基于教育信息化的高校“數控單元實訓”教學創新探索*

許巖東

（煙臺大學工程實訓中心，山東 煙臺 264005）

0 引言

近年來，我國的高等教育質量明顯提高，教育信息化技術的發展為教育教學的改革發展提供了有力保障。2018年4月13日，教育部印發《教育信息化2.0行動計劃》，明確強調要提升學生的信息技術素養，轉變思維類型觀念，使人工智能創新思維與各級教育深度融合，真正促進教育信息化發展[1]。

“數控單元實訓”課程是高校工程訓練體系中必不可少的一部分，由于數控專業本身具有獨特的實用性和操作性[2]，“數控單元實訓”課程不僅可以讓學生掌握數控工藝知識，而且可以熟練操作數控機床，讓學生獨立完成產品設計、畫圖、編程、加工、測量等一系列工作，從而有效鍛煉了學生的創新能力和動手能力。線上“數控單元實訓”課程教學充分發揮了“互聯網+”的優勢，搭建虛擬實訓教學平臺，將線下現場操作數控機床轉變為線上的學知識、看視頻、做仿真、解答疑，構建了新的實訓教學模式。

1 學生未返校期間“數控單元實訓”課程面臨的問題

1）沒有實訓場地。學校雖然已經開學，但是由于特殊原因不能返回校園，使得原本在校內固定實訓室進行的“數控實訓”課程轉為線上教授與學習，由于數控單元的特殊性，沒有真實的數控機床、刀具、夾具、毛坯材料等，學生缺乏真實的感官體驗，導致學生學習的積極性普遍不高[3]。

2）師生間缺乏交流。雖然鼓勵學生有問題請教老師，但有的學生并沒有去主動聯系指導教師，而是把問題擱置，使得問題積累嚴重。師生之間雖然可以通過QQ或微信進行線上交流，但是和面對面交流還是有區別的，對信息的理解和交換都會存在偏差。再者,受通訊工具和網絡流暢度的影響，實訓教學效率不高。

3）不能現場示范機床操作步驟。正常的情況下“數控單元實訓”課程由教師先講解機床規范操作步驟以及注意事項，然后親自示范，最后由學生自己操作。線上教學受時間和空間的限制，學生完全領悟不到數控機床的操作要領。

4）學生學習態度不端正。部分同學認為“數控單元實訓”課不重要，而且由于學生們是居家學習，很多學生出現懶散、松懈、浮躁的狀態，自控能力差，容易犯“拖延癥”，不按時提交教師在線上布置的作業，缺乏有效的監督和過程評價機制。

2 “數控單元實訓”課程線上教學思路探索

針對以上問題，數控教研組多次通過視頻會議研究討論教學組織方式，并一致通過提出采用“多媒體課件+實訓課程視頻+虛擬仿真軟件”的混合式項目教學方式，結合在線輔助教學工具（QQ群、微信群、騰訊會議），保證“數控單元實訓”教學的順利進行[4]。“數控單元實訓”線上教學示意圖如圖1所示，具體分析如下。

1）實訓課程前，師生要做好充分的準備工作，要求各位指導教師通力合作、密切配合，熟練掌握在線直播軟件和虛擬仿真軟件的操作，扎實做好基本功，按照教學日歷制定數控單元線上實訓教學的目標、內容、評價機制、考核方式等[5]，提前制作教學PPT并錄制數控機床操作視頻，建立不同課程的QQ群，要求每一位學生加入到各自的QQ群。學生提前復習對應的理論知識并預習實訓內容，安裝教學需要的軟件，做好居家學習日常規律安排，嚴于律己，配合好教師的工作。

2）實訓課程中，教師把教學PPT和數控機床操作視頻上傳到QQ群，供學生下載學習，按照課程表時間在QQ群里進行直播授課，重點講解數控手工編程和機床操作步驟以及注意事項，講解虛擬仿真軟件（宇龍數控加工仿真軟件）的應用，讓學生掌握虛擬仿真軟件中機床開機、回參考點、定義毛坯、選擇夾具和刀具、對刀、執行程序等一系列的操作要領。發布課堂練習作業，了解學生掌握情況，提高學生在線學習的參與度和積極性[6]，加深學生們對數控實訓的印象和理解。

3）實訓課程后，做好學生反映問題的記錄工作，利用騰訊會議軟件開展線上答疑，針對學生學習過程中的疑惑和機床操作問題做出深入細致講解，明顯提升了實訓教學效果。根據在線學習表現狀況和課上課后作業完成情況，記錄保存好每一位學生的成績。

圖1 “數控單元實訓”線上教學示意圖

3 實踐成效

以利用宇龍數控加工仿真軟件練習數控加工中心加工簡單外形輪廓零件為例，讓學生進一步鞏固數控編程和機床操作步驟。教師提前在QQ群發布練習圖紙，圖紙如圖2所示。宇龍數控加工仿真軟件具體操作步驟如下。

圖2 數控練習圖

1)開機，打開電源，松開急停按鈕，回參考點，使XYZ的機械坐標變為零；

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號刀具為Ф50mm的平底刀，2號刀具為Ф10mm的平底刀，如圖5所示；

圖5 選擇刀具

5）對刀，可以用靠棒或尋邊器或試切的方法來確定編程坐標系的零點，并輸入到G54中的X和Y，利用標準尺寸的量塊進行塞尺檢查，來確定兩把刀具的長度補償值，并輸入到H1和H2；

6）在編輯模式下通過DNC傳送把已經編好的數控程序導入仿真軟件，檢查程序是否有問題；

7）切換到自動模式，執行加工程序，加工完成后如圖6所示，并測量零件尺寸是否合格。

圖6 仿真加工完成圖

通過本次練習圖的線上模擬仿真教學情況，學生們的作業完成率高，準確率也達到了優秀的水平，顯著提高了學生對數控機床的了解和認識，對數控機床的操作步驟以及注意事項有了更深印象，達到了預期效果。

4 結語

通過對學生未返校期間線上實訓教學方式與方法的探索，使“云端實訓”逐漸為大家所知，創新了實訓教學模式，保證了實訓教學的正常計劃和教學質量。一方面使學生們居家學習真正有所得，為返校后的實訓任務打下了堅實的基礎；另一方面使教師們從現場示范操作轉變為線上操作，使職業技能水平得以提高，并適應了新教學環境的轉換。整個教學探索過程也促進了教育行業的信息化[7]，為其他課程的實訓教學提供了參考思路，克服了實訓教學難以展開的困難，充分發揮了虛擬教學平臺的優勢。