一體化教學方法在數控加工專業中的應用

張春明

摘 要：數控線切割加工技術作為數控加工專業的一門課程，它對于機械制造行業高端技能人才的培養也同樣具有舉足輕重的作用。本文首先對數控線切割加工技術課程傳統教學存在的問題作出簡要簡述，然后結合實際情況，提出幾種不同層次的數控線切割加工技術課程一體化教學方法，通過各種措施以此提升教學質量。

關鍵詞：數控 線切割加工技術 一體化 教學方法

現階段，數控線切割加工技術已進入產業化中級階段，其具有較快的發展速度，且隨著我國機械制造行業技術人工成本的提高，數控線切割加工設備已經逐漸被大、中型企業所認可，線切割加工技術的發展發生了根本性的變革，因此，當下著力培養數控線切割加工技術人員具有重要的現實意義。

1 數控線切割加工技術課程傳統教學問題及學生的學習狀態

1.1 傳統教學模式下的教學問題

在數控線切割加工技術課程傳統教學過程中，主要存在以下兩方面問題：

（1）教學方法缺乏創新性。在教學中，很多教師依然選擇使用傳統的課堂講授方法，講解內容為課本內容，缺乏實踐教學。

（2）教學方法、手段使用不當。在教學過程中，部分教師采用了理論加CAXA WEDM XP線切割編程軟件仿真的教學方法，也采用了案例教學法，但沒有進行實訓教學和現場教學，教學效果不夠理想。

1.2 傳統教學模式下學生的學習狀態

數控線切割加工技術課程的傳統教學中，教師所采用的教學方式大多是傳統的說教式教學，這種教學方法在數控線切割加工技術中對實踐教學要求較高的課程并不完全適用，當學生缺少實操技能訓練的時候，教師單純口頭的講解并不能使學生很好地理解教學內容和掌握相關基本技能，學生也會對教學內容缺乏學習的興趣，導致教學效果受到影響。即使在部分教師采用理論與實訓相結合的教學方式下，由于缺少實訓教學與現場教學，學生的學習興趣依舊無法有效的調動起來。另外，傳統教學模式下已開始不適應復合型數控線切割加工高級技術人才的培養模式要求，傳統線切割加工教學中，學生并不具備好的學習習慣與學習能力，未能精準地掌握線切割加工技術技能，還需要通過理論與實踐的相互結合才能對所學他的知識加以檢驗。[1]

以我院數控線切割加工技術課程教學為例，該課程所教授的學生為五年制的高級工班數控加工專業，學生已經經歷了3年的在校學習，掌握了一定的數控理論基礎知識，包括加工過程安全防護知識、加工工藝路線的選擇、CAXA WEDM XP軟件自動編程技術等，學生活潑開朗，注重動手能力的培養。但目前的教學方法更加側重理論學習，也未能培養學生形成好的學習方法與學習習慣，就導致學生還不具備自主學習、自主分析問題與解決問題的能力，學生尚未具備好的自控與自律能力，在缺少實踐經驗的情況下，其動手能力與操作技能就有待進一步的提高。

2 改變傳統教學模式，引進一體化教學方法

根據現階段的技工人才市場需求，對復合型線切割加工高級技工人才的需求較高，而我國目前的機械制造專業人才結構并不合理，尤其在數控線切割中、慢走絲加工技術方面存在較大的人才缺口。特種電加工領域要求專業性人才能夠掌握電加工專業技能與機床故障診斷技術，并且具備理論應用于實踐動手能力，因此就目前職業教育現狀而言，數控線切割加工技術課程的教學必須改變傳統的教學方法，引進更加科學、有效的教學模式。[2]

一體化教學是一種以能力為本位，工學相結合的教學模式，往往由一位教師或一組教師在共同制定教學內容、教學方法與進度內容的情況下實施教學，使受教育者能將所學的理論知識及時消化吸收，通過一體化教學模式的應用來達成教學任務與教學目標，教學雙方可以將理論教學與實踐教學交替進行，學生可以在接收教學理論之后馬上對理論加以求證，提高學生學習興趣的同時，也有助于學生更好地理解教學內容，學生的動手能力與專業技能得以全面提升。

3 一體化教學方法的具體措施

3.1 利用實驗室進行一體化教學

教師在選擇教學方法時，需要緊密結合教學重點內容，如果教學內容具有較強的直觀性，那么就可以帶領學生進入實驗室進行教學，與實物進行對照講解，讓學生理解程度得以加深。例如在講解校絲相關知識時，教師就可以在實驗室利用機床進行現場講解，讓學生了解在錐度線架與固定線架上校絲的區別，通過觀察火花量鑒別校絲的精確度。而對于原理性相對較強的內容，教師可以選擇課堂講解方法，通過合理選擇教學方法，可以保證教學實踐、一體化教學的有效性。在利用實驗室開展數控線切割加工課程一體化教學中，既需要提高學生的實踐操作能力，同時也需要在教學內容中培養學生的創新意識。

3.2 開發數控線切割加工技術課程一體化教學實訓平臺

著者在學院主要負責數控線切割加工實訓教學工作，十幾年的教學經驗和企業實戰經驗認為在一體化教學內容載體中開發方面更要將設備的機械與電器方面模塊化。經過幾年的努力，機械方面開發了：（1）軸系對中實訓平臺；（2）工作臺滾珠絲桿副機械傳動裝調實訓平臺；（3）同步齒形帶、輪裝調實訓平臺；（4）導輪組件的裝調實訓平臺；（5）線切割加工綜合技能訓練實訓平臺--創意三維立體作品等。電器方面開發了：（1）高頻控制線路接線實訓平臺；（2）操作開關線路接線實訓平臺；（3）系統線路接線實訓平臺等。多樣化的一體化教學實訓平臺可以讓學生更加深入的了解數控線切割加工機床的結構、性能和電路原理，也能更好的在實際操作中維護、保養好機床設備，及時解決設備出現的相關故障問題，提高企業的生產效率。[3]

3.3 推動校企合作，建立一體化學習工作站

3.3.1 構建三方溝通交流平臺

校企合作是學校與企業建立的一種合作模式，是有針對性的為企業培養人才，注重人才的實用性與實效性，校企合作是一種注重培養質量，注重在校學習與企業實踐，注重學校與企業資源、信息共享的“雙贏”模式，是人才培養的重要手段之一，也是數控線切割加工技術課程一體化教學的重要方法。對此，需要教師和校級領導積極對接企業，構建學校、企業與行業三位一體的溝通交流平臺，讓三方優勢得到充分發揮。同時，在校企合作模式驅動下，需要對數控線切割加工技術課程傳統教學進行改革，教師針對學生在實踐操作出現的問題有針對性的教學解析，幫助學生解決實踐問題，提升教學方法的有效性。

3.3.2 創新人才培養模式

校企合作模式符合企業人才素養的提升，符合企業人才培養的內在需求，同時也可以助力教師改良教學方法，充實一體化教學資源，保證一體化教學方法的實施質量。以我院為例，我院分別與福建上潤精密儀器有限公司、福州巨昂精密模具科技有限公司展開了合作試點活動，這項試點工作自2015年6月開始，經過多年發展，至今已經取得明顯成效，特別是在近幾年職業院校競賽方面取得了較好的成績。

（1）人才培養模式得到創新。校企合作讓學生獲得了更多的實踐機會，可以讓學生更加明確數控線切割加工技術課程中所學知識的應用方法，提高學生職業崗位適應能力。

（2）提升教師隊伍能力。在校企合作中，教師獲得了深入企業學習的機會，可以和專業領域中的一線工程技術人員、企業管理人員進行交流，進而掌握數控線切割加工技術未來發展動向，明確理論教學與具體實踐中存在的出入，進而改善教學方法，改變教學內容，提升一體化教學質量。

3.3.3 建設一體化學習工作站

通過和企業進行合作，學校可以建設一體化的學習工作站。利用工作站可以完成數控線切割加工一體化教學，在場地布置與教學設施配備中，需要在工作站中創建三個主要功能區域，分別為：理論學習區、線切割加工模擬學習區和技能實操學習區。該方法融合了理論教學法、多媒體教學方法，可以讓教師真正實現一體化教學。

在具體教學中，依照學習工作站所容納人數，對學生進行分組教學，各個工作站都需要配備多媒體設備、可移動式桌椅、線切割加工仿真平臺、線切割加工設備、加工所需用到的工、量、刃具，確保相關設備滿足對一個班級的一體化教學需求。

學習材料主要包含了參考材料、工作頁、作業指導書和網絡資源。參考資料、企業技術資料以及學習工具書可以讓學生在學習中進行隨時查閱，工作頁可以讓學生專業能力得到有效提升。對此，學校需要依照一體化學習工作站實際要求、結合學生能力培養要求自主編制線切割加工一體化學習工作頁。而網絡資源是幫助學生完成學習工作任務的重要工具，可以對紙質參考資料進行有效補充。對此，學校需要依照人數需要、教學需要對電子信息查詢設備進行配置，對局域網絡進行有效布置，讓學生可以觀看一體化教學資源、查閱電子資料。在數控線切割加工課程一體化教學中需要積極應用多媒體技術進行輔助教學，利用視頻、虛擬仿真技術等素材，可以讓現場教學內容變得更為豐富，進而提升學生學習的主動性，讓學生明確所學內容在實踐中的具體應用方法和具體應用領域，同時保證一體化教學效果。

在師資配備中，需要根據一體化教學要求，在每個班級配備2～3名專業教師，條件允許的情況下可以安排1～2名企業實踐專家跟蹤教學，讓教師和企業實踐專家共同對分組學員進行有效指導。在校企合作模式下，教師專業素質得到了較好提升，進而也保證了一體化學習工作站的教學質量。

4 一體化教學方法的應用效果

實踐證明，一體化教學方法在線切割加工技術課程教學中的應用起到了極好的效果：學生在學習過程中能及時就自己所學理論知識加以驗證，使其實踐能力得到有效提升，傳統教學過程中學生常見的許多疑惑與難點也得到了解決。以“線切割加工綜合技能訓練實訓平臺——創意三維立體作品”，如圖1、圖2為例，在該課程的一體化教學中，學生需要了解三維立體作品中各個零件的功能和裝配關系、各零件的尺寸和比例、加工路線的合理安排、具備Autodesk Inventor 2020軟件三維建模能力，通過合理的排樣、加工及拼裝技術，鍛煉了學生空間想象力和團隊協作能力。經過一體化教學后，教師安排學習小組進行學習評價，分別就“能否繪制創意三維立體實物效果圖”、“能否運用Autodesk Inventor 2020軟件拆分零件和排樣”、“能否基于合理排樣提高材料的利用率”等學習內容進行小組評價，采取自評、互評和教師評價相結合的方式對學生的學習效果進行評價。經過一系列學習與評價之后得出相應信息，可以確定的是該專業學生在“線切割綜合技能訓練實訓平臺——創意三維立體作品”課程的一體化教學之后，具備“能否繪制創意三維立體實物效果圖”的學生數量超過了全部學生的75%。而往屆采用傳統教學模式進行教學的學生中，掌握相應知識與學習技能的學生僅達到全體學生的45%左右，可見一體化教學模式具有較好的應用效果。

5 一體化教學方法的推廣價值

在數控線切割加工技術課程的一體化教學中，隨著電加工領域的不斷發展，線切割加工技術的水平必將不斷提升，線切割加工對于人才培養的實踐、操作能力的要求也再不斷提高。在這種情況下，一體化教學模式的推廣與應用就具有更高的價值了。目前，越來越多的學校也在不斷嘗試一體化教學模式，通過這種模式進一步提高理論與實踐一體化水平，大大提高了教育與學習的有效性。

綜上所述，一體化教學方法是對傳統教學模式的顛覆和創新，也是響應國家技工教育改革戰略的一個良好教學模式，它能夠將理論與實踐教學有機結合，也符合新時代技工院校技能型人才的培養要求。一體化教學方法是當前我國職業教育中行之有效的一種教學模式，它符合中國國情和經濟需要。

參考文獻：

[1]劉晉春，趙家齊主編.特種加工.第3版.北京.機械工業出版社，1999.

[2]單巖，王家衛編著.實用數控編程技術與應用實例.北京. 機械工業出版社，2003.

[3]張學仁主編.電火花線切割加工技術工人培訓自學教材.第2版.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2001.