信息化手段教學在數控車床編程與操作課程教學中的應用

鐘少佳

《數控車床編程與操作》是中等職業技術學校數控專業的核心專業課程。本課程的學習使學生具備數控技術原理、機械制造基礎、制圖、金屬切削、數控加工工藝及相關方面的理論知識，以及擁有數控編程、數控車床操作的專業技能。《數控車床編程與操作》課程教學目標是使學生具備從事中級數控車床操作工崗位的職業素養。

《數控車床編程與操作》課程采用傳統教學的方式，主要存在以下問題：1.學生厭學數控理論知識，這也是職中學生普遍存在的問題。學生認為理論知識枯燥難懂，厚厚的數控車工中級專業理論知識，學生除了背誦就是抄寫，機械性的死記硬背，不斷消磨學生的耐心，更是讓學生對理論知識產生嚴重抵觸情緒，這也是導致數控車工中級考證通過率低的主要因素。2.教學不直觀，缺乏模擬仿真。《數控車床編程與操作》是一門實踐性很強的專業課程。單純在課室講解編程指令的運用，缺乏動畫直觀展示指令走刀路徑，學生往往對指令的走刀路徑一知半解，不能直觀結合走刀路徑理解指令格式參數及功能。沒有對編程指令運用理解透徹，學生在遇到不同的加工工件時經常錯誤百出，在課堂上沒有數控仿真及時檢測程序中存在的問題，這樣脫離實踐的理論教學，學生不能做到學以致用。3.數控車床不規范操作現象多，安全隱患大。在數控實訓室面對全部同學示范車床操作方法時，實訓室嘈雜的環境，學生不能清楚聽講和觀看，導致學生出現諸多不規范操作習慣，甚至出現嚴重的安全事故。頻繁的安全事故，會挫敗學生的學習積極性，造成教學低效。這樣的教學顯然不適應時代的需求。經過多年的教學探索，發現在數控車床編程與操作課程中運用信息化教學，借助“動畫、聲音、圖像”可使學生視覺和聽覺都有直觀感受，教學效果甚好。

一、信息化教學的定義

教學信息化，是以現代教學理念為指導，以信息技術為支持，應用現代教學方法的教學。在信息化教學中，以學生為中心，充分利用現代信息技術和信息資源，科學地安排教學過程的各個環節和要素，以實現教學過程的優化。

信息化的教學模式是：以學生為中心，老師充分利用現代教育技術手段，調動豐富的信息資源，構建一個良好學習情景，在教師的組織和指導下，充分發揮學生學習的主動性、積極性和創造性，讓學生主動獲取知識與保持，使學生真正成為知識的主動建構者。教師由知識的灌輸者轉變成課堂教學的組織者、指導者，教師主要作用是培養學生獲取知識的能力，引導學生自主探索知識，形成自主學習的能力，體現學生學習主體的作用。

二、信息化教學的優點

在信息化教學中，充分利用現代教學媒體、信息資源構建理想的教學環境，在教師組織下，充分調動學生的主動性、積極性、創造性，使學生成為主動獲取知識者，教學效果好。

1.有效創設理想的教學和學習情景，激發學生的學習興趣。信息化教學通過文字、圖像、動畫和視頻演示等豐富教學資源創設學習的情景，給學生形象、生動的感受，有效激發學習興趣，提高教學效果。

2.有效突破教學和學習的重難點，提高學習效果。通過信息化教學，使抽象內容直觀化，化復雜為簡單，突破重難點。

3.發揮學生主觀能動性，養成自主學習的能力。信息化教學中，教師是課堂的組織者、指導者，學生是知識的主要建構者，主動探索知識，形成自主學習的能力。

三、信息化教學的應用

下面以《數控車床編程與操作》為例，講解信息化教學的具體實施過程。

1.創建教學平臺，突破學習局限

為了便于教學互動、資源共享和移動學習，筆者采用學習通APP交互系統作為教學互動平臺。首先，下載學習通App，安裝并注冊后，重點建立我的課程。建立我的課程，編輯章節和目錄，根據教學的需要在相應的課程理添加相對應的信息資源，如教學圖片、微課和視頻等。如《數控車床編程與操作》課程的“固定形狀粗車循環指令G73”微課、“對刀操作”視頻等學習資源上傳“學習通”教學平臺，如圖1、圖2，這些資源供學生自學使用，學生可以在各種時間、各種場所進行學習，打破學習時間和空間的限制。接著建立班級，發布班級邀請碼7985093給學生，學生手機登錄“學習通”，在線瀏覽海量的學習資源，在教與學的過程中實現學習數據記錄、分析。大量的微課資源解決了傳統教學資源匱乏、不直觀等問題。

2.微課創設情景，激發學習興趣

在教學中，筆者發現16數控2班學生能運用外圓粗車復合循環指令G71和精車G70指令編寫零件的加工程序，可在數車車間實訓中，學生缺乏考慮刀具磨損值或機床間隙造成零件的尺寸誤差問題，加工出的工件尺寸精度往往達不到要求。為了提高工件尺寸精度控制，加工出合格的工件，設置課程如下：

課前推送微課，激發學習興趣。通過“學習通”教學平臺推送“外圓尺寸精度控制”微課如圖3，發布學習任務，引導學生課前自主學習。學生登錄“學習通”觀看微課討論研究，完成學習任務。視頻演示加工工件尺寸精度控制的重要性、尺寸誤差值的計算方法和尺寸精度的控制方法，直觀形象的視頻引發學生思考一系列的問題：實際的加工中存在尺寸誤差，加工過程必須有暫停測量，應該在加工哪一個環節設置程序暫停呢？暫停程序如何編寫？測量尺寸有誤差，如何進行修改？帶著疑問，查找資料，瀏覽資源完成以下學習任務。

（1）分析并寫出圖4零件加工工藝。

（2）編寫圖4零件完整的加工程序（含有暫停程序）。

課中討論解決問題。課前學習最大的問題是如何在圖4工件加工程序中插入暫停程序。結合課前學習情況，以小組為單位討論課前學習遇到的問題，小組代表示范講解要點，展示學習成果。為了提高編寫暫停程序的準確性，筆者事先把編寫暫停程序段容易出錯的案例通過問卷星制成二維碼，如圖5，學生掃描二維碼修改暫停程序存在的問題，強化知識要點。在實訓教學過程中，學生的主要任務是加工出合格的圖4工件，完成此任務最關鍵是學會控制工件的尺寸精度。控制工件尺寸精度難點在于工件尺寸測試方法、尺寸誤差計算和根據實際情況合理修改刀具磨損值，這些知識都在課前微課里呈現，學生可重復觀看微課，小組成員討論共同解決難題。信息化教學中，學生借助理想的信息資源環境，積極主動的探索知識，學生之間思維的碰撞有利于知識的生成，使學生真正成為知識信息的主動建構者，大大提高了課堂教學效果。

信息化教學不會隨著課堂教學結束而結束。在課堂上掌握不了的知識和技能，學生可通過反復觀看教學平臺上的資源繼續學習，還可通過微信或“學習通”教學平臺等實現生生和師生研討。課后，教師可在“學習通”教學平臺上傳有關專業的資源網址或網絡資源，學生利用課余時間進行碎片化的學習，拓展知識寬度和廣度。課堂的評價也隨著信息化變得多樣化，能對學生課前和課后的學習情況、學習效果進行長期記錄和考核，有利于更準確的更進后續學習。

3.模擬仿真教學，規范操作

（1）模擬仿真，直觀教學

信息化教學適當運用仿真教學，化難為簡，易于學生學習。仿真教學是將理論和實踐相結合的新教學手段。在仿真教學中，學生置身于模擬真實環境，通過仿真軟件可以靈活地設置各種參數、輸入模擬條件，就可以自如地模擬真實世界中的各種情況。

例如，在講授《端面切削循環G94的運用》的教學過程，筆者采用任務驅動教學法，以仿真加工圖6工件為工作任務，圍繞這工作任務展開學習。筆者創設學習情景，運用數控仿真軟件演示端面切削循環指令G94加工階梯軸零件過程的視頻。在觀看視頻的時候，引導學生留意刀具切削起點位置、刀具進刀方向、刀具的走刀路徑和加工完畢后刀具停留的位置。直觀形象的演示激發學生聯想，喚起學生原認知的圓柱切削循環G90指令知識結構，利用原有關知識推論新知識G94指令相關知識。接著，筆者通過多媒體平臺展示G94走刀路徑，引導學生自主學習，分組協作探索一連串任務：學習G94指令格式及參數意義、描述G94指令刀具走刀路徑、確定刀具起點位置、確定加工完畢后刀具停留位置。通過完成這些小任務來實現總的工作任務（圖6工件的加工）。在仿真加工圖6的時候，個別小組發現了存在的問題：設置刀具起點位置，沒考慮切槽刀的寬度，導致槽變寬;誤解G94走刀路線，只編寫最后一刀切槽的程序，形成一刀切現象。數控仿真軟件引入理論教學，課堂上學生編寫的程序經過仿真加工，即可檢測程序的正確性，也能及時發現程序中存在的問題，加深對編程指令運用的理解。

（2）模擬仿真，規范操作

數控是一門實踐性很強的學科，學生如果不規范操作數控車床，容易在數控操作中出現安全事故。常見的安全事故有：學生對刀操作有誤，不驗刀就進行加工，出現撞刀現象;數控加工中進行換刀切削，刀具沒移到安全位置換刀，導致刀具與工件發生碰撞。在數控車床編程與操作中引用仿真教學，在仿真機床上，采用的操作面板和按鍵功能與真實的數控機床完全相同，老師講解演示，學生規范仿真操作，熟悉車床操作面板和按鍵功能，提高數控操作的安全性。

通過仿真教學，讓學生學會編程知識，熟悉數控車床操作，養成安全規范操作的習慣。學生在進行數控仿真學習，“做中學，做中教”，學生既能學到扎實的專業理論，也熟練了實踐技能，真正做到理論結合實踐。這種教學手段，不僅減少數控操作所需刀具、材料和機床的損耗，而且在有限的實訓教學資源中保證了安全，提高教學效果，實現教學目標。

4.跟蹤后臺數據，實時教學評價

數控車工中級職業技能需要數控專業技能和專業理論知識相結合。數控車工中級理論考核要求具備數控技術原理、機械制造基礎、制圖、金屬切削、數控加工工藝等理論知識，也就是數控專業中職三年的所有專業知識。即使學過的課程，學生對專業理論知識掌握很少，一學期要在課堂上把這些內容一一傳授于學生，讓學生熟悉掌握數控專業知識不太可能。

創設探究氛圍，激發學習的興趣。愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師，濃厚的學習興趣可以使學生產生求知欲。”對于一本本厚厚的書本，學生失去興趣，不會主動翻閱。那么如何讓學生從被動轉變為主動？又如何將考核情況及時反饋到老師，且對學生學習情況、學習效果進行長期記錄和考核，以便準確地更改后期的繼續教學呢？利用信息化教學手段將歷年的紙質試卷通過篩選，去掉雷同題目，精簡題庫，整理出一套套典型的數控車工中級題庫，利用“學習通”教學平臺上傳題庫，學生登錄“學習通”自主探索學習，及時反饋學習情況到老師，如圖7所示。精簡的電子閱卷充分調動學習興趣，學生可以自由安排時間自主學習，遇到抽象的難題，學生可以瀏覽“學習通”大量的學習資源加以理解，可以通過“百度”等網站查找相關內容，或者通過“學習通”教學平臺生生、師生交流探討，及時的解答堅定了學生的學習信心。

四、實施效果存在的問題

1.取得效果

信息化教學充分利用了現代教育技術，運用文字、圖像、動畫和視頻演示等豐富教學資源呈現課堂，使學習變得輕松愉快，學生主動參與了課堂，充分發揮主觀能動性，自主學習能力提升了，課堂變得活躍有趣，教學效果很好。教師通過信息化教學，不但積累豐富的教學資源，更新知識結構，而且提升信息教育技術運用教學能力，與時俱進，保持對新知識、新事物長久的敏銳感知能力，也促進了教學。

2.存在不足

信息化教學需要大量的優質教學資源，而教學資源的準備是一項長期堅持的教學活動，需要大量的時間和精力完成。教師如果準備不足，運用信息教育技術能力不完全具備，對課堂突發情況應變能力不夠，課堂上就會出現無法掌控的局面，達不到教學效果。