基于云課堂的數控加工技術混合式教學模式設計

邱茜茜 （浙江工業大學教科學院）

一 引言

近年來，隨著我國信息化的不斷發展，信息技術在各個領域有了不同的推進作用，而將信息技術與教育教學的結合有力地推動著當代中國教學模式的變革和發展。信息化教學模式的產生與發展，將教育教學從“以教師為主體”的灌輸式教學形式逐步轉向“以學生為主體”的探究式主動學習方式。教育部在2012年3月頒布的《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》中提出將學生是為能力體系的核心組成部分，強調繼續普及和完善信息技術教育，著力培養學生信息化環境下的學習能力，培養學生利用信息技術學習的良好習慣，增強學生在網絡環境下提出問題、分析問題和解決問題的能力[1]。

混合式學習是將傳統的面對面的課堂教學與網絡學習的混合，是自主學習、協作學習、接受學習和發現學習的混合，是真實的教室環境與虛擬的網絡環境的混合，是師生之間線下交流與線上交流的混合[2]，綜合運用不同的學習理論、不同的技術和手段以及不同的應用方式來實施教學的一種策略?；旌鲜浇虒W模式則是將傳統教學與網絡學習的優勢結合起來，既發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又充分體現了學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性[3]。

云課堂作為就在教育大數據背景下，利用云理念和云技術打造的一種在線開放課堂，通過將云課堂的混合式教學模式融入職業教育中，教師由原先的知識傳遞者變為學習引導者，學生由原先的被動接受者變為主動參與者，這種教學模式通過網絡平臺進行知識學習、交流互動、在線測試等環節，不僅可以提升學生學習積極性，又可以避免學生被過于豐富的網絡教學環境所吸引而分散學習注意力，讓學生在掌握知識的同時又了解了學習的結構方法，培養了學生的責任意識和小組協作能力。

二 數控加工技術課程現狀分析

職業教育是以就業為導向培養高素質技能型人才，應以情境性原則為主，以科學性原則為輔，通過顯性或隱形課程體現人本性原則，從而達到培養專業能力、方法能力和社會能力的目標[4]，使學生獲得“關鍵能力”或職業核心能力。專業能力：具備數控加工技術的基本理論和系統專業知識以及產品和系統的設計、制造、檢驗、維護的基本能力。方法能力：具備數控加工的生產組織和管理能力并且具備初步知識學習探究、技術開發及創新能力。社會能力：具備社會適應能力、社會交往能力、社會工作綜合能力以及社會認知能力。如表1所示。

1 教學資源不完善

教師在教學過程中大部分仍以呈現紙質學習材料、PPT演示文稿、視頻、音頻等方式來呈現課堂知識，這種方式仍以教師和知識導向為中心，而現代教育教學中心已經轉變為以教學材料和學生為中心。隨著教育信息化的發展，教師應該把大量的基礎知識、輔助教學的視頻、音頻放進云課堂中，并且增加專業概論課程資料，通過專業概論課程對所學專業有概括性的認知，讓學生自主的選取學習資料，讓學生真正地成為自己學習“主人”，教師則是學生學習的領導者、指引者，具有腳手架功能。其次，數控加工技術是一門實踐性很強的課程，實踐是創造性應用和發展理論的過程，是綜合能力形成的過程[5]。數控實訓操作需要一定數量的機床設備，而大多數學校實訓中心存在數控機床種類單一、設備較為落后、數量不足等情況，在一定程度上削弱了學生綜合運用能力。

表1 數控加工技術專業培養目標及學習領域課程

2 教學模式缺乏多樣性

在數控加工技術課程教學中的教學內容和課程任務是重要組成部分，傳統的數控加工技術課程教學仍延續將普通文化知識、專業基礎理論作為教學模式體系展開的起點，在進行完基礎理論課后，將實踐任務以單純的序列呈現。這種先理后實的教學形式將實踐任務看作為理論學習課程之后的綜合運用，使得理論與實踐內容按先后順序相對獨立編排，導致理論知識與對應的實踐任務相分離。隨著教育信息化的發展，教學空間不再只局限在課堂中，在課前、課后的學習交流也是必不可少的，在云課堂中學生選擇符合學習風格的學習資料進行思考學習并提出問題，教師可以通過云課堂平臺進行針對性指導交流，提高學生學習積極性，促進師生關系和諧，實現知識課堂向能力課堂、灌輸課堂向對話課堂轉變。

3 學生應用創新能力不足

大多數職業教育學校的課程體系仍然是知識導向型，按照學期縱向排列，每門課程也是根據知識點進行縱向排列，在課程教學中教師更為注重知識點的講解與教授，導致學生在完成課程后也僅僅注重課本基礎理論知識，不重視先前知識與新知識之間的關系，無法搭建完整的專業知識框架，在這種情況下利用已有的知識擴展知識外延實現創新設計的可能性非常小。并且，現有的課程教學仍然是以教師為中心，學習評價也多采用考試成績的方式，使得學生將學習的中心都放在應付考試上，對于學生自主學習、獨立思考和創新能力產生了消極的影響。而在實踐操作課程中學生多抱有散漫、不夠嚴肅認真的心態再加上單一的教學模式及偏重于基礎理論知識的灌輸式教學方式，理論與實踐相脫離，學生在實踐操作中的知識應用能力明顯不足，創新能力尤為薄弱。

4 教學評價體系較為單一

在以往的教學模式下，常常教師憑借日常學習成績、出勤成績對學生進行教學評價，抑或是教師采用期末考試的方式，通過學生的期末成績來對學生進行評價。對于數控加工技術課程教學評價往往采取通過完成作品評價，而由于課堂時間的限制，對于學生數控作品的評價多數采用課堂集中的教師評價。無論何種評價考量標準，教師對學生的教學評價都具有絕對的決定權。這種憑借單一的結果評價，無法客觀的反應學生的學習效果，對學生無法進行公正的教學評價，缺乏對學生學習過程和結果的個別化指導，缺少個人評價和學習小組之間的互評環節等多元化評價體系。

三 基于云課堂的數控加工技術混合式教學模式的設計與實施

基于云課堂的數控加工技術混合式教學包括三個階段，即將課堂階段、實驗室階段和工程實踐環境階段，這三個階段分別與云課堂相結合，并聯成為課堂與云課堂相結合階段，學生自主學習、互動討論、學習反饋；實驗室與云課堂相結合階段，學生在教師的指導下完成任務設計與構思、仿真操作和分析實驗結果；工程實踐環境與云課堂相結合，學生在實踐環境或企業中進行真實機床的操作、維修、安全文明生產。如圖1所示。

圖1 基于云課堂的數控加工技術課程混合式教學模式圖

1 課堂與云課堂相結合

在這一階段，課堂教學劃分為課前、課中和課后。

課前，云課堂相當于提供學習的平臺。為了讓學生對所學專業以及相對應的工作崗位需要具備的能力有概括性的認識，教師需要依據教學大綱和學情分析將準備好的學習資料、教學視頻和教學課件上傳到云課堂，學生可以根據自己的學習風格隨時隨地地進行自主學習，不必再拘泥于教學內容的編排順序以及教師單一的教學方式，而是主動參與到學習過程匯總，通過自己擅長的學習方式對云課堂中的學習資料進行選擇學習，認真思考并提出問題。

課中，教師可以根據學生在云課堂中的學習情況，統計分析學生普遍對哪些相關知識點存在問題，在教學中為學生集中講解，根據從云課堂了解的學生感想和學生交流情況，對課程的重難點進行針對性地講解，讓學生更為深入地理解，教師組織學生以小組的形式讓學生根據課前預習與課中學習到的知識進行小組討論，并在教師的引導性進行針對性的討論解答，學生總結討論結果，對所學知識具有更深入的學習理解。最后，教師對學生課堂研討情況進行分析和總結，進一步的了解學生的掌握和理解情況布置課后作業。

課后，云課堂相當于學習任務反饋平臺。學生通過課堂所掌握的知識完成教師布置的課后作業，并將作業提交到云課堂中的作業模塊中。教師通過學生的作業完成情況可以全面的了解學生對課堂知識所掌握的情況，并及時反饋給學生。學生根據教師的反饋，了解自己不足點進行彌補重復學習。云課堂與課堂教學結合教師由原來的知識傳遞者轉變為學習引導者，學生由原來的被動接受者轉變為主動參與者。彌補了學生知識點學習不全面，進一步加深了對學習內容的理解，完成知識的內化，使學生的學習在不斷探索和內化的過程中得到延續。

2 實驗室與云課堂相結合

教師根據理論知識的學習情況穿插式布置課程任務，讓學生在實踐的過程中串聯已學到知識點進行實踐。在實驗室的教學環境中讓學生在數控加工技術課程中運用數控仿真軟件完成對課程任務的設計與構思，實施初步的解決方案，對實驗結果進行分析，提出改進的設計方案。如進行簡單軸類零件的加工，利用數控仿真軟件可以將整個實踐操作過程按照步驟進行，從而彌補設備和師資能力的不足，讓學生利用數控仿真軟件和教練機進行模擬操作，可以給學生充分的實習機會，節省了操作實踐，提高了對機床操作的熟練程度，也為下一個階段的文明安全操作真實數控機床提供了保障。其次，對于抽象的理論知識點，教師可以運用仿真軟件進行演示教學，如數控車床、數控銑床中對刀過程，教師可以利用斯沃仿真軟件或學習機進行演示操作，實現仿真軟件與云課堂學習相結合、虛擬設計和制造技術相結合，通過構建“虛實結合，虛機實電[6]”的教學情境為學生創造沉浸式學習環境。

3 工程實踐環境與云課堂相結合

工程實踐環境為學生提供真實的數控機床設備，立足于產學研實習基地讓學生親臨工程實踐環境中在真實的數控機床上進行操作加工，通過以上兩個環節的工藝分析、仿真模擬加工學生已經掌握了數控機床操作的流程規范，對于數控機床的熟練程度大大提高，可以獨立自主地完成零件加工。在這一階段中，云課堂的作用相當于輔助性參考平臺。將工程實踐環境與云課堂相結合，通過云課堂為學生提供內容支持，讓學生借助云課堂上所學習記錄的資料、重難點進行獨立的零件加工，教師通過上一階段的學生學習情況的了解以及依據教學經驗，將注意點提前羅列給學生，讓每一位學生真正的掌握數控機床加工技術，真正的進行安全文明操作，給學生創造了自主研究性學習和解決工程實際問題的空間，使理論與實踐相結合，提高學生的知識應用能力，促進學生的創新能力。

四 總結

隨著計算機技術、信息技術和自動化技術在制造業中的廣泛應用，先進制造技術已經成為提高國家競爭力和創新能力的根本途徑，對于先進制造技術的職業教育日益受到重視，而數控加工技術作為先進制造技術重要標志之一，其教學卻存在課程設置老化，教學模式和理念單一，知識更新緩慢、滯后，師資力量缺乏等問題，在這樣的條件下運用混合式教學模式，通過云課堂建立教師與學生、理論知識與實踐操作的橋梁，打破了傳統的數控加工技術教學模式，不僅發揮了在線課堂的優勢同時也彌補了傳統課堂中的不足，教師充分發揮教學過程中的引導作用，讓學生學會思考、探索和協作的自主學習。教師在學科湯中能夠及時向學生反饋信息，可以提高生生、師生間的話語互動，促進社會化學習進程[7]。同時，有效地融合課堂、實驗室、網絡和企業為一體的綜合立體的教學平臺，以培養目標為依據，從理論課程和實踐的有機聯系出發，結合培養方向、視訊內容，真正做到“以學生為中心，在做中學，在學中做”的教學理念，讓學生得到更全面的發展。