施

小組選派代表陳述工藝方案，教師指導，提出建議，利用教學軟件驗證工藝的合理性;利用軟件的評價功能對學生的工藝知識進行考核，確定最后方案。按照工藝方案，學生實際加工或裝配。

5.檢查評價

從理論知識、實踐技能、安全文明生產和職業素質培養等方面，通過自評、互評、教師評價等方式對學生進行全面評價。此過程采用示范教學法，對操作進行檢查，教師幫助學生糾正錯誤，對需要指導的個人進行指導。

在課程實施之后，通過與學生、專家的交流、反饋，他們普遍認為基于工作過程的課程借助數字化教學軟件，采用多種教學方法，技能訓練過程中適時、適度地融入理論知識，體現了實用性、針對性和形式多樣性原則，實現了教學方法的轉變。