中職《數控車床編程與操作》信息化教學實踐

文/廣州市增城區職業技術學校 羅鳳微

中職數控專業《數控車床編程與操作》課程的目的是使學生掌握金屬材料加工的基礎知識和基本技能，了解現代工業生產的運作方式；掌握數控車削加工的操作技能，了解產品生產過程，培養學生嚴謹、認真、踏實、勤奮的學習精神和工作作風，提高學生的專業素質和職業能力。但是很多學校的《數控車床編程與操作》由于教學時間、實訓設備等原因，往往教學效果比較差。為此筆者借助現代信息技術，開展了數控專業課程信息化教學研究，把信息化教學資源和教學手段融合起來，實現優質數控機床產業資源共享，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

一、《數控車床編程與操作》信息化教學及特點

《數控車床編程與操作》信息化教學是以工學結合的理念為指導，借助信息化技術和手段，建立在線開放課程、項目化教材、數字化資源，實現教與學的充分結合，學習內容和工作任務的一體化。《數控車床編程與操作》信息化課程的教學模式主要是“項目任務驅動教學方法、信息化技術教學手段”教學，形成“教、學、做”融合；設計“項目、闖關、實戰”任務；培養“基本、探索、創新”主要能力。在線開放課程充分注重教學活動的設計，包括任務分析、相關知識點講解、拓展知識、課堂測試、工藝參數測驗、交流互動、評價環節等方面調動學生的積極性，激發學生的學習興趣，課程實施惠及數控中級技能證書、提升技能水平。

(一)任務驅動學習，構建信息化教學的基本結構

信息化教學的資源和手段不是教學的目的，課堂不需要五光十色，需要的是為完成工作任務而制造的模擬情境，或者操作的學習環境和條件，易于學生感受、體驗。這就需要資深企業數控高級技師和多年從事數控教學的老師結合《數控程序員》國家職業標準和崗位技能要求，從數控加工工藝分析以及精準尺寸加工的一般過程出發，通過項目任務，由簡單到復雜，學生在完成工作任務的過程中，體驗崗位工作情境，經歷完整工作過程，學習專業知識，訓練專業技能，形成良好的專業技能和職業素養。

(二)真實工作項目，創設信息化教學的體驗情境

項目任務來源于企業工作實際，相關知識覆蓋全面，系統應用范圍廣，內容新穎實用，緊跟時代。學生興趣濃，學習積極性高。比如學習G71外圓粗車循環指令，設置的加工零件產品來源于企業圖樣要求，同時模擬真實的數控加工的工作情境，包含資料搜集、決策分析、計劃設計、程序編制、加工制造、檢測和評價等。學生融入任務情境學習，不僅學會了G71指令的編程及操作，還提高了設計、軟件操作、組織管理、分析問題等方面的能力。學生在實踐中了解了企業工作流程，數控加工的職業技能標準以及技能人才的要求。

(三)現代信息技術，豐富信息化教學的學習資源

運用信息技術可以建立立體化學習資源，高效的在線學習以微課、動畫等關于技能操作的視頻或者仿真的數字化資源作為支撐，構建新型態的立體化課程體系，直觀展示控制零件加工的動作過程、編程指令執行的動作。以屏幕錄像來演示、講解軟件操作;以拍攝錄像、制作動畫來展示工作原理，使用仿真軟件來模擬實訓模型，驗證設計。所有信息化教學資源均在網絡課程中，學習者可以反復學習，學習后通過在線作業、練習、考試，檢驗學習效果，并有在線答疑、互動。延伸閱讀與拓展學習內容可進一步培養和提高學生的設計能力和創新能力。

(四)多元教學評價，推動信息化教學的學習動力

信息化的數控車削加工的課程評價不再是單一的教師評價，而是結合信息化的技術手段，利用學習軟件對學生學習過程中是否能獨立完成工藝方案設計，程序的編程，工件尺寸精確測量以及職業素養的培養程度進行及時、客觀、全面的評價，形成學生綜合的課程成績，通過信息化手段建立過程化、階段化、全方位、多角度的評價模式，幫助教師掌握真實學情，讓學生更了解自己。

二、《數控車床編程與操作》信息化教學的實踐

《數控車床編程與操作》信息化教學以教學模塊(項目)為單位，研發多種類型的教學資源，包括課程視頻、教學設計、隨堂練習、技能操作視頻、數控指令走刀動畫等，課程視頻、教學設計體現教學意圖，引導學習者學習；技能操作視頻可以規范加工操作，方便學習者自主訓練；數控走刀動畫動態演示數控指令走刀路徑，形象直觀，便于理解、掌握。課堂教學一般包括前置任務、線上導學、小組合作、實際操作、科學評價等幾個步驟。下面以“55°錐面凹槽加工”為例介紹數控課堂信息化的實施。

課題任務是完成企業工件圖樣中外圓輪廓55°軸面凹槽的加工及質量檢測。通過這個任務，學生能對一般性外圓軸面凹槽類零件數控車削加工進行工藝分析和制定合理的工藝規程，正確編寫加工程序，完成55°軸面凹槽的加工，并使用相關量具對軸面凹槽表面進行質量檢測，進行工藝改進。在接受這個課題任務之前，大部分學生基本掌握了加工軸面凹槽所要使用的基本格式和走刀路線，且已經熟悉數控車床的工藝編制的基本技術。

(一)前置任務，信息化線上導學

前置任務是根據總體目標，結合學生現有的技能狀況以及指令掌握的程度和由淺到深的原則，加工中級數控車操作工題庫中實體圖中55°軸面凹槽零件的任務，根據《數控程序員》國家職業標準和崗位技能要求，課前教師在學習通APP軟件上發布任務和加工零件圖，學生學習課件、微課、動畫，對零件加工進行工藝分析，完成測試題；擬定刀具路徑，拍照上傳學習通;參與由教師主導的樣本零件問題及原因討論。信息化手段的應用讓教師可以根據線上學生反饋的問題及時解決和調整。通過任務驅動，信息化手段為橋梁，重點引導學生自主學習，獨立思考加工的問題，讓學生主動查找資料，分析加工方法，制定工藝，開始自主學習。

(二)小組合作學習，信息化學習攻關

教師主要借助信息化手段引導學生開展小組合作學習，分析加工方法，探討加工方案的合理性和經濟性。

突破工藝關：首先是工藝分析，55°凹槽加工是重點，因此刀具選取、指令的選取、走刀路線、基點尺寸坐標的計算是關鍵。小組派代表根據課前制定的加工方案上臺展示。其次是刀具路徑，學生提出的刀具路徑主要接用外圓刀結合G71指令軸向走刀加工凹槽，切槽刀結合G94指令徑向加工槽和G73指令加工槽仿形走刀指令加工槽三種。教師調用動畫，直觀呈現并比較三種指令走刀路徑所用工時，然后啟動云投票，請學生按照最短走刀路線和空行程原則選擇最佳工藝方案，85%的學生選擇G71指令加工凹槽多次軸向走刀路徑。主動探究、動畫演示、投票參與讓學生興趣盎然，深刻理解數控加工追求卓越的精神，同時突破教學難點。最后是工藝參數破解，借助Turning工藝參數APP輸入工件材料、毛坯尺寸、應用領域，直接得到工藝參數，避免了傳統教學反復查詢多種表格和手工計算的困擾。最后教師再次發起工藝分析測試題，學生以平均分95分成績通過，遠遠高于課前測試成績。

突破編程關：學生通過移動三維編程軟件直觀了解 G71格式及各參數意義，并嚴格按照格式編寫程序，通過學習通以作業形式發送給教師。教師即時評分，發現部分學生依然存在指令錯 誤。教師開啟找茬游戲，將錯誤指令投屏，讓學生現場找茬，確保所有學生的程序都正確。隨后組織不同難度等級的闖關游戲測試，強化記憶。學生在相互找茬和闖關游戲中深深體會工作細致的重要性，突出教學重點。

(三)實際操作，信息化輔助加工

首先是仿真加工。為驗證工藝、降低安全隱患，學生進入仿真加工環節。交互式三維仿真加工軟件對任何操作錯誤和程序錯誤都會進行報警并終止操作，給出提示信息， 軟件評分，提醒學生嚴格遵守安全操作規程和操作流程，培養學生安全責任意識和嚴謹的工作習慣。

其次是現場加工。通過仿真加工后轉入現場加工，學生領取坯料， 通過裝夾，對刀，錄入程序進行加工，每個環節均可查看微課來輔助操作，工廠技師巡回指導，學生在充分的指導下完成加工，深刻體會工匠匠心制作的過程和成就感。

再次是工件測量。學生經過小組協作完成工件，加工完畢后檢測零件尺寸，填寫工件檢測報告， 并將零件和報告拍照后上傳學習通。

接著是技師評價。教師通過實物展臺對比展示學生提交的零件，技師現場 評分，教師借助學習通組織問題討論。同樣的工藝參數和路線，不同的學生為什么會生產出精度不一樣的零件？使學生進一步意識到精細化操作的重要性，培養學生務實的工匠精神。隨后，學生按照企業6S標準清掃現場、整頓工具和保養機床。

最后布置課后作業。要求學生完成學習通鞏固性測驗，并完成輪廓更復雜的零件仿真加工，鞏固學習，并使用軟件學習通評分。

(四)總結評價，信息化輔助操作

最后，教師整合課前課中課后評分，包括工件檢測報告得分、軟件打分、云班表現、教師評分和技師評分，表現優異的授予“工匠能手”稱號，加強學生的學習成就感以及上進心。

三、《數控車床編程與操作》信息化教學反思

信息化的任務驅動課型的實施提高了《數控車床編程與操作》教學的有效性，形成了比較好的教學生態。首先，信息化任務驅動課型有利于調動學生的學習積極性。前置任務引導了學生的線上自主學習，任務的實施與成果的評價又促進了小組學習，使學生真正成為學習的主人。其次，優化了課堂教學結構，擺脫了傳統教學模式的束縛，構建了有利于學生長遠自主學習和發展的教學模式，信息化教學手段和各種線上教學活動，符合中職學生的學情和認知規律。恰當地整合了理論知識和專業技能，把學科性知識轉化為工作性知識，注重了工作情境設置和專業技能的培養，有利于學生專業能力和職業素質的形成。