高校數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與實(shí)踐

李梅 余竹瑪 白廣華

摘 ?要 以三峽大學(xué)工程訓(xùn)練中心的數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)課程為例，分析總結(jié)數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問題，針對(duì)現(xiàn)有問題進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革，并構(gòu)建基于雨課堂的線上線下混合式實(shí)踐教學(xué)模式，有效地改善課堂氛圍，促進(jìn)師生之間的互動(dòng)，提升教學(xué)質(zhì)量，為實(shí)踐類課程的教學(xué)改革和發(fā)展提供新的思路和方法。

關(guān)鍵詞 數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn);混合式實(shí)踐教學(xué);創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);實(shí)訓(xùn)教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-489X（2021）05-0123-03

0 前言

數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn)是一門綜合性的實(shí)踐課程，具有實(shí)踐性強(qiáng)、多學(xué)科交叉、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、理論聯(lián)系實(shí)際及創(chuàng)新思維具有重要意義[1-2]。學(xué)生經(jīng)過前期的機(jī)械原理、機(jī)械制造工藝、互換性等相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)后，到工程訓(xùn)練中心進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課程學(xué)習(xí)，實(shí)訓(xùn)目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行圖紙分析、工藝處理、工藝規(guī)程編寫的能力，從而利用數(shù)控機(jī)床完成零件的實(shí)際加工并滿足其加工精度要求。

數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)是機(jī)械專業(yè)學(xué)生的必修課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力、知識(shí)綜合運(yùn)用能力的重要性不言而喻。然而，在數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中還存在一些問題，如學(xué)生對(duì)于機(jī)床的對(duì)刀原理、走刀路徑理解不透徹，機(jī)床操作不熟練，時(shí)有撞刀事故發(fā)生等。因此，如何激發(fā)學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣和熱情，使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中切實(shí)提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才，是本課程教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容。傳統(tǒng)的實(shí)踐類課程教學(xué)改革大多數(shù)是從教學(xué)方法、實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)、師資培訓(xùn)、信息化教學(xué)手段等方面展開研究[3]，很少研究如何將傳統(tǒng)的實(shí)踐類課程與線上教學(xué)相互融合。因此，筆者在分析當(dāng)前數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的問題的基礎(chǔ)上，以三峽大學(xué)大學(xué)生素質(zhì)教育中心為例，進(jìn)行數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革，并構(gòu)建基于雨課堂的數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn)課程線上線下混合式實(shí)踐教學(xué)模式。

1 數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的問題

教學(xué)方式落后 ?數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要分為理論知識(shí)講解和實(shí)訓(xùn)操作，教學(xué)方式以傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)為主，教師占據(jù)主導(dǎo)地位，先講理論知識(shí)，然后讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。理論知識(shí)主要講解機(jī)床的機(jī)構(gòu)、工作原理、數(shù)控編程指令、操作面板等專業(yè)知識(shí)，一般都是填鴨式教學(xué)。由于數(shù)控加工應(yīng)用性、專業(yè)性較強(qiáng)，內(nèi)容又相對(duì)枯燥，雖然根據(jù)課程特點(diǎn)制作了生動(dòng)形象的授課課件，也拍攝了大量的機(jī)床圖片和視頻，但是這些手段的應(yīng)用僅限于課堂講授，且理論講解占用了較多的課堂時(shí)間，也在一定程度上縮短了學(xué)生的實(shí)訓(xùn)時(shí)間，教學(xué)效率較低。隨著信息化教學(xué)的飛速發(fā)展，目前單一的教學(xué)手段已不能滿足教學(xué)需要，也不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成，學(xué)生對(duì)一些難點(diǎn)知識(shí)如對(duì)刀、G71指令等理解起來比較費(fèi)力，課后也沒有有效的學(xué)習(xí)資料，導(dǎo)致對(duì)知識(shí)掌握困難，教學(xué)效果不理想。

設(shè)備和師資不足 ?在實(shí)訓(xùn)操作環(huán)節(jié)，通常每位指導(dǎo)教師要帶多個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，而且機(jī)床的臺(tái)套數(shù)量有限，無法做到一人一臺(tái)機(jī)床進(jìn)行訓(xùn)練操作，人機(jī)比大，實(shí)訓(xùn)效率低;通常十來個(gè)學(xué)生圍繞在一臺(tái)機(jī)床前，聽教師講解機(jī)床的操作方法，隨后再讓學(xué)生一個(gè)一個(gè)輪流進(jìn)行模仿操作。這樣的教學(xué)方式，通常只有前面的幾個(gè)學(xué)生看得清機(jī)床的實(shí)際操作界面，后面的學(xué)生看不清，可能由于車間嘈雜的環(huán)境，也聽不清楚教師的講解，而且學(xué)生排隊(duì)等候操作的時(shí)間較長(zhǎng)，造成實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)效率低下。學(xué)生的聽課效果不太樂觀，也大大減弱了他們的學(xué)習(xí)興趣。另外，實(shí)訓(xùn)教學(xué)也需要理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相對(duì)豐富的教師，但是目前大多數(shù)數(shù)控教師僅有較豐富的專業(yè)理論知識(shí)，缺乏企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)中所講授給學(xué)生的內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際也不相適應(yīng)，影響了教學(xué)的實(shí)用性。

教學(xué)內(nèi)容和實(shí)訓(xùn)材料單一 ?在實(shí)訓(xùn)加工過程中為節(jié)約成本，學(xué)生所使用的實(shí)訓(xùn)材料都是一些易于加工的塑料、尼龍棒等，但不同的材料加工方法和工藝有很大區(qū)別。學(xué)生所用的圖紙也都是單個(gè)的零件，各零件之間無配合關(guān)系，實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)只要按教學(xué)進(jìn)度完成相應(yīng)零件的加工即可。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)時(shí)也沒有統(tǒng)一的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書，由于機(jī)床臺(tái)套數(shù)不足和學(xué)生人數(shù)多等，學(xué)生也沒有機(jī)會(huì)自主設(shè)計(jì)零件進(jìn)行加工。這些因素在一定程度上挫傷了學(xué)生的積極性，限制了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提升。

2 數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革重點(diǎn)

改變教學(xué)模式，創(chuàng)新教學(xué)手段 ?傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能滿足當(dāng)前應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，因此進(jìn)行數(shù)控實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)改革是培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)人才的重要舉措[4]。數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)可結(jié)合課程特點(diǎn)，以學(xué)生為中心，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，將微課、慕課等現(xiàn)代教學(xué)方式與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合。根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)要求，將安全教育、編程指令、對(duì)刀操作、機(jī)床操作等內(nèi)容分解成一個(gè)個(gè)的知識(shí)點(diǎn)，將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)制作成微視頻，然后通過一些在線教學(xué)平臺(tái)或者微信、釘釘、抖音等方式進(jìn)行傳播，學(xué)生可以通過手機(jī)或電腦反復(fù)觀看和學(xué)習(xí)。這種方式可將學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)者，提高學(xué)生參與實(shí)訓(xùn)的積極性。而且對(duì)于一些難理解的知識(shí)點(diǎn)，教師可以通過邊講解邊演示操作的方式讓學(xué)生更直觀地去感受學(xué)習(xí)。

微視頻的制作可利用實(shí)訓(xùn)中心現(xiàn)有的機(jī)床來進(jìn)行拍攝，真實(shí)地錄制實(shí)訓(xùn)中心現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的操作方法，把機(jī)床的一些操作細(xì)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性拍攝和展示。這樣學(xué)生觀看起來就更加直觀和具體，可以直接在機(jī)床上進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)際操作，解決了實(shí)訓(xùn)教學(xué)中教師一對(duì)多進(jìn)行示范操作時(shí)學(xué)生無法觀看到操作細(xì)節(jié)和具體操作步驟的問題;而且可以節(jié)約大量的課堂教學(xué)時(shí)間，有效提高教學(xué)效率。通過線上學(xué)習(xí)、討論與線下學(xué)習(xí)相結(jié)合（即學(xué)生在網(wǎng)上先學(xué)習(xí)教師指定的視頻及相關(guān)資料，獲得在課堂上所要掌握的內(nèi)容，然后將學(xué)習(xí)中不懂的或有疑惑的內(nèi)容帶到課堂上，教師再組織學(xué)生進(jìn)行集中的討論學(xué)習(xí)和總結(jié)），將傳統(tǒng)的灌輸型學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主學(xué)習(xí)，可有效提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力。

改革教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)過程 ?在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，根據(jù)教學(xué)大綱將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成基礎(chǔ)練習(xí)、綜合運(yùn)用、創(chuàng)新設(shè)計(jì)三個(gè)層次。

第一層次：基礎(chǔ)練習(xí)。將數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容由易到難設(shè)計(jì)成不同的任務(wù)，讓學(xué)生從最基本的直線插補(bǔ)指令開始，逐步過渡到循環(huán)指令、螺紋加工指令等。學(xué)生練習(xí)加工的圖紙根據(jù)層次逐漸增加難度，掌握所要學(xué)習(xí)的相關(guān)編程指令。練習(xí)材料采用塑料件。

第二層次：綜合運(yùn)用。在第一層次的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一些學(xué)生感興趣的小產(chǎn)品，小產(chǎn)品至少包含兩個(gè)及以上零件，最終需進(jìn)行裝配。比如印章、獎(jiǎng)杯、金屬筆等工藝品，要制作出來需要學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，選擇合理的加工工藝，然后編寫程序?qū)a(chǎn)品加工出來，還要注意零件相互之間的配合精度;加工材料采用金屬類的材料，還可以運(yùn)用激光雕刻機(jī)制作產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)品化，以此達(dá)到將數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，提高學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力。

第三層次：創(chuàng)新設(shè)計(jì)。讓學(xué)生根據(jù)實(shí)訓(xùn)中心現(xiàn)有材料自行設(shè)計(jì)一個(gè)小產(chǎn)品，通過數(shù)控機(jī)床加工出來，然后組織學(xué)生進(jìn)行答辯，介紹自己的產(chǎn)品創(chuàng)意及用途，由學(xué)生相互打分，推選最佳創(chuàng)意產(chǎn)品，以此來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí)依據(jù)實(shí)訓(xùn)中心實(shí)際情況編寫合適的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書，以幫助學(xué)生提高操作技能和編程能力，并精心挑選學(xué)習(xí)資料做成教學(xué)資源庫，供學(xué)生自主拓展學(xué)習(xí)。

在實(shí)訓(xùn)過程中可根據(jù)機(jī)床數(shù)量將學(xué)生按照3～4人/臺(tái)機(jī)床進(jìn)行分組，整個(gè)課程期間每組學(xué)生固定不變，組員之間互幫互助，相互督促認(rèn)真學(xué)習(xí)。首先通過斯沃仿真軟件熟悉機(jī)床操作，然后在軟件上仿真零件加工，以此來驗(yàn)證程序是否正確。當(dāng)確定程序無誤后，小組成員一起去機(jī)床實(shí)操加工零件，每個(gè)成員加工一個(gè)，所有成員加工完畢后換下一組操作。完成的學(xué)生再返回教室在電腦上進(jìn)行仿真練習(xí)。利用仿真軟件既可以讓學(xué)生練習(xí)機(jī)床操作及編程，提高學(xué)生機(jī)床操作的熟練性，緩解機(jī)床臺(tái)套數(shù)不足的問題，又可以有效提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效率。

將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入實(shí)訓(xùn)教學(xué)中 ?創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要戰(zhàn)略舉措，是深化高等教育教學(xué)改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、促進(jìn)大學(xué)生全面發(fā)展的重要途徑。積極鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽等學(xué)科競(jìng)賽，以賽促學(xué)，促進(jìn)專業(yè)課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的深度融合，進(jìn)行學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。同時(shí)，教師也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，時(shí)刻關(guān)注與課程內(nèi)容相關(guān)的前沿知識(shí)、學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)、數(shù)控技術(shù)發(fā)展、智能制造技術(shù)等，通過QQ、釘釘或微信等方式將前沿科技成果展示給學(xué)生，拓寬學(xué)生的視野，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)其信心，使其更好地成為建設(shè)創(chuàng)新型國家的主力軍。

3 基于雨課堂構(gòu)建線上線下混合式實(shí)踐教學(xué)模式

根據(jù)課程教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)，以學(xué)生為主、教師為輔，將課程分為課前線上學(xué)習(xí)、課中線下實(shí)訓(xùn)、課后線上答疑三個(gè)階段，構(gòu)建課前線上、課中線下、課后上線三位一體的數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)線上線下混合式教學(xué)模式。

課前線上學(xué)習(xí)內(nèi)容由數(shù)控實(shí)訓(xùn)教研組教師共同制作成微視頻放在雨課堂平臺(tái)上，供學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)，并針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的練習(xí)題幫助學(xué)生加以鞏固。學(xué)生如有不懂或存在疑惑的地方，直接在線咨詢教師或在平臺(tái)留言板上留言，教師總結(jié)歸納學(xué)生理解不透徹或沒弄懂的知識(shí)點(diǎn)。

課中線下實(shí)訓(xùn)，每次課實(shí)操之前，授課教師先將本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容中學(xué)生存在的問題集中進(jìn)行答疑解惑，然后進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。這樣可以有效節(jié)約課中時(shí)間，以便讓學(xué)生有更多的時(shí)間進(jìn)行上機(jī)操作。

課后教師在線發(fā)布學(xué)生本節(jié)課應(yīng)完成的作業(yè)，并將擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料上傳至系統(tǒng)平臺(tái)供學(xué)生學(xué)習(xí)，減少學(xué)生自己查找資料的時(shí)間，提高學(xué)習(xí)效率。學(xué)生完成后在線提交作業(yè)，教師批改后在線打成績(jī)。同時(shí)，學(xué)生可針對(duì)實(shí)操過程中遇到的問題或零件加工工藝優(yōu)化等在課堂上未解決的問題，在線跟教師溝通或留言，教師及時(shí)作出回應(yīng)。

總體來說，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的培養(yǎng)方案及專業(yè)實(shí)踐類課程的特點(diǎn)和內(nèi)容選擇合適的教學(xué)方式和平臺(tái)進(jìn)行授課，線上授課時(shí)應(yīng)理清知識(shí)重難點(diǎn)及知識(shí)點(diǎn)之間的前后銜接，為之后的實(shí)操練習(xí)打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

綜上所述，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，教師要以學(xué)生為本，尊重學(xué)生的個(gè)體差異，結(jié)合新時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)的要求，不斷創(chuàng)新教學(xué)手段，優(yōu)化課程設(shè)計(jì)，及時(shí)更新視頻資源庫、教學(xué)案例庫;結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)等多種教學(xué)手段，依托雨課堂線上教學(xué)平臺(tái)，突破傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的一些重點(diǎn)和難點(diǎn)問題;有效改善課堂氛圍，提高學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的積極性和獲得感，提升教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。對(duì)于實(shí)踐類課程，教師可以大膽創(chuàng)新教學(xué)手段和模式，將線上線下混合式教學(xué)模式與實(shí)踐類課程有機(jī)融合，推動(dòng)實(shí)踐類課程的教學(xué)改革與發(fā)展，這對(duì)培養(yǎng)時(shí)代需求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力等具有十分重要的意義。

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