信息化教學在中職數控車床編程與操作課程中的運用

鐘少佳

[摘? ? ? ? ? ?要]? 目前中職數控車床編程與操作課程教學存在枯燥乏味、理論抽象、實訓無趣等問題，導致學生厭學，從而形成“無效”課堂。如何提高教學有效性？信息化教學使教學直觀形象，增強教學內容的感染力，提高教學有效性。結合教學實踐就如何在數控車床編程與操作課程中運用信息化教學進行了探究。

[關? ? 鍵? ?詞]? 數控車床編程與操作;信息化教學;有效性

[中圖分類號]? G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）11-0150-03

科技改變生活，移動互聯網、人工智能等一些信息技術不斷改變著人們的工作和生活。而今，網絡課程、微課、信息化教學平臺等新型信息技術不斷與各種教學模式相融合，隨著信息化技術與課程的不斷深入整合，教師的信息化教學能力日益重要，它對學生學習能力及創新意識的培養都具有重要意義。信息化的教學使學生學習突破時空限制，學生可以充分利用碎片化的時間自主學習，還可以利用學習資源去拓展內容的深度和廣度，實現個性化的教學，促進學生創新精神和實踐能力的培養。因此，利用信息化技術相對傳統的教學更能激發學生學習興趣，實現課堂有效性。

一、信息化教學的概述

（一）教育信息化

教育部發布《教育信息化2.0行動計劃》中指出，教育信息化的核心內容是教學信息化。信息化環境下的教學與傳統的教學方式相比，具有教學方法更加靈活多樣、教學地點不局限、互動手段多樣化、教學資源多元化等優點。

（二）教學信息化與信息化教學

教學信息化，是指以現代教學理念、學習理念為指導，以信息技術為支持，應用現代教學方法的新教學體系。信息化教學不是簡單地利用計算機、互聯網、投影來實現教學的過程，而是借助各種信息化設備與技術來提高教學效率，讓學習內容更貼合學生的學習需求的過程。

信息化教學，是指根據信息的傳遞方式和學生對知識信息加工的過程，充分利用信息化教學手段，在教師的組織與指導下，發揮學生的主動性、積極性、創造性的教學活動結構框架和活動程序。

（三）信息化教學的理論基礎

信息化教學模式是建立在建構主義理論基礎之上的，其學習環境包含情景、協作、會話和意義建構四個要素。信息化環境下的教學模式是根據信息時代對人才素質培養的要求，以素質教育理念和新課程改革精神為指導，以現代學習理論為基礎，以信息技術為支持，從教學模式創新的角度，主動回應了信息化社會對教育教學提出的嚴峻挑戰。信息化環境下的教學既是對傳統教學的繼承，同時也是對技術環境下教學新模式的探索與建構過程，是各類教學模式的結構成分與技術應用條件之間的“整合”過程。

二、數控專業課程的現狀

數控技術是一門實操性很強的課程，是加工制造行業中相當重要的組成部分，數控專業畢業的學生大部分從事基礎的制造業，直接面向工廠及企業需求。根據對本地相關企業的走訪，歸納了企業對數控專業學生的要求，我們制訂了數控專業的教學目標是培養學生獨立思考和發現問題的能力，熟練操作數控車床，并根據企業實際需要培養合適的人才。但很多課堂還是采用比較傳統的教學方法，不可避免地存在以下幾方面的問題。

（一）教學手段適應不了數控技術的發展速度

數控技術是一個國家現代化制造業的核心，也是實現2025年中國制造重要的一環。產教融合是當今職業教育的大方向，學校對學生的技能培訓實踐仍停留在數控機床的簡易操作和加工簡單的工件階段，明顯不符合企業對人才的需求。而且對相關的數控機床維護與保養、數控技術加工工藝等專業技術的教學重視不夠，數控編程仿真和相關軟件（如CAXA，CAM）等使用力度不夠，學生對工廠使用的主流機床數控系統認識不足，以上種種都是用人單位反饋回來的信息。

（二）傳統的實訓教學效率較低，效果較差

一般的數控實訓課，都是由2～3位實訓指導老師在車間共同教學，面對眾多的學生，教師在車間進行現場示范操作時，常常會被學生一窩蜂地圍住，而只有靠近機床的學生才能聽清或看清老師的示范，站得稍遠的學生學習效果肯定不太理想，而數控技術又是環環相扣，部分對自己要求不高的學生會慢慢放棄，幾次課下來，兩極分化就會很嚴重。

（三）教師容易忽略學生的差異性，導致難以因材施教

每位學生都是獨立的個體，同一個班級的學生來自五湖四海，他們生源地不同以及存在個體差異，傳統課堂教師沒有注意到學生的差異性，隨著知識點的深入，學生接受能力的差異就慢慢顯露出來。以讀零件圖為例，制圖和機加工學得好的學生很快能標出零件圖的基點坐標以及簡單整理加工工藝，基礎差的學生連找出基點都困難，因此在傳統的課程教學中，教學課堂的進度無法兼顧每個學生的實際情況，很難做到因材施教，學生得不到個性化發展。

三、信息化教學模式在數控編程課中的實施

根據前面的分析，下面闡述如何對數控車床編程與操作進行課程教學改革，實現課程的信息化教學。

（一）建設信息化教學平臺，拓寬學習空間

我校與超星集團合作，搭建了超星“學習通”信息化平臺。平臺可以上傳各種課程資源，如PPT、微課、習題等，供學生提前學習，學生只要登錄平臺，加入相應班級后，隨時隨地就能學習。如圖1所示，學生通過觀看導入視頻，會思考刀具為什么能準確加工出相應的輪廓，那么教師就能順利引導出該章節的教學內容——對刀。據學生反映，他們更喜歡碎片化的學習，因為不再受時間和地域的限制。上課過程中，學習通提供了很多有趣的功能，如簽到、搶答、選人、直播等功能，不失趣味性，可以讓學生更專注于課堂。課后可以布置作業，班級也提供類似微信群的功能，讓學生討論問題，與教師互動。信息化平臺的使用使資源可以被保留下來，加上智能手機的普及、網絡的提速，學生容易做到溫故知新。網絡資源的共享，解決了以往學生目標不明確、學習熱情不高的難題，碎片化學習模式拓展了學生學習的空間，時間更加自由，實現了個性化、差異化的學習，為提高課堂的有效性打下良好的基礎。

（二）校企共建教學資源，教學項目訂單化

即將實現“中國制造2025”，對職業教育提出了要深化產教融合的要求。產教融合是職業教育的重要環節，是職業教育與其他教育形式區別的重要特征。2018年9月，我校與廣州市濤豐機械設備有限公司進行校企合作，該企業是我區一家民營企業，主要從事數控加工，我校數控專業教師隨時可以下企業學習管理和生產，企業會提供部分訂單到我校數控車間，讓學生動手加工，經改制可以作為教學資源。

以“階梯軸的加工”教學項目為例，項目的教學目標是學生能寫出工件的加工工藝和正確使用G01指令。從企業提供的訂單里，其中有圖2軸承軸的加工，與教材的項目接近，于是使用企業的訂單工件取代教材的項目，分小組去完成加工任務，在不改變教學目標的情況下，制訂了以下的教學任務。

1.分析圖紙，制訂加工工藝;

2.標出圖紙中需要加工的基點坐標;

3.編寫程序，并用仿真加工驗證程序;

4.首件試切，小組間相互做質量檢測;

5.經驗分享，拓展課程。

任務1通過“學習通”教學平臺讓學生提前預習，明確教學內容，學生可以相互討論和上網搜索相關知識，完成任務。任務2在課堂上利用搶答的形式，通過推送基點坐標的填空題，讓學生之間競賽，增加課堂的趣味性。任務3是重點，學生是否掌握G01指令，從仿真和程序中就能反映出來，教師要觀察每組完成情況并記錄存在的問題。任務4是難點，需要學生注意安全規范生產以及克服加工時的畏難心理。質量檢測是讓學生能規范、正確地使用量具，體驗崗位。任務5是讓做得好的小組分享加工經驗，取長補短，教師則作出點評，并拓展課程任務，例如如何簡化G01指令，以及優化程序，實現批量生產等。這樣的教學資源貼近生產，從資源建設上實現了教學過程與生產過程的無縫對接。

（三）善用仿真軟件教學，促進做中學

仿真軟件應用不僅僅是一種新的信息化教學手段，它是將理論與實踐相結合的新教學方法，在數控教學中合理運用數控仿真軟件，會收到事半功倍的教學效果。

職中的學生普遍基礎較差，理解能力不強，而數控編程的理論知識較為抽象，對學生的想象力有較高的要求，傳統教學方式會讓學生感到枯燥乏味，從而產生厭學的心理。他們喜歡動手操作，但數控機床價格較為昂貴，學校從教學成本考慮，不會購置太多數控機床。使用數控仿真軟件很好地解決了數控設備少、實習學生多的現狀。應用數控仿真軟件，使很多抽象的概念更生動和直觀，例如對刀、刀具路徑與程序驗證等。使用仿真軟件，可以直觀地看到操作過程，學中做，做中學，這樣能夠引起學生的學習興趣，激發學生的學習熱情。從使用仿真前后的數據對比，大致發現，有70%左右的學生使用仿真技能把指令的走刀和參數掌握，傳統講授的比例只有30%左右。

有這樣的一個教學案例，講述“試切法對刀”教學項目的時候，仿真軟件就有著傳統教學無法比擬的優勢。沒有仿真的情況下，以前講述試切法對刀的過程，即使配合PPT、錄像的講解，學生對試切法對刀的步驟還是一知半解，更難理解對刀的意義。使用數控仿真軟件，教師可以通過投屏分解試切法對刀的每個步驟，跟學生詳細解釋試切工件的端面是找刀具與Z軸之間的基準，試切外圓是找刀具與X軸之間的基準，細致直觀地講述每步的意義，學生只需要緊跟教師的步驟，邊操作邊結合教師的講解，很快就能把對刀的知識點掌握，真正做到事半功倍。

因此，通過仿真教學，讓學生達到要求后再進行實訓，不僅能有效地降低數控實訓的危險性，學生還可以通過仿真軟件熟悉數控機床操作面板，驗證編寫的程序，也可以嘗試創新加工工藝，綜合提高學生的數控編程能力，同時也減少了零件的報廢率。相對于“填鴨式”這種老套的教學方法，采用這種教學手段，學生在課堂中實實在在地掌握了知識，而且在有限的實訓教學資源中保證了安全，提高了學習效率，從而實現了有效教學。

（四）巧用信息化手段，攻克實訓難點

雖然仿真能讓學生在安全的環境下完成知識點的學習，但到了車間真正的實訓會面對真正的難點。舉個簡單的例子，仿真的加工環境是近乎零誤差的，實際加工是不可能的，學生會遇到精度控制、同軸度誤差、螺紋誤差等問題，而這些問題恰恰是數控加工中學生最需要掌握的技能點。文章前面提到，車間的實訓教學會因為指導教師的演示不能滿足所有學生同時參與，導致實訓效果差，微課的使用在一定程度上彌補這方面的缺失，但不能解決某些需要實時演示才能完成的知識點。

下面以加工企業訂單工件“螺紋軸”為例，探究信息化在實訓中的應用。

從圖紙（見圖3）中可以看出，加工螺紋軸的難點是中間那段長螺紋的加工以及同軸度的控制。加工好左右兩端后用一夾一頂的方法加工中間的螺紋，加工前先要打表找正控制同軸度，雖然錄制了微課，但學生實際操作時還是無從下手。以往教師會現場演示，由于場地限制，能近距離觀察細節的學生寥寥無幾，效率非常低。采用超星“學習通”信息化平臺的直播功能可以很好地解決這一難題，學生打開超星App點擊直播就能觀看教師的操作演示，教師也可以連接多媒體，把直播投屏，現場講解。這個直播功能還有個好處是能保存直播內容，學生能隨時復習視頻的內容。微課在數控加工中能解決很多理論性的知識點，但在實際操作中需要學生親身去感受才能有更深的體會，例如螺紋的加工，微課可以教學生如何修改刀補，如何進刀，學生照搬可能會成功，但更容易修改的量過大，導致螺紋報廢。直播前，可以先讓學生去親身拿螺母試螺紋的松緊度，再結合老師直播修改參數，方法是固定的，參數修改的值是需要根據實際去判斷的，教師要著重培養學生的思考與分析能力。

四、實施效果與存在問題

（一）實施效果

1.信息化手段助學生輕松攻破重難點

課堂中融入信息化手段，可以把數控技術中比較抽象的知識點可視化，化抽象為形象。中職學生喜歡新鮮事物，信息技術能激發他們的學習興趣。信息化課堂教學改變他們的上課形式，摒棄枯燥的傳統教學，教學重難點以生動趣味的形式得以突破，讓他們主動參與課堂，課堂氛圍有了，學習能力提高了。

2.解決產教脫離的問題，做到產教融合

“學數控是做什么的？”這個問題，無論教師解釋得再透徹，不如拿出實際的產品更直觀。學生明白學習數控技術以后能從事的崗位，一線工人還是產品設計總監由個人的技術水平決定，糾正“學數控等于做藍領”的錯誤認識，校企合作有針對性地解決了“理論與實踐、學習與就業”相脫離的困境。

（二）存在的問題

信息化教學在實施過程中，還會遇到一些困難，信息化教學需要大量優質的教學資源，而教學資源的收集和積累是一項需要長期堅持的教學活動，校企合作一年多，提供的產品未能全面覆蓋學生所需要掌握的數控技術，這需要教師不斷去其他企業尋找資源，需要大量的時間和精力去完成。還有在課堂上如何合理使用信息化手段去掌控課堂，不能為了“信息化而信息化”，學生對智能設備的使用應該有個度，這些都是在今后的教學過程中需要思考解決的。

參考文獻：

[1]高楓，肖衛寧.數控車削編程與操作訓練[M].北京：高等教育出版社，2016.

[2]郭蓮芬.數控車工（中級）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2010.

[3]吳彥文.信息化環境下的教學設計與實踐[M].北京：清華大學出版社，2018.

編輯 原琳娜