基于虛實結(jié)合的數(shù)控教學(xué)創(chuàng)新模式探究

李潤民，劉云龍

（江西生物科技職業(yè)學(xué)院，江西 南昌 330200）

數(shù)控技術(shù)作為一項關(guān)鍵的制造工藝，已經(jīng)深刻地改變了現(xiàn)代制造業(yè)的面貌。在這個快速演進的領(lǐng)域中，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實際操作能力和團隊協(xié)作精神的數(shù)控專業(yè)人才成為當(dāng)務(wù)之急。在此背景下，虛實結(jié)合的數(shù)控教學(xué)模式應(yīng)運而生，其通過整合虛擬教學(xué)資源和實際操作環(huán)境，能夠打破傳統(tǒng)教學(xué)的界限，使學(xué)生更全面地掌握數(shù)控技術(shù)。

1 傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)模式的現(xiàn)狀分析

1.1 實操機會缺乏

傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)模式的實操機會不足主要源于教學(xué)的理論傾斜。在教學(xué)過程中，過多的時間用于理論知識的傳授，如數(shù)控編程的基本原理、編程語言等，而實操機會相對較少，學(xué)生難以在實際機床上親自操作，從而導(dǎo)致實際操作能力的不足，這一問題的根本原因在于教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計和安排[1]。理論知識的確是數(shù)控教學(xué)的基礎(chǔ)，但過分偏向理論教學(xué)而忽視實際操作，使得學(xué)生在面對真實工作場景時無法熟練應(yīng)對。因此，需要在教學(xué)設(shè)計中找到理論和實操的平衡點，確保學(xué)生既能掌握理論知識，又能夠在實踐中運用。同時，實操機會缺乏與機床資源的有限性密切相關(guān)。許多學(xué)校或培訓(xùn)機構(gòu)擁有的數(shù)控機床設(shè)備有限，而學(xué)生需要共享這有限的資源，這種情況造成學(xué)生實際操作的時間受限，無法在足夠的機床上完成各種數(shù)控加工任務(wù)。數(shù)控機床設(shè)備的老舊和維護問題是實操機會缺乏的另一重要原因。老舊的設(shè)備技術(shù)水平滯后，難以滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的教學(xué)要求，且容易出現(xiàn)故障，設(shè)備的維護和修復(fù)需要花費較多時間和金錢，進一步加大了學(xué)校或培訓(xùn)機構(gòu)的經(jīng)濟負擔(dān)。此外，傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)模式往往難以模擬真實的生產(chǎn)環(huán)境，學(xué)生在實際操作中未能充分感受到工業(yè)生產(chǎn)中的高壓、高強度的工作狀態(tài)，使得他們在畢業(yè)后需要一定時間適應(yīng)工作環(huán)境，增加了用人單位培訓(xùn)的時間和成本。

1.2 學(xué)生學(xué)習(xí)動力不強

傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)模式中教學(xué)內(nèi)容缺乏趣味性，教學(xué)內(nèi)容往往過于理論化，以數(shù)學(xué)公式、編程語言為主，難以激發(fā)學(xué)生的興趣，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到單調(diào)乏味，缺乏主動學(xué)習(xí)的動力[2]。其次，傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)模式難以將理論知識與實際應(yīng)用場景有效結(jié)合，學(xué)生在學(xué)習(xí)中難以看到所學(xué)知識在實際產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，缺乏實際操作的動力，這樣的教學(xué)方式容易使學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容感到枯燥乏味，無法直觀地理解知識的實際應(yīng)用。同時，學(xué)生在傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)模式中缺乏與實際行業(yè)項目相關(guān)的實踐機會，缺乏實踐的機會，學(xué)生難以將所學(xué)的理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作能力，降低了他們在實際工作中的競爭力，這也使得學(xué)生對于所學(xué)知識的應(yīng)用前景產(chǎn)生疑慮，進而影響到他們的學(xué)習(xí)積極性。當(dāng)前，就業(yè)市場對于數(shù)控專業(yè)人才的需求逐漸由理論素質(zhì)向?qū)嶋H操作能力傾斜，然而，傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生缺乏足夠的實際操作經(jīng)驗，使得他們在就業(yè)市場上的競爭力相對較弱，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控專業(yè)時的學(xué)習(xí)動力減弱，因為他們可能覺得所學(xué)內(nèi)容與實際工作要求脫節(jié)。

1.3 教學(xué)管理體系薄弱

在傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)模式下，師資水平的不足和更新不及時是一個亟待解決的問題，數(shù)控領(lǐng)域的技術(shù)在不斷更新，而一些教師可能由于工作壓力或其他原因無法及時了解最新的技術(shù)發(fā)展，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容滯后，無法滿足行業(yè)的實際需求。同時，教學(xué)資源管理體系薄弱導(dǎo)致教學(xué)資源的分配和利用不夠科學(xué)合理，一些學(xué)校可能因為經(jīng)費限制或管理不善，導(dǎo)致教學(xué)設(shè)備和實驗室資源的浪費，或者某些資源供不應(yīng)求，影響了教學(xué)的平衡性和效率。在傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)模式下，學(xué)生學(xué)習(xí)過程也難以被有效監(jiān)控，由于缺乏科學(xué)的學(xué)情分析手段，教師難以全面了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、存在的問題和進步情況，這使得教學(xué)難以有針對性地調(diào)整，無法滿足學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)需求，導(dǎo)致教學(xué)效果的不穩(wěn)定性。此外，在傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)模式下，學(xué)校與企業(yè)的合作關(guān)系相對薄弱，導(dǎo)致學(xué)生在校期間難以充分了解企業(yè)對數(shù)控專業(yè)人才的實際需求，缺乏對實際工作環(huán)境的深刻認(rèn)識，與企業(yè)的深度合作可以為學(xué)生提供更多實際操作機會，幫助學(xué)校更好地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生就業(yè)競爭力。

2 虛實結(jié)合的數(shù)控教學(xué)模式概述

2.1 虛擬教學(xué)資源

虛擬教學(xué)資源包括數(shù)控仿真軟件和虛擬實驗平臺，為學(xué)生提供了更為直觀、靈活、安全的學(xué)習(xí)環(huán)境[3]。數(shù)控仿真軟件是虛擬教學(xué)資源的核心,選擇合適的仿真軟件對于數(shù)控教學(xué)至關(guān)重要，軟件選擇應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生水平以及與實際產(chǎn)業(yè)的契合度進行科學(xué)合理的評估，確保所選軟件既能滿足教學(xué)需求，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力。虛擬實驗的設(shè)計與開發(fā)是虛擬教學(xué)資源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一個成功的虛擬實驗需要模擬真實工作場景、具備足夠的互動性、提供詳細的反饋。通過模擬數(shù)控加工過程，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中體驗實際的制造過程，從而更好地理解和掌握數(shù)控技術(shù)。而虛擬實驗提供了一個無風(fēng)險的學(xué)習(xí)環(huán)境，在虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以進行復(fù)雜的數(shù)控加工操作，而無需擔(dān)心任何安全隱患，這降低了教學(xué)過程中可能發(fā)生的事故風(fēng)險，為學(xué)生提供了更安全的學(xué)習(xí)體驗。同時，虛擬實驗還可以記錄學(xué)生的每一個操作步驟，使得教師能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行詳細的分析和評估。通過數(shù)據(jù)的追溯，教師可以更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，幫助他們更有針對性地提升自己的技能水平。此外，虛擬實驗還具有時間和空間的靈活性，學(xué)生可以在任何時間、任何地點進行學(xué)習(xí)，無需受制于實驗室的時間和地點限制，這為學(xué)生提供了更大的學(xué)習(xí)自由度，有助于他們更好地安排學(xué)習(xí)時間，提高學(xué)習(xí)效率。

2.2 實際操作環(huán)境

數(shù)控機床實驗室作為實際操作環(huán)境的核心，其硬件設(shè)施的更新和維護對于數(shù)控教學(xué)至關(guān)重要。定期檢修和更新數(shù)控機床，保障設(shè)備的正常運行，是提高實際操作環(huán)境質(zhì)量的保障。此外，選擇符合產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控機床，能夠使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更好地適應(yīng)實際工作需求。實際操作案例的設(shè)計也是實際操作環(huán)境中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這些案例需要貼合當(dāng)前工業(yè)發(fā)展趨勢，既具有一定難度，又能夠鍛煉學(xué)生的實際操作能力，設(shè)計過程中應(yīng)考慮到不同難度層次的學(xué)生，確保案例既能夠滿足高水平學(xué)生的需求，又能夠引導(dǎo)初學(xué)者逐步提升自己的技能[4]。將教學(xué)與實際生產(chǎn)結(jié)合起來是提高實際操作環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵，通過與企業(yè)合作，使學(xué)生有機會參與真實的制造車間實踐，這樣的實踐能夠使學(xué)生更好地理解數(shù)控技術(shù)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。實際操作環(huán)境不僅僅是數(shù)控專業(yè)的領(lǐng)域，還涉及機械、電子、自動化等多個學(xué)科。跨學(xué)科的合作可以拓展學(xué)生的知識面，提高他們的綜合素養(yǎng)，為未來的跨領(lǐng)域應(yīng)用打下基礎(chǔ)，這種合作可以通過課程設(shè)置、教師團隊建設(shè)等方式來實現(xiàn)。

3 虛實結(jié)合的數(shù)控教學(xué)創(chuàng)新模式的優(yōu)化途徑

3.1 進行線上線下教學(xué)資源的整合

在虛實結(jié)合的數(shù)控教學(xué)中，充分整合線上和線下教學(xué)資源是提高教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)體驗的關(guān)鍵。線上資源包括在線課程、虛擬實驗、模擬軟件等，這些資源具有靈活性、便捷性、資源共享、拓展性以及實時更新與動態(tài)調(diào)整的優(yōu)勢[5]。學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)進度和時間安排進行學(xué)習(xí)，同時能夠分享更多資源，獲取實時更新的內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)的靈活性和效率。為克服線上資源的技術(shù)門檻問題，可以設(shè)計個性化學(xué)習(xí)路徑，分級設(shè)置課程內(nèi)容和難度，讓學(xué)生根據(jù)自身水平和興趣選擇適合自己的學(xué)習(xí)路徑，提高線上學(xué)習(xí)的參與度。此外，學(xué)校應(yīng)提供必要的技術(shù)支持和培訓(xùn)，幫助學(xué)生克服設(shè)備使用和網(wǎng)絡(luò)連接的問題，設(shè)立技術(shù)支持團隊，定期舉辦培訓(xùn)課程，讓學(xué)生更好地利用線上資源進行學(xué)習(xí)。為保證線上資源的時效性，學(xué)校應(yīng)制定明確的更新機制，建立專門的團隊負責(zé)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展、學(xué)科前沿和行業(yè)需求，定期對線上資源進行更新和優(yōu)化，這樣可以保持教學(xué)內(nèi)容的實時性，確保學(xué)生獲取到最新的知識。通過這些整合方案和優(yōu)化途徑，學(xué)校能夠更好地利用線上線下教學(xué)資源，提高教學(xué)效果，滿足學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)需求，培養(yǎng)出更具實際操作能力的數(shù)控專業(yè)人才。

3.2 進行案例導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計

案例教學(xué)通過真實的工程案例，將學(xué)生置于實際工作場景中，具有增強實踐應(yīng)用能力、提高學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)團隊協(xié)作精神的優(yōu)勢。通過解決實際案例，學(xué)生能夠更深入地理解理論知識在實際工作中的應(yīng)用，培養(yǎng)實際操作能力，提高解決實際問題的能力。案例教學(xué)還能夠使學(xué)生更好地理解抽象的理論知識，增加學(xué)習(xí)的趣味性。通過實際案例，學(xué)生能夠看到知識在實際中的具體運用，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在解決案例的過程中，學(xué)生往往需要進行團隊協(xié)作，模擬實際工作中的合作環(huán)境，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神和溝通能力。為了應(yīng)對學(xué)生的個體差異，教師可以設(shè)計多樣化的案例，涵蓋不同難度和領(lǐng)域，一些案例可以更注重理論分析，一些案例可以更注重實際操作，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。同時，還可以引入行業(yè)實踐，通過與企業(yè)深度合作，引入真實的行業(yè)實踐案例，這樣的案例更符合實際工作需求，能夠使學(xué)生更好地適應(yīng)職場，增加就業(yè)競爭力。為確保案例的時效性，學(xué)校可以制定案例更新計劃，定期評估和更新案例，保證其能夠反映最新的技術(shù)和行業(yè)動態(tài)，提高案例教學(xué)的實際效果，還可以將案例教學(xué)與線上資源相結(jié)合，充分利用虛擬實驗平臺、模擬軟件等在線工具，這樣可以提供更多的實操機會，同時通過線上平臺進行案例討論，促進學(xué)生之間的互動。

3.3 鼓勵學(xué)生進行開放式設(shè)計

開放式設(shè)計要求學(xué)生在一定的技術(shù)框架內(nèi)，根據(jù)實際問題提出解決方案，通過實際操作進行驗證和優(yōu)化。學(xué)生在開放性的設(shè)計任務(wù)中需要自主思考、提出創(chuàng)新性解決方案，從而促使其在實際問題中鍛煉創(chuàng)新思維，不僅需要掌握基本的理論知識，還要能夠靈活運用這些知識解決實際問題，培養(yǎng)出富有創(chuàng)造力的專業(yè)人才。通過在實際問題中進行設(shè)計和實施，學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作能力，更深入地了解數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用，這種實際操作不僅能夠增強學(xué)生的技能，還能夠使他們更好地適應(yīng)職業(yè)發(fā)展中的實際需求。在教學(xué)中，教師應(yīng)強調(diào)設(shè)計的靈活性，允許學(xué)生根據(jù)問題的不同特點采用不同的解決方案，這種設(shè)計方式能夠更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)他們的靈活性和適應(yīng)性。為鼓勵開放式設(shè)計，教師可以引入行業(yè)實際案例，讓學(xué)生基于真實問題進行設(shè)計，同時提供一定的指導(dǎo)，幫助學(xué)生在設(shè)計過程中解決遇到的難題，確保設(shè)計的可行性和實際效果。此外，設(shè)計競賽與評獎機制是激發(fā)學(xué)生積極性的有效途徑，通過設(shè)計競賽，學(xué)生將在競爭中不斷優(yōu)化設(shè)計方案，提高實際操作技能，還可以設(shè)立評獎機制，對優(yōu)秀設(shè)計進行認(rèn)可，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。在開放式設(shè)計中，也可以結(jié)合虛擬仿真技術(shù)，建設(shè)虛擬實驗平臺，讓學(xué)生在模擬的環(huán)境中進行設(shè)計和模擬實驗，既能夠降低實際操作的成本，又能夠提供更靈活的實驗場景，增加學(xué)生的設(shè)計體驗。

3.4 提供更多的實踐機會

實踐是鞏固理論知識、提高操作技能、增強問題解決能力的有效途徑，通過更多的實踐機會，學(xué)生能夠更好地將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作能力，更深入地了解數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用。為了提供更多的實踐機會，可以采取多種形式和內(nèi)容的實踐活動。實驗室操作是學(xué)生進行實際操作的關(guān)鍵場所，因此建設(shè)先進的數(shù)控實驗室是提供實踐機會的基礎(chǔ)，實驗室應(yīng)該配備豐富的數(shù)控設(shè)備和工具，確保學(xué)生能夠進行充分的實際操作。其次，通過組織學(xué)生參與實際項目，可以使他們將所學(xué)知識應(yīng)用到真實項目中，鍛煉實際應(yīng)用和團隊協(xié)作能力，這種實踐形式既能夠培養(yǎng)學(xué)生的實際操作技能，又能夠增強他們在團隊中的溝通協(xié)作能力。同時，學(xué)校可以與企業(yè)合作，為學(xué)生提供實習(xí)機會，通過在企業(yè)的實際工作中，學(xué)生能夠更深入地了解數(shù)控領(lǐng)域的職業(yè)要求，提前適應(yīng)職場環(huán)境，實習(xí)也為學(xué)生提供了與專業(yè)人士交流的機會，使他們能夠?qū)W到實際操作中的經(jīng)驗和技巧。另外，學(xué)校可以建立科學(xué)的實踐成果評價體系，評估學(xué)生在實踐中的表現(xiàn)，這樣能夠激勵學(xué)生積極參與實踐。

綜上所述，虛實結(jié)合的數(shù)控教學(xué)模式具有整合虛擬教學(xué)資源和實際操作環(huán)境的獨特優(yōu)勢，是推動學(xué)生全面發(fā)展的有效途徑。通過進行線上線下教學(xué)資源的整合、案例導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計、鼓勵學(xué)生進行開放式設(shè)計、為學(xué)生提供更多的實踐機會等途徑，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力，進一步提升學(xué)生的實操技能。