基于教育信息化的高校“數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”教學(xué)創(chuàng)新探索*

許巖東

（煙臺(tái)大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心，山東 煙臺(tái) 264005）

0 引言

近年來，我國的高等教育質(zhì)量明顯提高，教育信息化技術(shù)的發(fā)展為教育教學(xué)的改革發(fā)展提供了有力保障。2018年4月13日，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，明確強(qiáng)調(diào)要提升學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)，轉(zhuǎn)變思維類型觀念，使人工智能創(chuàng)新思維與各級(jí)教育深度融合，真正促進(jìn)教育信息化發(fā)展[1]。

“數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”課程是高校工程訓(xùn)練體系中必不可少的一部分，由于數(shù)控專業(yè)本身具有獨(dú)特的實(shí)用性和操作性[2]，“數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”課程不僅可以讓學(xué)生掌握數(shù)控工藝知識(shí)，而且可以熟練操作數(shù)控機(jī)床，讓學(xué)生獨(dú)立完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、畫圖、編程、加工、測(cè)量等一系列工作，從而有效鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。線上“數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)充分發(fā)揮了“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)勢(shì)，搭建虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，將線下現(xiàn)場(chǎng)操作數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上的學(xué)知識(shí)、看視頻、做仿真、解答疑，構(gòu)建了新的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。

1 學(xué)生未返校期間“數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”課程面臨的問題

1）沒有實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地。學(xué)校雖然已經(jīng)開學(xué)，但是由于特殊原因不能返回校園，使得原本在校內(nèi)固定實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行的“數(shù)控實(shí)訓(xùn)”課程轉(zhuǎn)為線上教授與學(xué)習(xí)，由于數(shù)控單元的特殊性，沒有真實(shí)的數(shù)控機(jī)床、刀具、夾具、毛坯材料等，學(xué)生缺乏真實(shí)的感官體驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性普遍不高[3]。

2）師生間缺乏交流。雖然鼓勵(lì)學(xué)生有問題請(qǐng)教老師，但有的學(xué)生并沒有去主動(dòng)聯(lián)系指導(dǎo)教師，而是把問題擱置，使得問題積累嚴(yán)重。師生之間雖然可以通過QQ或微信進(jìn)行線上交流，但是和面對(duì)面交流還是有區(qū)別的，對(duì)信息的理解和交換都會(huì)存在偏差。再者,受通訊工具和網(wǎng)絡(luò)流暢度的影響，實(shí)訓(xùn)教學(xué)效率不高。

3）不能現(xiàn)場(chǎng)示范機(jī)床操作步驟。正常的情況下“數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”課程由教師先講解機(jī)床規(guī)范操作步驟以及注意事項(xiàng)，然后親自示范，最后由學(xué)生自己操作。線上教學(xué)受時(shí)間和空間的限制，學(xué)生完全領(lǐng)悟不到數(shù)控機(jī)床的操作要領(lǐng)。

4）學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。部分同學(xué)認(rèn)為“數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”課不重要，而且由于學(xué)生們是居家學(xué)習(xí)，很多學(xué)生出現(xiàn)懶散、松懈、浮躁的狀態(tài)，自控能力差，容易犯“拖延癥”，不按時(shí)提交教師在線上布置的作業(yè)，缺乏有效的監(jiān)督和過程評(píng)價(jià)機(jī)制。

2 “數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”課程線上教學(xué)思路探索

針對(duì)以上問題，數(shù)控教研組多次通過視頻會(huì)議研究討論教學(xué)組織方式，并一致通過提出采用“多媒體課件+實(shí)訓(xùn)課程視頻+虛擬仿真軟件”的混合式項(xiàng)目教學(xué)方式，結(jié)合在線輔助教學(xué)工具（QQ群、微信群、騰訊會(huì)議），保證“數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”教學(xué)的順利進(jìn)行[4]。“數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”線上教學(xué)示意圖如圖1所示，具體分析如下。

1）實(shí)訓(xùn)課程前，師生要做好充分的準(zhǔn)備工作，要求各位指導(dǎo)教師通力合作、密切配合，熟練掌握在線直播軟件和虛擬仿真軟件的操作，扎實(shí)做好基本功，按照教學(xué)日歷制定數(shù)控單元線上實(shí)訓(xùn)教學(xué)的目標(biāo)、內(nèi)容、評(píng)價(jià)機(jī)制、考核方式等[5]，提前制作教學(xué)PPT并錄制數(shù)控機(jī)床操作視頻，建立不同課程的QQ群，要求每一位學(xué)生加入到各自的QQ群。學(xué)生提前復(fù)習(xí)對(duì)應(yīng)的理論知識(shí)并預(yù)習(xí)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，安裝教學(xué)需要的軟件，做好居家學(xué)習(xí)日常規(guī)律安排，嚴(yán)于律己，配合好教師的工作。

2）實(shí)訓(xùn)課程中，教師把教學(xué)PPT和數(shù)控機(jī)床操作視頻上傳到QQ群，供學(xué)生下載學(xué)習(xí)，按照課程表時(shí)間在QQ群里進(jìn)行直播授課，重點(diǎn)講解數(shù)控手工編程和機(jī)床操作步驟以及注意事項(xiàng)，講解虛擬仿真軟件（宇龍數(shù)控加工仿真軟件）的應(yīng)用，讓學(xué)生掌握虛擬仿真軟件中機(jī)床開機(jī)、回參考點(diǎn)、定義毛坯、選擇夾具和刀具、對(duì)刀、執(zhí)行程序等一系列的操作要領(lǐng)。發(fā)布課堂練習(xí)作業(yè)，了解學(xué)生掌握情況，提高學(xué)生在線學(xué)習(xí)的參與度和積極性[6]，加深學(xué)生們對(duì)數(shù)控實(shí)訓(xùn)的印象和理解。

3）實(shí)訓(xùn)課程后，做好學(xué)生反映問題的記錄工作，利用騰訊會(huì)議軟件開展線上答疑，針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的疑惑和機(jī)床操作問題做出深入細(xì)致講解，明顯提升了實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。根據(jù)在線學(xué)習(xí)表現(xiàn)狀況和課上課后作業(yè)完成情況，記錄保存好每一位學(xué)生的成績。

圖1 “數(shù)控單元實(shí)訓(xùn)”線上教學(xué)示意圖

3 實(shí)踐成效

以利用宇龍數(shù)控加工仿真軟件練習(xí)數(shù)控加工中心加工簡單外形輪廓零件為例，讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固數(shù)控編程和機(jī)床操作步驟。教師提前在QQ群發(fā)布練習(xí)圖紙，圖紙如圖2所示。宇龍數(shù)控加工仿真軟件具體操作步驟如下。

圖2 數(shù)控練習(xí)圖

1)開機(jī)，打開電源，松開急停按鈕，回參考點(diǎn)，使XYZ的機(jī)械坐標(biāo)變?yōu)榱悖?/p>

2)定義毛坯尺寸為80 mm×80 mm×80 mm，材料為低碳鋼，如圖3所示；

圖3 定義毛坯

3)選擇夾具為平口鉗，通過移動(dòng)毛坯使其在夾具中處于最佳位置，完成后安裝零件，如圖4所示；

圖4 選擇夾具

4)選擇銑刀，1號(hào)刀具為Ф50mm的平底刀，2號(hào)刀具為Ф10mm的平底刀，如圖5所示；

圖5 選擇刀具

5）對(duì)刀，可以用靠棒或?qū)み吰骰蛟嚽械姆椒▉泶_定編程坐標(biāo)系的零點(diǎn)，并輸入到G54中的X和Y，利用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的量塊進(jìn)行塞尺檢查，來確定兩把刀具的長度補(bǔ)償值，并輸入到H1和H2；

6）在編輯模式下通過DNC傳送把已經(jīng)編好的數(shù)控程序?qū)敕抡孳浖瑱z查程序是否有問題；

7）切換到自動(dòng)模式，執(zhí)行加工程序，加工完成后如圖6所示，并測(cè)量零件尺寸是否合格。

圖6 仿真加工完成圖

通過本次練習(xí)圖的線上模擬仿真教學(xué)情況，學(xué)生們的作業(yè)完成率高，準(zhǔn)確率也達(dá)到了優(yōu)秀的水平，顯著提高了學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的了解和認(rèn)識(shí)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作步驟以及注意事項(xiàng)有了更深印象，達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)語

通過對(duì)學(xué)生未返校期間線上實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式與方法的探索，使“云端實(shí)訓(xùn)”逐漸為大家所知，創(chuàng)新了實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，保證了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的正常計(jì)劃和教學(xué)質(zhì)量。一方面使學(xué)生們居家學(xué)習(xí)真正有所得，為返校后的實(shí)訓(xùn)任務(wù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；另一方面使教師們從現(xiàn)場(chǎng)示范操作轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上操作，使職業(yè)技能水平得以提高，并適應(yīng)了新教學(xué)環(huán)境的轉(zhuǎn)換。整個(gè)教學(xué)探索過程也促進(jìn)了教育行業(yè)的信息化[7]，為其他課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了參考思路，克服了實(shí)訓(xùn)教學(xué)難以展開的困難，充分發(fā)揮了虛擬教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。