基于信息化背景下《數控車工》課程教學模式改革的探索

李寧 劉峙

摘? 要：信息化成為新時代教育發展的大方向，利用信息技術手段提高教育教學的效率和效果，不斷探索和創新新的教學模式，推進課程與信息技術融合深入發展，已成為我國教育教學改革與發展的重要組成部分。通過對中等職業學校《數控車工》課程傳統教學模式的弊端分析，探索出新時期中職學校利用信息化手段創新《數控車工》教學模式的一些經驗案例。

關鍵詞：信息化? 數控車工? 教學模式? 探索

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）07（b）-0222-03

Abstract： Information has become the general direction of education development in the new era. Improving the efficiency and effect of education and teaching by means of information technology， constantly exploring and innovating new teaching models， and promoting the integration of curriculum and information technology in-depth development， has become an important part of the reform and development of education and teaching in China. Through the analysis of the disadvantages of traditional teaching mode of numerical control lathe worker in Secondary Vocational School， this paper probes into some experience cases of innovating the teaching mode of numerical control lathe worker by means of information in secondary vocational school in the new period.

Key Words： Information; CNC lathe operator; Teaching mode; Exploration

隨著以計算機、多媒體、通信、網絡、人工智能等為代表的信息收集、處理、加工、傳輸等技術的飛速發展，信息技術不斷滲透到社會生活的各個領域和各個方面，在全球范圍內改變著人們的生產方式、生活方式、交往方式、學習方式和教育方式，人類跨入了一個嶄新的時代——信息化時代。

信息化時代的到來給教育的發展帶來了前所未有的緊迫感和社會責任感，培養適應信息化社會的各類人才，成為新時代教育發展的大方向。目前，我國大多數地區的數字化校園建設已經基本完成，教育信息化的重心轉向以新課程改革為導向，利用信息技術手段提高教育教學的效率效果，擴大受教育人群范圍，探索新的教學模式，提高師生的信息素養，推進課程與信息技術整合的深入發展，已成為我國教育教學改革與發展的重要組成部分。我國各級各類教育教研部門針對信息化方面的教學改革蓬勃發展、如火如荼。

1? 傳統模式下《數控車工》課程教學現狀及存在問題分析

《數控車工》這門課程是目前中高職以及技工類職業院校數控技術應用專業必開設的一門專業課程。針對此類實踐性較強的課程，學校通常采用傳統的“五段式”教學模式來開展教學，即教師講解編程指令-結合具體案例師生探討加工工藝-教師實操示范教學-學生實訓練習-師生教學評價。此“五段式”課堂教學模式有理論講解、有實操練習、有知識探究、有效果評價、有教師主導以學生為主角，在相當長的一段時間這種教學模式引領大多數職業院校整個工科類專業課程教學。然而今天隨著教學信息技術手段（主要指多媒體、網絡、資源庫、虛擬現實技術等）的飛速發展，傳統教學模式受到了強烈的沖擊，學生無論是在視覺上還是感覺上都不再安心于傳統模式下課堂;教師們無論是在教學的效率上還是教學效果上都很難完成既定的教學目標;學校無論是在實訓耗材費用節約上還是實訓風險的降低上都很難做到盡善盡美。主要突出表現為教學進度推進緩慢，實訓成本居高不下，實訓安全風險難以降低，教學效果不盡人意等幾個方面。

1.1 傳統模式下教學，教學進度過慢

《數控車工》教學，傳統采用“五段式”教學模式，一條指令教師講完了，為了加深學生的理解，就必須讓學生到機床上去進行實際操作練習，然后再去做課堂教學評價和教學質量評估，本來2課時可以完成的教學任務，現在必需5～6個課時才能完成。這樣原本是一個學期的教學任務現在則必需一學年才能勉強完成。

1.2 傳統模式下教學，實訓成本過高

對于一個常規40人左右的教學班來說，要想每個學生都到機床上去找找感覺，那需要的機床、耗材、刀具、量具不是個小數目。就算是把學生編成班組，每個學生“試一把”的時間也很多，另外為了確保學生的實訓安全和實訓效果，一般也需要安排2～3實訓輔導老師。每一位學生都要在機床上進行實操體驗和反復的練習，學生們這些常規的“消耗”很大，自然就增加了實訓的成本。

1.3 傳統模式下教學，安全風險大，教學效果差

數控車床切削時一般轉速都在500～3000轉/min，有的加工甚至需要更高的轉速，這么高的主軸轉速帶動著工件旋轉，再加上刀具車削時的相對運動以及車削時所產生的高溫、鋒利的鐵屑拋甩，這些對于沒有多少安全生產意識的學生來說都是巨大的安全隱患。雖說目前國產數控車床都有防護罩，學生在生產實訓時可以拉上防護罩，透過防護罩上的有機玻璃觀察刀具車削零件的過程，但是由于長期的鐵屑和切削液的侵蝕導致面罩玻璃清晰度下降，再加上一臺機床上會有幾個學生觀看和實訓，學生看不清楚操作過程，就會不顧安全打開防護罩，最后難免會出現一些實習安全事故。

另外，如果一個學生從加工工藝安排到編程，從程序輸入到加工完成，從質量檢測到學習總結評價，每一個環節都參與的話，一個教學項目下來估計10個學時也不一定夠。在實際教學過程中，一般的情況下任課老師都會把學生分成幾個小組，每個小組有4～5個人，每個學生負責整個加工環節中一項具體的工作，這樣的話，就有很多的學生實際上不能親自動手進行實操訓練，那么整個的教學效果也就可想而知了。

2? 信息化背景下《數控車工》課程教學改革的實踐探索

信息化教學模式就是充分利用現代教育技術手段的支持，調動盡可能多的教學媒體、信息資源，構建一個良好的學習環境，在教師的組織和指導下，充分發揮學生的主動性、積極性、創造性，使學生能夠真正成為知識信息的主動建構者，從而取得事半功倍的教學效果。

2.1 利用多媒體資料，提高課堂教學效率

《數控車工》課程多媒體資源豐富多樣。教師上課時可以將教材內容做成PPT，可以把教師實操演示部分做成視頻進行剪輯和壓縮，還可以把整個教學過程中的重要環節做成微課或慕課，讓學生反復地觀看，加深重點難點知識的理解與掌握，也可以建立知識點考核資源庫，讓學生在計算機上實現課堂小結知識測評考核，還可以讓學生到企業錄制數控車工加工紀錄片，拍攝學校不常見的刀具、夾具、工具以及零部件等，參與多媒體資料的收集和制作。

除了師生自己制作多媒體資源外，互聯網上也有很多的《數控車工》教學資源能夠實現共享，比如像PPT課件、flash課件、加工視頻、圖片、有聲講座、電子教案等數以萬計的教學資源。

這些教學用的多媒體資源能夠充實和豐富課堂教學的信息量，能夠拓展學生的專業視野，滿足學生的好奇心和求知欲，最主要的是能夠激發學生的學習興趣，壓縮學習時間，提高課堂上教與學的效率和效果。

2.2 利用虛擬現實技術，降低實訓成本

基于虛擬現實技術的數控加工仿真軟件，在20世紀末已經出現并應用于教學，發展到今天可謂是功能相當強大和齊全。國內外此類商業軟件有很多，其中國內比較有代表性的如上海宇龍、北京斐克、南京斯沃和廣州超軟等。

這些虛擬現實仿真軟件都可以實現對數控車加工全過程的仿真，其中包括毛坯定義與夾具，刀具定義與選用，零件基準測量和設置，數控程序輸入、編輯和調試，加工仿真以及各種錯誤的檢測功能。除此之外，虛擬現實仿真軟件系統內都提供有車床、銑床、加工中心等特征機床;控制系統也多達40多個，涵蓋了國內外如西門子，法那克，華中，廣數，三菱，大森等主流系統的各個版本。

學生在學習《數控車工》這門課程時，針對于教師講解的指令和實訓項目可以先在計算機上通過虛擬現實仿真軟件進行實訓。仿真實訓時學生可以自主選擇車床型號、操作系統類型，可以根據實際加工工藝需要設置合理的毛坯尺寸、刀具和切削參數，還可以通過手動方式現場編制并錄入程序，也能導入由CAD/CAM軟件自動生成的加工程序，整個加工過程時間能夠根據學生的接受程度快進或慢進，最后還能在計算機上實現零部件的在線檢測等等。學生通過此仿真軟件，可以節省機床、毛坯材料、刀具、量具、水電、實訓輔導教師等資源，并且實訓時間也可以比現實加工時間節省約3/4。

2.3 利用互聯網資源，拓展學生實訓項目內容

目前中高職《數控車工》教材中的實訓項目很有限，并且大多數的教材都是相互仿照編寫的，實訓項目內容陳舊，不能與社會發展和生產生活相接軌，導致學生學習興趣不濃、積極性不高、實用性不強。

針對這種情況，《數控車工》可以充分利用互聯網資源，為學生篩選符合學生興趣點的實訓項目，通過一些新穎實用的工藝品圖片，與學生共同探討設計零件的尺寸、加工工藝等內容，學生的學習興趣、求知欲和表現欲大大增強，學習效果也相當棒。

在近年來的《數控車工》教學中，我們通過互聯網資源為學生設計了手機托架實訓項目、酒杯實訓項目、工藝花瓶實訓項目、子彈造型實訓項目、象棋實訓項目、葫蘆造型實訓項目、手柄實訓項目、汽車模型實訓項目、螺母、螺桿等50多個符合學生心智，具有個性化的實訓項目，大大拓展了教學實訓項目內容。

2.4 利用計算機網絡技術，增加實訓安全系數

對于學校來說，師生的生活學習安全應該是第一位。在現實生產教學實訓中安全隱患無處不在、無時不在，學校領導和實訓教師常常為實訓教學膽戰心驚。現在可以通過計算機相關輔助手段來提高實訓安全系數，確保師生實訓安全。其一，如前面所闡述，我們可以在學生學習初期利用虛擬現實仿真軟件，讓那些安全意識差、理論知識不過關的學生在計算機上反復練習，直到達到實訓指導教師的要求。其二，我們可以給數控車床裝上高清監控設備，可以多角度監控機床控制面板、機床刀具加工的運動軌跡、切削過程等信息，然后把大屏顯示器放到安全的區域供學生觀看，這樣就不用一堆學生擠著去看教師的示范操作，實訓輪到哪位學生操作，哪位學生才允許操作機床，這樣大多數的不參與實訓的學生就遠離了加工區域，師生安全系數大大提升。

3? 結語

信息化教學模式信息源豐富、知識量大，有利于環境的創設，有利于提高學生的主動性、積極性，有利于因材施教，有利于互助互動，培養協作式學習，有利于培養學生的創新精神，有利于信息能力的發展等。教師只有充分認識到信息化教學模式的特點，才能更好地把握住信息化教學的特點，才能勝任信息化教學。

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