基于微型數控銑床開發為載體的數控銑床專業一體化課程教學方式改革

廣西機電技師學院 謝恒勇 林翠虹 鄧姣

國內大部分中、高職業院校都采用工業數控機床和模擬仿真軟件來進行《數控銑床切削加工》課程的一體化教學。由于數控機床設備少，模擬仿真軟件工藝性差，毛坯定位裝夾過程和對刀過程過于簡單，不利于培養學生正確的操作規程和安全意識，因此，一體化教學效果不佳。該論文基于微型數控銑床應用為平臺的《數控銑床切削加工》課程就改革教學內容、教學環境、教學方法、考核評價等方面作了全面的簡述。

1 以微型數控銑床的典型工作任務為載體的教學內容的改革與探索

在以微型數控銑床為平臺的一體化教學改革過程中，首先對教學內容的進行改革，我們專業建設團隊深入生產小型零件的企業調研分析，提煉匯總，最終總結出以微型數控銑床為平臺的數控銑床切削加工專業各崗位的典型工作任務[1]。以真實的工作任務為載體，將企業典型工作任務轉化為具有學習價值的任務，編寫了《微型數控銑床切削加工》工作頁。每個學習任務均有5個活動組成，它們是：學習活動(1)領取工作任務，明確加工內容，學習活動；(2)制定加工工藝，學習活動；(3)零件加工，學習活動；(4)零件的測量及誤差分析，學習活動；(5)總結評價。5個學習活動包含了學習目標、學習內容、學習方法、操作步驟、活動評價和成果展示等多個環節。在教師的引導下，學生逐步完成五個學習活動，學會繪制零件圖、制定加工工藝、工量夾具的準備、編寫加工程序、加工零件、檢測零件等實用知識和技能。讓學生在“做中學，學中做”，培養學生的綜合職業能力。

2 人手一臺微型數控銑床的一體化教學環境的改革與探索

當前，因數控設備昂貴，各級職業院校數控專業在《數控銑床切削加工》實訓一體化課程中，廣泛應用數控加工仿真軟件部分替代機床完成部分實訓內容。但是，數控加工仿真軟件作為一種模擬手段，存在以下缺點：

(1)數控加工仿真軟件的加工工藝性差，甚至可以說仿真過程沒有完成體現數控加工的工藝過程。(2)仿真過程中毛坯、裝卡和對刀過于簡單，與實際操作相比差別很大，學生無法體驗真實數控加工的感覺。(3)學生長期使用數控加工仿真軟件，無法養成正確的安全操作意識，容易造成操作過程中安全意識薄弱。

我們的改革探索的思路是：通過在專業教室中設置各種功能區域，如小組學習討論區、資料查詢區、實操區等[2]。在學習討論區可配置各種教學設備和多媒體視聽設備，在實操區為每一位學生設置人手一臺微型數控銑床，從而把理論和實踐教學合二為一。這樣通過理論學習和技能訓練相結合，學生可以獲得更全面的工作過程知識。這樣的改進在數控銑床切削加工一體化教學中，實現學生人手一臺的教學，將數控加工仿真軟件與微型數控銑床結合應用，把數控加工仿真軟件和機床加工的實際運動有機的結合起來，學生在數控加工仿真軟件上完成工件的加工程序編制后，可以立即傳送到微型仿真銑床上運行，直觀地感受到編寫的加工程序的運行過程，直觀地看到加工結果。這樣既能解決大部分數控加工仿真軟件存在的安全意識培養難、操作直觀性不強、工藝性不夠等問題，又能解決各教學單位增加實訓設備資金投入大、實訓場地無法增加的問題。搭建學生實訓時從虛擬加工到現實加工的一個過渡階梯，讓學生循序漸進的完成相應課程的實習學習，從而達到培養的學生不僅是模擬軟件操作人員，而是一個優秀的操作者和工藝人員。

3 以任務驅動教學法為主，其他多種教學法為輔的一體化教學方法的改革與探索

工學結合一體化課程中強調“思維”和“行動”的統一，強調“情境”和“發現”，以及學生的自我建構和自我管理式學習；教學過程是認知過程與職業行動過程的結合，是學習者的個體行動、學習過程和適應外界要求的結合[3]。我們在教學方法上的改革和探索主要用到以下幾種教學方法。

3.1 任務驅動教學法

任務驅動教學法思路是以任務為主線，以任務驅動為主要形式，將任務貫穿于教學的始終。采用任務驅動法教學中，首先，領取任務，了解任務內容，分析圖樣，繪制零件圖，討論制定方案，選擇設備，編制程序，領取工、量、刃具，加工零件，零件檢驗及質量分析，成果展示，總結評價等教學環節。通過這一系列過程培養了學生的邏輯分析能力，編程能力，加工操作的能力，團隊合作的能力。

例如：在“離合器底板的加工”中，學習任務是“某企業送來一批（20件）離合器底板，需要在兩周內（10個工作日）按設計圖紙完成交貨。接到上述任務后，需要分析設計圖樣、合理安排工藝、編制加工程序，先進行模擬仿真加工和效驗程序，按要求加工出合格的產品?！蓖瑢W們討論分析任務內容，分析圖樣的各項技術要求。在制定加工方案時，同學們要重點考慮離合器的加工，采用什么方法，才能保證孔和槽的尺寸，該如何編制程序，還有零件檢驗及質量分析，通過問題的一步步深入，同學們的思考也越深入，所了解的知識就越多，越與實際相聯系。

3.2 角色扮演法

角色扮演法是指讓學生嘗試著承擔一個預先設定好的工作任務（角色），并實施完成這項任務（角色），學生要在規定（表演）時間內與其他角色（扮演者）進行協同工作，承擔起按時按量完成工作任務的責任[1]。

在一體化教學中，單純運行角色扮演法的情況并不多。從任務驅動教學法中看到，評價是它們不可缺少的階段之一，而評價本身就離不開學生的互評（表現為專業交際能力）和自評，當然也不僅僅局限于此。因此教師可以靈活地將角色扮演法有機地融入任務驅動教學法的某一個階段之中，這樣既豐富了各個教學方法的內涵，又培養了學生的專業交流能力、學生今后的崗位適應能力等。例如，(1)在決策過程中，關于加工方案制定等相關問題的決策，就需要同學扮演決策者的角色。(2)需要進行手工操作，例如根據給定零件圖（工作任務提示）進行安裝和加工，就需要加工者的角色。(3)對零件的安裝檢測，程序的效驗，加工過程的安全監督，這樣就可以讓同學扮演安全員的角色。(4)當一名學生完成工作任務后，對零件加工質量進行檢驗和結果記錄，可以讓同組同學扮演質量檢驗員，在互評中提出改進建議。這樣在激發學生學習熱情的條件下，無形之中培養了學生的交流能力和責任感、安全意識、評價能力、檢測的能力，還為學生提供了了解企業生產運作的機會。

在一體化教學中，單純運行角色扮演法的情況并不多。從任務驅動教學法中看到，評價是它們不可缺少的階段之一，而評價本身就離不開學生的互評（表現為專業交際能力）和自評，當然也不僅僅局限于此，教師可以靈活地將角色扮演法有機地融入任務驅動教學法的某一個階段之中。例如，當一名學生完成工作任務后，對零件加工質量進行檢驗和結果記錄，可以讓同組同學扮演質量檢驗員，在互評中提出改進建議。這樣在激發學生學習熱情的條件下，無形之中培養了學生的交流能力和責任感、安全意識、評價能力、檢測的能力，還為學生提供了了解企業生產運作的機會。

3.3 頭腦風暴法

頭腦風暴法是一種能夠在最短時間里獲得最多的思想和觀點的工作方法，是聚合思維訓練的一種好辦法[1]。從任務驅動教學法的階段中可以看到計劃、決策等階段，教師如果能將頭腦風暴法的精髓靈活地滲入這些相應階段之中，可以在豐富任務驅動教學法本身的同時，通過集體討論，集思廣益，促使學生對某一教學課題產生自己的意見，可以最大限度地調動所有學生的學習積極性，培養學生分析問題和解決問題的能力。

3.4 思維導圖法

在“制定計劃”和“做出決策”的階段，還可以采用思維導圖的方法。

《數控銑床切削加工》實訓一體化課程很適合把思維導圖法和“頭腦風暴”法相結合，在教師引導下自主討論一些復雜議題，取得了較好的效果。例如，其基本教學程序是：

(1)教師提出“離合器底板的加工”的任務和期望實現的目標。

(2)小組完成任務。

(3)小組代表對結果作一分鐘解釋，并把卡片按一定規則貼在黑板上。

(4)各組全部展示完后，展示的卡片形成一個中間為中心議題，往外由若干個主要方面觀點的卡片。

(5)用線條把這些觀點連接起來，形成思維導圖。

實踐證明，圍繞一個議題，經過全班學生分步思考和討論形成的結果，可以比較全面、完整。在討論過程中，學生相互之間啟發，可以理解和認識相對復雜的關系，從而為解決綜合性問題奠定基礎[4]。

4 從多方面對一體化教學評價體系的改革與探索

教學評價是教學環節的反饋機制，是推動教學有效性的重要手段。為全面檢驗學生對離合器底板加工的掌握情況，不能沿用傳統的只注重結果的考核方式，而因建立重在以學生綜合職業能力為培養目標，理實結合，注重過程，覆蓋全面的一體化考核評價體系[4]。因此在以微型數控銑床為平臺的一體化教學改革過程中，需要建立多方面的一體化教學評價體系。在具體實施過程中，我們針對每一個任務的5個活動都有相對應的活動評價，對照活動評價表對每個學生進行考核。以任務六“離合器底板的加工”為例，每個活動結束都有分析與評價表，如表1所示

表1 分析與評價表Tab.1 Analysis and evaluation tab

5 結論

隨著“中國制造2025”到來，現代企業對技術工人有更新、更高的要求，既要有一定的專業理論知識，又要有很強的實踐操作能力；既能解決生產中的實際問題，又有技術改革創新的能力。以微型數控銑床為平臺的《數控銑床切削加工》實訓一體化課程更高效地培養學生的綜合職業能力，提高了學生分析解決實際問題和動手實踐能力，讓理論與實踐更緊密結合，讓學生在學習中，圍繞典型工作任務，通過在“做中學，學中做”來完成某一教學任務。切實的增強了學生的實際動手能力，學生能更好的適應企業的崗位需求。