機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的研究與實(shí)踐

◆戴有華 陳秀珍 鐘興

作者：戴有華，江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系講師，研究方向?yàn)閿?shù)字化設(shè)計(jì)與制造、職業(yè)教育教學(xué)改革；陳秀珍，高級(jí)工程師，江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，研究方向?yàn)閿?shù)控加工；鐘興，江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)及理論、模具設(shè)計(jì)與制造（212400）。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和課程改革的深化，我國(guó)正在大力推進(jìn)信息技術(shù)在教育過(guò)程中的應(yīng)用。2010年，《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中指出要“強(qiáng)化信息技術(shù)應(yīng)用，提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平”[1]。2012年起，教育部每年舉辦一次全國(guó)職業(yè)院校信息化教學(xué)大賽，其中的一項(xiàng)賽項(xiàng)是信息化教學(xué)設(shè)計(jì)比賽[2]。信息化教學(xué)設(shè)計(jì)是指運(yùn)用系統(tǒng)方法，以學(xué)為中心，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源，科學(xué)安排教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)和要素，為學(xué)習(xí)者提供良好的信息化學(xué)習(xí)條件，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程全優(yōu)化的系統(tǒng)方法[3]。

機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)技術(shù)課程，但本課程專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)，內(nèi)容瑣碎，系統(tǒng)性差，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)容易覺(jué)得枯燥無(wú)味。對(duì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程進(jìn)行信息化教學(xué)設(shè)計(jì)，變革教學(xué)方式、知識(shí)呈現(xiàn)方式、教學(xué)互動(dòng)方式、評(píng)價(jià)考核方式，以增強(qiáng)教學(xué)效果。

1 課程信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的思路

1962年格拉澤提出“教學(xué)設(shè)計(jì)”的概念，此后在美國(guó)正式確立了教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)科。信息化教學(xué)設(shè)計(jì)于20世紀(jì)80年代后期引入我國(guó)，我國(guó)也開(kāi)展了主要基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)研究，并于20世紀(jì)90年代就已經(jīng)有教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)始進(jìn)入課堂[4]。基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是運(yùn)用信息技術(shù)，提供豐富的信息資源，創(chuàng)建一個(gè)以學(xué)生為中心的開(kāi)放的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在這樣的環(huán)境中進(jìn)行建構(gòu)性的學(xué)習(xí)[5]。

課程信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃：教師根據(jù)本課程的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的實(shí)際情況制訂本課程的學(xué)習(xí)任務(wù)；為使學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)，教師再制訂本課程的教學(xué)過(guò)程安排，教學(xué)過(guò)程分為課堂學(xué)習(xí)和課后自學(xué)兩方面；在課堂教學(xué)中為每個(gè)教學(xué)過(guò)程設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)情境，并根據(jù)教學(xué)情境選用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法、制作所需的教學(xué)資源；在課后自學(xué)方面為學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)自學(xué)輔助系統(tǒng)，自學(xué)輔助系統(tǒng)中使用了課堂學(xué)習(xí)時(shí)所采用的教學(xué)資源；最后還要設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，教師再及時(shí)根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)效果調(diào)整整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中各部分的具體設(shè)計(jì)，如圖1所示。

本課程信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的思路是堅(jiān)持以課堂教學(xué)為主、課后自學(xué)為輔，課堂教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生為中心，教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用，利用情境、協(xié)作、會(huì)話(huà)等學(xué)習(xí)要素，充分發(fā)展學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性、積極性和首創(chuàng)精神，使學(xué)習(xí)者有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義的建構(gòu)。課后自學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、安排學(xué)習(xí)的順序、進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，自學(xué)輔助系統(tǒng)也要成為公開(kāi)的、完整的學(xué)習(xí)資源以供其他想自學(xué)本課程知識(shí)的人員獨(dú)立使用。

2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)

在課程的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)是要依次設(shè)計(jì)好學(xué)習(xí)任務(wù)、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)情境、教學(xué)資源、自學(xué)輔助系統(tǒng)和學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)任務(wù)是教學(xué)目標(biāo)的具體化，也是對(duì)學(xué)生行為最終結(jié)果的描述，各個(gè)任務(wù)還可以細(xì)化為有意義的子任務(wù)集[6]。學(xué)習(xí)任務(wù)的確定是根據(jù)本課程要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生情況來(lái)制訂，并要及時(shí)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果做適當(dāng)調(diào)整。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)本專(zhuān)業(yè)職業(yè)崗位群的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中所要求的知識(shí)、技能、情感目標(biāo)來(lái)制訂。學(xué)生情況主要是職業(yè)院校的學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高、知識(shí)基礎(chǔ)較為薄弱、但仍然愿意學(xué)習(xí)；另外，這些學(xué)生接受過(guò)金工實(shí)習(xí)，對(duì)工件裝夾有所了解，但是本課程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)，學(xué)生還需大量地接觸各類(lèi)夾具。所以，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生要掌握如表1所示的知識(shí)和技能。

圖1 課程信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃

教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 教學(xué)過(guò)程是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下對(duì)自己的學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)途徑和學(xué)習(xí)過(guò)程的安排。信息化教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)該充分體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性，要讓學(xué)習(xí)者在不同環(huán)境中應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，要讓學(xué)習(xí)者根據(jù)自身行動(dòng)的反饋信息來(lái)形成對(duì)客觀(guān)事物的認(rèn)識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的方案[7]。因此，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的課堂學(xué)習(xí)要在理實(shí)一體化教室進(jìn)行。首先，教師通過(guò)資料演示引出教學(xué)任務(wù)；接著，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境引導(dǎo)學(xué)生探究知識(shí)，通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生分組協(xié)作學(xué)習(xí)；然后，通過(guò)各種教學(xué)資源形象生動(dòng)地向?qū)W生講解本項(xiàng)目中用到的知識(shí)，再通過(guò)一個(gè)個(gè)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)和完成項(xiàng)目任務(wù)。整個(gè)過(guò)程中教師要根據(jù)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)系統(tǒng)反饋的學(xué)生學(xué)習(xí)效果來(lái)及時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程作調(diào)整，最后指導(dǎo)學(xué)生在課后應(yīng)用自學(xué)輔助系統(tǒng)進(jìn)行自學(xué)鞏固。

表1 學(xué)習(xí)任務(wù)

教學(xué)情境設(shè)計(jì) 創(chuàng)建真實(shí)的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生帶著真實(shí)的任務(wù)去學(xué)習(xí)。不同的環(huán)境能夠給學(xué)習(xí)者帶來(lái)不同的活動(dòng)效果，通過(guò)與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相似的學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)，來(lái)還原知識(shí)的背景，可以恢復(fù)知識(shí)的生動(dòng)性、豐富性。創(chuàng)設(shè)接近真實(shí)情境的方式有創(chuàng)設(shè)故事情境、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、創(chuàng)設(shè)模擬實(shí)驗(yàn)情境、創(chuàng)設(shè)協(xié)作情境等[8]。教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)方式要根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)來(lái)選用，通過(guò)各種教學(xué)資源輔助為各項(xiàng)目任務(wù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。比如：在機(jī)床夾具的組成和類(lèi)型的學(xué)習(xí)中，可以創(chuàng)設(shè)故事情境，通過(guò)錄像資料演示輔助講述工廠(chǎng)里應(yīng)用各種夾具的情況；在設(shè)計(jì)定位方案的項(xiàng)目中，可以創(chuàng)設(shè)模擬實(shí)驗(yàn)情境，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中尋找和比較定位方案；在模仿設(shè)計(jì)車(chē)床夾具的項(xiàng)目中，可以創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，問(wèn)題諸如“異形工件上有需要車(chē)削加工的部分該怎么辦呢”“異形工件在車(chē)床上怎么裝夾呢”“這個(gè)夾具在設(shè)計(jì)時(shí)要注意什么呢”；在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的專(zhuān)用夾具的項(xiàng)目中，可以創(chuàng)設(shè)協(xié)作情境，給出一個(gè)工件的工序圖紙，要求為其設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具，讓同組的學(xué)生分別擔(dān)任制圖員、設(shè)計(jì)員、工藝員、加工人員、裝調(diào)人員等，相互協(xié)作，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成夾具的設(shè)計(jì)制造。

教學(xué)資源設(shè)計(jì) 信息化教學(xué)資源不同于CAI課件，信息化教學(xué)資源是根據(jù)事先規(guī)劃好的教學(xué)方案把教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)可填充小單元里的資源素材，由學(xué)生根據(jù)自己的情況和喜好來(lái)組合[9]。信息化教學(xué)資源是幫助搭建教學(xué)情境的載體，是促進(jìn)學(xué)生提高知識(shí)建構(gòu)效率的形象生動(dòng)的媒體文件，是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需要收集整理的、或者是親自制作的、甚至是請(qǐng)公司制作的多媒體素材，如PPT演示文稿、各類(lèi)夾具照片、企業(yè)里使用夾具的現(xiàn)場(chǎng)錄像、夾具的三維模型、定位原理和夾緊原理的動(dòng)畫(huà)、夾具工作過(guò)程的動(dòng)畫(huà)、學(xué)生作品案例等。由于機(jī)床夾具設(shè)計(jì)里普遍根據(jù)夾具圖紙分析夾具結(jié)構(gòu)和工作原理，因而識(shí)讀復(fù)雜裝配圖的能力一定程度上制約了學(xué)生對(duì)夾具知識(shí)本身的學(xué)習(xí)。所以，可以利用三維軟件創(chuàng)建出這些夾具的三維模型，在簡(jiǎn)單分析圖紙后，再通過(guò)夾具的三維模型幫助直觀(guān)地展現(xiàn)夾具的各部分結(jié)構(gòu)，如圖2所示，有利于學(xué)生準(zhǔn)確、快速地探討和理解夾具本身的知識(shí)點(diǎn)。所有這些教學(xué)資源都要做成電子檔，并且方便查找或鏈接使用。

圖2 制作出的夾具三維模型

自學(xué)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自學(xué)輔助系統(tǒng)是為支持學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)的，供學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可以自由地學(xué)習(xí)到本課程完整內(nèi)容，使用本系統(tǒng)可以隨時(shí)學(xué)習(xí)任一章節(jié)或者是其中某一段的內(nèi)容。自學(xué)輔助系統(tǒng)是課堂教學(xué)的延伸，幫助學(xué)生加強(qiáng)對(duì)在課堂里尚未掌握的知識(shí)的學(xué)習(xí)，可以反復(fù)學(xué)習(xí)難于理解的部分。自學(xué)輔助系統(tǒng)中的書(shū)籍、課件、教學(xué)視頻要盡量切分為很小的一段，可以按知識(shí)點(diǎn)來(lái)切分制作。另外，把課堂里使用的教學(xué)資源都可以放在這個(gè)系統(tǒng)里，并且要做好導(dǎo)航和鏈接，方便學(xué)生在各部分學(xué)習(xí)內(nèi)容間的跳轉(zhuǎn)，如圖3所示。學(xué)生在使用本系統(tǒng)自學(xué)時(shí)，能完全自主地規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)路線(xiàn)。在系統(tǒng)中還要提供習(xí)題庫(kù)，供學(xué)生及時(shí)鞏固和檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

圖3 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)自學(xué)輔助系統(tǒng)

學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 信息化教學(xué)評(píng)價(jià)在檢查學(xué)生知識(shí)、技能掌握情況的同時(shí)，要收集學(xué)生學(xué)習(xí)行為和教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)到的信息，為及時(shí)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)提供實(shí)際依據(jù)。信息化教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)要包括學(xué)業(yè)成就評(píng)價(jià)和職業(yè)素養(yǎng)評(píng)價(jià)，學(xué)業(yè)成就評(píng)價(jià)主要是針對(duì)知識(shí)和技能的掌握情況；職業(yè)素養(yǎng)評(píng)價(jià)針對(duì)學(xué)習(xí)能力、操作規(guī)范性、團(tuán)隊(duì)合作精神、工作態(tài)度等。信息化教學(xué)評(píng)價(jià)的形式要多樣化，如考勤記錄、平時(shí)小測(cè)驗(yàn)、職業(yè)素養(yǎng)計(jì)分、團(tuán)隊(duì)成員互評(píng)、課程設(shè)計(jì)、期末考試、創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等，綜合這些方式來(lái)評(píng)出學(xué)生的總評(píng)成績(jī)。信息化教學(xué)評(píng)價(jià)的過(guò)程要體現(xiàn)及時(shí)性，讓形成性評(píng)價(jià)結(jié)果反饋到整個(gè)信息化教學(xué)設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)調(diào)整信息化教學(xué)設(shè)計(jì)中的各個(gè)模塊，改善學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)，更利于學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)。

3 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的信息化教學(xué)實(shí)踐

開(kāi)展機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的信息化教學(xué)要求教師：首先，要掌握新的教學(xué)理念，堅(jiān)持學(xué)生為中心的教學(xué)模式，提高自身的信息化教學(xué)能力，充分做好信息化教學(xué)設(shè)計(jì)工作；然后，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式，如可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式引導(dǎo)學(xué)生由易到難地完成任務(wù)并建構(gòu)知識(shí)，采用講授型法傳授完成項(xiàng)目中所需的知識(shí)和技能，采用探究式學(xué)習(xí)探究各類(lèi)典型夾具，采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作式完成夾具設(shè)計(jì)任務(wù)，采用個(gè)別輔導(dǎo)式顧及學(xué)生個(gè)體差異。筆者對(duì)平行班級(jí)中的一個(gè)班進(jìn)行了機(jī)床夾具設(shè)計(jì)信息化教學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比來(lái)看，開(kāi)展信息化教學(xué)班級(jí)的學(xué)習(xí)效果更好。

4 總結(jié)

信息化教學(xué)是現(xiàn)代教育的必然走向，信息化教學(xué)設(shè)計(jì)仍然是新的教學(xué)研究領(lǐng)域。信息化教學(xué)更符合學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知，能夠增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，但也對(duì)教師的教學(xué)能力提出更高的要求，需要教師不斷在信息化教學(xué)設(shè)計(jì)、信息化實(shí)訓(xùn)教學(xué)等方面繼續(xù)研究和實(shí)踐。本文在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)信息化教學(xué)設(shè)計(jì)方面做了研究，取得一些成果，可以為其他課程進(jìn)行信息化教學(xué)設(shè)計(jì)提供借鑒。■

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[2]關(guān)于舉辦2014年全國(guó)職業(yè)院校信息化教學(xué)大賽的預(yù)通知[EB/OL].http://www.nvic.com.cn/FrontEnd/ZZBMDS/New Paper.aspx?NewID=c99ba4f1-3633-4dd3-be64-1b57ec6ed52d.

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