數控車床教學的微課應用實踐

吳康福

(廣東理工學院 廣東肇慶 526100)

在科技競爭背景下，人才作為核心競爭力成為各國軟實力角逐的“賽場”，除了大力引進高技術人才外，本國專業技術人才培養已成為國家發展的重 點[1]。當前，國家一方面加強核心技術攻堅，另一方面不斷改革、完善教育制度，先后提出“要培養高技能勞動者”“增強學生實踐能力 深入推動研學結合”等口號，并連續發布了“職業教育試點1+X” “國家職業教育改革實施方案”等教育改革政策[2]。

數控機床是機械工程和機械電子工程專業的一門選修課程，涉及機械技術、計算機技術、微電子技術、自動控制技術及自動檢測技術等多學科領域，并廣泛應用于制造業當中。因此，基于國家創新發展戰略及教育改革號召，研究數控機床教育教學模式，改革教育方法，不僅能促進我國專業人才技能提升，更是響應國家人才培養基調的重要課題。

1 數控機床課程及特點

數控機床作為機械工程和機械電子工程的專業技術課程，其教學目的主要是為了讓學生更加全面、深入地了解機械工程和機械電子工程相關理論知識，明晰機械原理、計算機控制、伺服驅動三大技術的應用，提升學生在生產制造領域應用數控機床的能力。由于數控機床具有較強的綜合性，涵蓋了機械技術、計算機技術、微電子技術、自動控制技術及自動檢測技術等知識內容，其課程及大綱涉及：概述、計算機數字控制系統、數控機床的結構設計和總體布局、數控機床的主運動部件、進給伺服系統、數控機床的位置檢測裝置、進給系統的機械傳動結構、數控機床的刀具與工作交換裝置及數控加工編程。

基于課程內容及教學目的，為引導學生應用數控技術解決與專業相關的具體工程問題，培養學生的數控機床應用、設計與維護能力[3]，現教育體系將學習標準聚焦于4個方面：①通過理論學習與實踐訓練，提高學生在數控加工程序方面的編寫能力；②通過機床數控系統控制綜合實驗，培養學生數控機床應用、設計、維護及解決實際問題的能力；③通過提升學生相關應用專題理論學習深度、技術剖析和操作熟練程度，拓展學生的知識；④加強學生對數控機床作為一種精密制造設備的了解。

2 微課教學設計思路

本設計根據筆者多年教育經驗，立足于學生學習實際現狀，結合數控機床課程及特點以及微課應用展開，體現了“工匠精神”對于職業能力培養的重要 性[4]。設計原則主要以企業具體職業崗位職能為標準，強調圍繞教學重點、難點，提升學生應具備的實踐操作能力。

2.1 數控機床教學現狀及主要問題

從教學現狀來看，數控機床課程較為復雜，一方面是由于其理論相對晦澀，課程中涉及大量機械、電力、計算機等知識理論體系，以上內容學習基礎主要以數學、物理學等為主，就高職院校學生而言，普遍表現為基礎知識不夠牢靠，知識儲備明顯薄弱。另一方面，學生學習能力及積極性不足也是關鍵問題，高職院校學生具備一定學習能力，但新生面對本課程初期，往往表現為懵懂不知所措，在關鍵環節及核心知識點上一知半解，最終導致學習效果不佳，成績不理想，周而復始導致學生學習積極性下降，被動學習，兩者迭代造成惡性循環，學習效果難以理想。

此外，數控專業畢業學生普遍存在就業難問題。結合本校情況來看，數控作業學生畢業后在企業生產實際應用中普遍存在“脫節”狀況，這也是畢業生到企業還需經3個月到半年培訓才能上崗的重要原因。而之所以會造成以上問題，一部分原因是教師缺乏企業經驗，學校選用的教材與實踐內容又相差太遠，行業的技術、工藝或規范更新頻率快，而教材跟不上更新的速度；另一方面則是課程標準忽視了教學中學生為主體的教育理念。

2.2 微課介紹

微課(Microlecture)，是指運用信息技術按照認知規律，呈現碎片化學習內容、過程及擴展素材的結構化數字資源。核心組成內容是課堂教學視頻(課例片段)，同時還包含與該教學主題相關的教學設計、素材課件、教學反思、練習測試及學生反饋、教師點評等輔助性教學資源，進而以一定的組織關系和呈現方式共同“營造”一個半結構化、主題式的資源單元應用“小環境”。因此，“微課”既有別于傳統單一資源類型的教學課例、教學課件、教學設計、教學反思等教學資源，又是在其基礎上繼承和發展起來的一種新型教學資源，其主要特點是：教學時間較短、教學內容較少、資源容量較小、資源組成“情境化”、主題突出、內容具體、草根研究、趣味創作、成果簡化、多樣傳播、反饋及時、針對性強[5]。

2.3 應用設計

本設計分為6個教學環節，采用相應的教學手段遞進講解知識點。

①問題引入：自動化設備中應用氣動技術的相關理論及實踐，以視頻為教育主體，介紹、引出微課的主講內容，介紹應用案例，引起學生的注意。

②學習引入：教師以PPT、動畫等形式，深入闡述氣動技術手動換向控制的機理以及回路體系，在此基礎上插入FluidSIM-P虛擬仿真軟件相關知識，并鼓勵學生搭建電磁換向控制的氣動換向回路，在此基礎上，與學生一起觀察設計結果的仿真運行過程。

③知識點引申：針對點動控制電氣回路分析、自鎖的控制電路、帶電氣互鎖的控制電路、帶電氣和按鈕雙重互鎖的控制電路、帶磁開關的控制電路等課程重點，進行代入式引導，通過觀察現象，教師提出重點問題，引發學生思考，帶學生進入沉浸狀態。

④關鍵問題解答：在學生完成沉浸式思考后，教師可通過視頻講解回顧電磁閥工作原理，同時，結合FluidSIM-P虛擬仿真軟件，完成實物仿真動畫分析，引導學生在重點、難點領域的相關學習。

⑤課堂知識擴展：教師通過引入視頻、PPT、多媒體等素材豐富課堂知識，同時加入企業實證案例闡述應用及生產實際操作，結合FluidSIM-P虛擬仿真軟件展示現代企業應用，從而擴展學生知識縱深度。

⑥課程總結：以問題為導向，以實際生產為基礎，總結課程主要內容和重點難點，給予學生啟發，形成學習經驗總結。

2.4 教學特點及效果

教學目標達成度：課程設計立足于校內教育層面、企業實際應用層面，可實現以下幾點教學目標：有效提升學生利用仿真軟件獨立完成5種電氣回路的設計；促進學生扎實掌握及熟練操作5種電氣回路的工作原理及特點；改善學生理論知識與生產實踐脫節狀況；創新教學手段，調動學生積極學習態度。

教學效果：該設計已在本校進行初步實踐，通過選取試點實驗班級完成教育試點工作，效果良好。同時，通過本微課的應用，學生觀看后總體反映，較傳統教育模式而言，微課教學更易接受，互動性更強，知識理論與實踐的高效銜接促進了學生對教學內容的深層次理解和吸收。

3 經驗與啟示

數控車床教學的微課應用作為現代科技與教育的有效融合，可有效改善數控車床專業學生學習現狀，其新穎的教學模式，迎合了當前教育改革“理論聯系實際”的教育要求。同時，作為創新教育手段，需要進一步檢驗質量與效果，并積極完善，深層次思考這一教育模式教材的表現、應用實踐等問題，務求達到創新教育、培養人才的教育初衷。