基于加工中心的精基準教學設計探究

郭偉民，陳俊寰，劉 奕

（1.河南職業技術學院，河南 鄭州 450046；2.河南北方紅陽機電有限公司，河南 南陽 474678）

0 引 言

基準是用來確定產品上幾何關系所依據的點、線或面，其在機械制造中應用廣泛，從產品設計時的零件尺寸標注到制造時的工件定位、測量和裝配位置確定等。精基準是指已機械加工過的基準，其使用原則包括基準重合、基準統一、互為基準。精基準選擇不當，零件的設計要求將無法保證，導致零件加工、測量和裝配困難。在加工中心等數控設備占主體的情況下，掌握基于加工中心的精基準使用方法是充分發揮設備性能的前提。在高等職業教育階段，精基準的概念與選用原則出現在《模具制造技術》的“基礎知識”中，其應用貫穿課程始終，精基準內容的學習是掌握模具制造工藝編制方法（該課程的核心職業能力）的重要基礎。精基準和加工中心的使用在企業已經普及，現結合高職學生的真實狀況，優化精基準教學設計。

1 學情分析

1.1 學習基礎分析

雖然精基準的概念與選用原則出現在《模具制造技術》的“基礎知識”中，但學生在之前的實訓中已經接觸，如鉗工實訓中的劃線與配做、車削實訓中的車端面、銑六方等。在這些實訓過程中，精基準知識點不是練習重點，容易被忽略。

學生在學習行位公差及其標注時，判斷基準的“虛”（中心要素）與“實”（輪廓要素）是學習難點，尤其是實測時，中心要素的轉化有賴于學生實際練習后的理解。但在實際教學過程中，學生缺乏相關練習，大部分學生對基準的認識不深刻。

1.2 企業需求與學校教材編排的比較

機械制造類企業看重學生的實際工作能力、知識應用能力，“確定基準”是企業對學生的基本要求，只有教會學生應用相關知識，并在此基礎上發展學生的職業素養，才有可能滿足企業需要。

幾乎所有教材都將基準作為基礎知識用于支撐“工藝規程”，相關內容并不突出。但從高職學生就業角度分析，基準的使用價值高，甚至比編制工藝規程更有實用價值，高職學生畢業后大部分在生產一線工作，不需要編制工藝規程，所以高職學生理解基準的選擇與應用遠比編制工藝規程重要、實用。中小企業一般不需要編制“工藝規程”類技術文件，用精基準選擇原則指導生產流程的思路更重要，高職學生在中小企業發揮技術能力的可能性與活動空間較大，學生在學習階段應對基準類的概念與應用有充分的理解。

教材上的內容比較簡練，包括基準分類與粗、精基準的含義及選擇原則。從幫助學生理解并構建相關知識的角度分析，僅局限于教材上的內容無法讓學生真正理解與內化相關知識，必須對之進行豐富，并建立學習梯度：①為什么遵循這些原則；②對應每條原則，按“簡單”、“復雜”分別示例；③選擇原則的綜合運用，按“簡單”、“復雜”分別示例（選擇企業實際案例）；④以發展學生核心素養的觀念指導具體教學活動。

2 教學目標設計

基于社會需求、學生情況和教學條件，確定教學目標。

專業目標：以應用為目的，理解精基準選擇原則，能處理常見、典型零件的基準選擇問題，實現知行合一。目標層次化：對基本原則的理解與應用→綜合運用→基準的優化與創設。

素質目標：以具體教學內容為載體，滲透素質教育。對照《中國學生發展核心素養》，精基準學習過程中主要體現的核心素養有科學精神、學會學習和實踐創新。

同時要注重教學過程中的生成性目標，根據學生在教學中的表現和問題而靈活展開相關話題，幫助學生在情境中內化知識，鼓勵個性化發展，始終體現以人為本的基本要求。

3 教學評價設計

明確教學評價內容和具體標準有利于對教學過程進行及時調控，該教學內容適合設計表現性評價：通過難度程度不同（單一原則的簡單套用→具體情境下、需要克服障礙的應用→多原則的綜合使用）的作業，檢測并評價知識與技能的理解與應用程度；對于“情感態度與價值觀”、“學習過程與方法”等難以結果化的教學目標，借助課堂觀察和階段性的學習體會等方式進行考察與評價。

需要事先列出評價標準，便于學生自評和互評。評價重點是基于知識應用的理解程度，要反映學習前后的能力變化以及學習過程中相關素養的感悟與提升。

4 教學組織設計

4.1 內容組織

按教材編排、平鋪直敘地講授方式不可取，應考慮如何體現教學結構設計，即以選擇原則（基準重合、基準統一、互為基準和自為基準等）在實際工作中的應用為主線開展教學活動，這也是該課的學習重點，需要4個學時，教學過程安排如下。

（1）帶領學生回憶之前的經驗，介紹基準的概念與分類，精基準的選擇原則與原因。

（2）舉例說明“基準重合”與“基準統一”的選擇方法。首先，結合圖1所示長方體零件，按設計基準在工件中心、工件非中心、工件外、設備工作行程外等情況分別展開，進行探究式學習與討論。此例還可以介紹如何將中心要素的基準落實在實體輪廓上以及借助銑出的基準帶實現“基準統一”。

圖1 長方體零件定位基準

其次介紹：①什么情況下用孔作為主要精基準；②孔作基準的情況下怎么找中心；③用孔“找基準”的完成時間；④標準桿和量塊的使用。原則上，①和②對應專業目標“對基本原則的理解與應用”，③和④強調具體情境，需要學生有相關經驗才能深入理解。

（3）舉例說明精基準選擇原則的綜合使用。導套加工要求如圖2所示，該導套比較常見，緊貼學生已有的實訓經驗和專業學習基礎，難度適中，但要回答如何體現精加工基準的選擇原則關鍵在于對加工過程中基準的使用與理解。以前在介紹完精基準基本知識后，曾用該圖考試或練習，結果大部分學生只是羅列幾條選擇原則，沒有深入剖析，所以將該圖放到課堂上充分討論，目的在于引導學生分析，該圖對應專業目標為“綜合運用”。

圖2 導套加工要求

（4）拓展。重點介紹增加輔助基準的方法，同樣遵循先易后難的原則，如圖3所示。可用于拓展學習的內容還有：①薄板件，對于薄板件的定位基準，主要是防止和減少其裝夾過程中的變形，企業在批量生產的情況下，一般是將基準設在夾具上；②超長件，可以在工作臺上增設夾具實現超長件（超出機床工作行程）使用同一個定位基準，完成“一次裝夾、全部加工”，最大限度地保證工件加工精度；③基于計算機輔助工藝過程設計（CAPP）定位基準的自動優選，CAPP是面向智能制造，有必要讓學生了解，但在CAPP系統選擇定位基準的過程中，從工藝角度確定評判因素和系數方面還有待于完善，否則會影響定位基準的準確選擇。

圖3 異形件產品

上述舉例在課堂上都可以轉變為基于問題的探究式學習過程，所用到的核心知識都相同（精基準選擇原則），應用難度從平行到遞進，體現了課程開發中的要求（基于知識應用的結構、比較學習、發展學生的知識遷移與應用能力等）。

4.2 教學方法

若將上述內容全部放在課堂上進行探究式學習，4個學時不夠，效果也不好。其中一部分可先讓學生以作業的形式練習，再到課堂上討論。鼓勵學生利用在線教學平臺自學自評，還可進行個性化答疑與輔導。

結合學習內容，課堂上可以選擇基于互動的探究式案例教學法。考慮大部分高職學生的實際狀態，應先由教師幫助學生回憶和整理之前實訓或理論課程中有關基準及其應用的知識點，然后對新知識進行講解和引導，幫助學生理解含義并初步學會分析問題；最后有針對性地布置作業，難度可分為適中和較難（輔以必要的指導語），讓學生練習（資訊、分析、決策），并及時點評練習結果（收作業→學生互評→教師點評→自評）。及時評價能促進學生對有關知識與技能的準確理解，還能促進學習能力的提高（包括學習態度、學習方法等的改進）。同時可以考慮選擇一個拓展性問題，安排學習能力強的學生用較長時間去深究，過程中教師進行階段性指導。從實踐效果看，一些學生由此逐漸學會了“研究”問題。

從學習的角度看，整個教學過程要讓學生學概念、學應用，重理解、內化與遷移、完成意義的建構。采用迭代式學習法使學生先學透精基準，再了解粗基準，進而以定位基準去比較設計基準、測量基準和裝配基準，通過比較學習深化理解。最后再讓學生重新審視設計基準及其確定，學生更能理解制圖時確定基準的重要意義，強化作為技術員的責任感。

5 結束語

該教學設計體現以學生為中心：①關注原有學習基礎（習得的知識與經驗）；②創設一個結構化課程方案，以相關知識在工作中的應用引導學習，讓知識與應用建立對應關系，幫助學生建構相關知識的實際意義，為今后處理相關工作提供方法論；③在專業知識的學習過程中，始終貫穿相關的核心素養（科學精神、學會學習和實踐創新）培育，幫助學生建立質量意識和效率觀念，讓學生學會認真做事，有對人對事負責的態度等職業素養。

以學生為中心的教學設計使整個教學活動過程貫穿著“以人為本”的人文情懷，讓技術知識的學習閃耀著文化光輝，這能提升學生學習興趣，有利于學生在活動中展現活躍的思維，有助于形成積極向上的職業態度。該教學安排不僅能幫助學生有效完成專業知識的學習，還通過專業教學活動完成相關核心素養以及必要的職業素質的培育，即“課程思政”建設。但也存在不足之處，目前在該課程中無法對相關應用案例進行充分的實踐或實訓，今后可以考慮加入相應的課程教學中。