基于PBL的數控編程與加工實訓教學模式探討

劉芳芳，譚偉浩，高東玲

（1.陜西機電職業技術學院，陜西 寶雞 721001；2.陜西汽車集團有限責任公司技術中心，陜西 西安 710200）

前言

數控技術是現代制造技術的基礎，該技術的發展對制造業領域具有重大的意義[1]。《中國制造2025》明確指出將高檔數控機床與機器人作為重點發展的十大領域之一，而要實現中國制造2025這一目標，培養具有專業技能型、引領創新型人才是關鍵。

隨著信息技術對傳統教育進一步深入的影響，以及教育改革的持續進行，以往的填鴨式教學模式急需轉變。為了進一步推進理論教學與實踐教學的高度融合，提升學生自主學習能力，真正實現教學效率與教學質量雙提升，筆者結合實際教學實踐，提出基于PBL問題式學習的數控編程與加工實訓教學模式探討。

1 PBL式教學模式應用

1.1 PBL式教學的特點

PBL（Problem-based Learning）是基于建構教學理念發展起來的一種新的教學模式[2]。采用了以問題為基礎，學生為中心，教師為導向的啟發式教學方法，旨在培養學生的自主學習和獨立思考的能力。該教學方法是以教師的引領為前提，將學生分成不同小組，通過學生自學以及小組之間的相互協作解決相應問題并汲取知識的一種教學模式。其主要特點可以概括為：一是以學生為中心；二是以問題為導向；三是以小組討論為模式；四是以合作共贏為精神；五是沒有唯一的正確答案。在教學過程中引入該方法能夠激發學生的學習興趣以及創造力。教學流程如圖1所示。

圖1 PBL教學模式流程圖

1.2 PBL式教學的必要性

工科類專業課程往往需要在不同課程之間構建知識邏輯體系[3]。數控編程與加工實訓是數控技術專業的一門核心實訓課程，主要圍繞產品的毛坯選型、加工工藝、編程以及加工制造展開，學生在學習此門課程之前，已經學習了機械制圖、公差配合與機械測量、數控加工工藝以及數控車削編程與操作等基本理論課程，本門課程的學習要求學生能夠看懂零件圖并正確選擇毛坯，再到工藝制定及加工制造，每一環節都具有非常緊密的邏輯關系。因此單一化模塊化講解的課堂實施容易產生“各自為政”的教學誤區，而PBL教學模式激勵學生小組在解決問題時，能夠自發的將已學習的專業理論課程與專業核心課程之間建立聯系，有效實現舊知與新知的融會貫通。

2 教學實踐過程及意義

2.1 明確教學目標

結合數控技術專業人才培養目標，依據數控編程與加工實訓課程標準，明確教學目標，包括知識目標、能力目標、職業素養等目標，確立本課程的教學采用了基于PBL教學模式的項目式教學方法。根據項目內容難易程度及要求學生對知識點的掌握情況，將企業生產零件引入各個教學項目當中，實現教學項目與企業生產的逐步對接，從循序漸進到深度融合。通過生產零件的實際應用及重要性，調動學生學習主動性和積極性，培養學生精益求精、追求卓越的大國工匠精神。

2.2 實施教學任務

本文以數控編程與加工實訓中的某一項目學習為例展開探究。該項目依托企業實際生產，結合課程自身特點，將工程實例引入到課堂教學中，并分成了“理論引領—虛擬仿真—實操練習”三個實踐環節，在實踐過程中采用了基于PBL教學模式下的多種教學方法的綜合運用。

2.2.1 問題引領，課前導學

教師在上課之前，應結合學生所學知識，針對項目創設具有可操作性并且真實的問題情境，將問題上傳至職教云平臺的課前預習模塊。學生針對教師預留問題，查閱相關文獻及資料，各組畫出項目導學圖，上傳至職教云平臺。既回顧舊知，又試探新知。

2.2.2 協作探究，課中研學

結合企業實際生產管理，模擬生產車間的班組管理模式，將學生按照4～5人一組分成不同小組，每個組員都具有明確的個人職責，分別負責采購、工藝、編程、加工、檢驗等不同模塊。針對項目加工要求及教師預留問題，小組成員根據圖紙協作探討并進行分工，采購員負責選擇毛坯以及各環節操作記錄；工藝員負責編寫工藝卡片；編程員根據工藝要求編寫程序；加工人員利用斯沃虛擬仿真加工軟件對前三項工作進行驗證，確保操作無誤后，對毛坯件進行機加工；檢驗員對成品進行尺寸等檢驗。

2.2.3 反饋評價，集思廣益

各小組完成指定任務后，以小組為單位進行成果展示，分享匯報，既要說明具體操作方法，又要說明操作過程中遇到的問題及解決辦法。之后，小組成員之間進行組內自評，小組之間進行組間互評，教師進行總評。

2.2.4 舉一反三，課后延伸

根據本節課教學情況，教師布置相應課后問題，引導學生進一步深入學習探討，舉一反三，逐步深入，實現梯度式教學效果。基于某項目的整個教學環節任務實施如圖2所示。

圖2 教學任務實施環節

2.3 基于PBL教學模式下實踐教學意義

（1）通過以問題為導向，學生為中心的教學模式，使學生養成了遇到問題能夠主動查閱資料，自主探究解決問題的良好習慣，同時培養了學生自主創新、積極思考的職業素養。

（2）在協作探究環節，學生分工明確，各司其職，任何一個環節出現問題或時間上的延誤都會影響整個項目的進度情況，讓學生切實感受到自己在團隊中的重要性，有效回避了以往以一人之力，解團隊之憂的無分工教學誤區，有效促進了學生之間的團隊協作意識。

（3）評價環節在整個教學過程中非常重要。通過教師評價，再次明確項目執行過程中的重要知識點和注意事項，加深學生記憶理解及反思。通過學生評價，教師對學生的學習情況有了認知，學生對自身的學習情況也有了更深入地了解。在反饋評價環節，小組之間深入交流探討，對于操作過程中出現的不同問題以及解決辦法加深記憶與理解，通過組間交流，思維碰撞，有效提高學生學習的積極性。

（4）通過在教學過程中引入虛擬仿真環節，為學生提供充分的機床操作和練習機會，不管學生有沒有接觸過實操，都可以通過如圖3所示，與車床實際操作面板相同的仿真軟件進行仿真加工，該環節使得學生能夠熟悉正確的加工操作流程，反復驗證并優化加工程序。既能增加學生的信心和成就感，也降低了不規范操作導致的安全隱患風險。

圖3 仿真軟件界面

3 實踐考核機制

本文所述數控編程與加工課程為一門實訓課，按照設定項目采取了“一個項目，多個問題”的基于PBL教學模式的問題式教學，教學過程主要是以學生為中心的討論式學習，因此對學生在項目實施過程性的考核非常重要。

為了進一步量化考核，完善考核標準，本課程以突出多元化、強調過程化的思想，構件綜合化的考核評價體系。學生總評成績分為平時成績和期末成績兩部分，分別占比70%和30%。平時成績按照如表1所示的標準進行評定，期末成績由教師給定項目任務，學生獨自完成工藝，編程，加工等各環節任務，最終由教師以及企業技師對學生作品進行評分。

表1 平時成績考核評定表

4 結語

本文結合筆者實際在教學過程中所采用的教學方法，對將PBL教學模式引入到數控編程與加工實訓過程的可行性及實踐性進行了闡述。此教學模式有效激發了學生的學習興趣，學生在自主學習、團隊協作、組間交流等各方面都有了較為明顯地提升，對于課程教學模式的認可度普遍較高。通過采用PBL教學模式的學習，使得學生能夠主動將理論與實踐知識聯系起來，并融會貫通，而不在認為理論知識是枯燥無用的，同時也使得教師的教學能力和專業水平有了更大的要求和突破，在教師評價環節，能夠針對不同小組實踐過程中出現的問題給出有效地、專業地評價。實踐表明，基于PBL教學模式的數控編程與加工實訓是具有實踐意義的，在今后的數控專業教學中應當被應用及重視并且不斷完善、改進及創新。