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信息化教学在中职数控车床编程与操作课程中的运用

范文

钟少佳

[摘? ? ? ? ? ?要]? 目前中职数控车床编程与操作课程教学存在枯燥乏味、理论抽象、实训无趣等问题，导致学生厌学，从而形成“无效”课堂。如何提高教学有效性？信息化教学使教学直观形象，增强教学内容的感染力，提高教学有效性。结合教学实践就如何在数控车床编程与操作课程中运用信息化教学进行了探究。

[关? ? 键? ?词]? 数控车床编程与操作;信息化教学;有效性

[中图分类号]? G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文献标志码]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章编号]? 2096-0603（2020）11-0150-03

科技改变生活，移动互联网、人工智能等一些信息技术不断改变着人们的工作和生活。而今，网络课程、微课、信息化教学平台等新型信息技术不断与各种教学模式相融合，随着信息化技术与课程的不断深入整合，教师的信息化教学能力日益重要，它对学生学习能力及创新意识的培养都具有重要意义。信息化的教学使学生学习突破时空限制，学生可以充分利用碎片化的时间自主学习，还可以利用学习资源去拓展内容的深度和广度，实现个性化的教学，促进学生创新精神和实践能力的培养。因此，利用信息化技术相对传统的教学更能激发学生学习兴趣，实现课堂有效性。

一、信息化教学的概述

（一）教育信息化

教育部发布《教育信息化2.0行动计划》中指出，教育信息化的核心内容是教学信息化。信息化环境下的教学与传统的教学方式相比，具有教学方法更加灵活多样、教学地点不局限、互动手段多样化、教学资源多元化等优点。

（二）教学信息化与信息化教学

教学信息化，是指以现代教学理念、学习理念为指导，以信息技术为支持，应用现代教学方法的新教学体系。信息化教学不是简单地利用计算机、互联网、投影来实现教学的过程，而是借助各种信息化设备与技术来提高教学效率，让学习内容更贴合学生的学习需求的过程。

信息化教学，是指根据信息的传递方式和学生对知识信息加工的过程，充分利用信息化教学手段，在教师的组织与指导下，发挥学生的主动性、积极性、创造性的教学活动结构框架和活动程序。

（三）信息化教学的理论基础

信息化教学模式是建立在建构主义理论基础之上的，其学习环境包含情景、协作、会话和意义建构四个要素。信息化环境下的教学模式是根据信息时代对人才素质培养的要求，以素质教育理念和新课程改革精神为指导，以现代学习理论为基础，以信息技术为支持，从教学模式创新的角度，主动回应了信息化社会对教育教学提出的严峻挑战。信息化环境下的教学既是对传统教学的继承，同时也是对技术环境下教学新模式的探索与建构过程，是各类教学模式的结构成分与技术应用条件之间的“整合”过程。

二、数控专业课程的现状

数控技术是一门实操性很强的课程，是加工制造行业中相当重要的组成部分，数控专业毕业的学生大部分从事基础的制造业，直接面向工厂及企业需求。根据对本地相关企业的走访，归纳了企业对数控专业学生的要求，我们制订了数控专业的教学目标是培养学生独立思考和发现问题的能力，熟练操作数控车床，并根据企业实际需要培养合适的人才。但很多课堂还是采用比较传统的教学方法，不可避免地存在以下几方面的问题。

（一）教学手段适应不了数控技术的发展速度

数控技术是一个国家现代化制造业的核心，也是实现2025年中国制造重要的一环。产教融合是当今职业教育的大方向，学校对学生的技能培训实践仍停留在数控机床的简易操作和加工简单的工件阶段，明显不符合企業对人才的需求。而且对相关的数控机床维护与保养、数控技术加工工艺等专业技术的教学重视不够，数控编程仿真和相关软件（如CAXA，CAM）等使用力度不够，学生对工厂使用的主流机床数控系统认识不足，以上种种都是用人单位反馈回来的信息。

（二）传统的实训教学效率较低，效果较差

一般的数控实训课，都是由2～3位实训指导老师在车间共同教学，面对众多的学生，教师在车间进行现场示范操作时，常常会被学生一窝蜂地围住，而只有靠近机床的学生才能听清或看清老师的示范，站得稍远的学生学习效果肯定不太理想，而数控技术又是环环相扣，部分对自己要求不高的学生会慢慢放弃，几次课下来，两极分化就会很严重。

（三）教师容易忽略学生的差异性，导致难以因材施教

每位学生都是独立的个体，同一个班级的学生来自五湖四海，他们生源地不同以及存在个体差异，传统课堂教师没有注意到学生的差异性，随着知识点的深入，学生接受能力的差异就慢慢显露出来。以读零件图为例，制图和机加工学得好的学生很快能标出零件图的基点坐标以及简单整理加工工艺，基础差的学生连找出基点都困难，因此在传统的课程教学中，教学课堂的进度无法兼顾每个学生的实际情况，很难做到因材施教，学生得不到个性化发展。

三、信息化教学模式在数控编程课中的实施

根据前面的分析，下面阐述如何对数控车床编程与操作进行课程教学改革，实现课程的信息化教学。

（一）建设信息化教学平台，拓宽学习空间

我校与超星集团合作，搭建了超星“学习通”信息化平台。平台可以上传各种课程资源，如PPT、微课、习题等，供学生提前学习，学生只要登录平台，加入相应班级后，随时随地就能学习。如图1所示，学生通过观看导入视频，会思考刀具为什么能准确加工出相应的轮廓，那么教师就能顺利引导出该章节的教学内容——对刀。据学生反映，他们更喜欢碎片化的学习，因为不再受时间和地域的限制。上课过程中，学习通提供了很多有趣的功能，如签到、抢答、选人、直播等功能，不失趣味性，可以让学生更专注于课堂。课后可以布置作业，班级也提供类似微信群的功能，让学生讨论问题，与教师互动。信息化平台的使用使资源可以被保留下来，加上智能手机的普及、网络的提速，学生容易做到温故知新。网络资源的共享，解决了以往学生目标不明确、学习热情不高的难题，碎片化学习模式拓展了学生学习的空间，时间更加自由，实现了个性化、差异化的学习，为提高课堂的有效性打下良好的基础。

（二）校企共建教学资源，教学项目订单化

即将实现“中国制造2025”，对职业教育提出了要深化产教融合的要求。产教融合是职业教育的重要环节，是职业教育与其他教育形式区别的重要特征。2018年9月，我校与广州市涛丰机械设备有限公司进行校企合作，该企业是我区一家民营企业，主要从事数控加工，我校数控专业教师随时可以下企业学习管理和生产，企业会提供部分订单到我校数控车间，让学生动手加工，经改制可以作为教学资源。

以“阶梯轴的加工”教学项目为例，项目的教学目标是学生能写出工件的加工工艺和正确使用G01指令。从企业提供的订单里，其中有图2轴承轴的加工，与教材的项目接近，于是使用企业的订单工件取代教材的项目，分小组去完成加工任务，在不改变教学目标的情况下，制订了以下的教学任务。

1.分析图纸，制订加工工艺;

2.标出图纸中需要加工的基点坐标;

3.编写程序，并用仿真加工验证程序;

4.首件试切，小组间相互做质量检测;

5.经验分享，拓展课程。

任务1通过“学习通”教学平台让学生提前预习，明确教学内容，学生可以相互讨论和上网搜索相关知识，完成任务。任务2在课堂上利用抢答的形式，通过推送基点坐标的填空题，让学生之间竞赛，增加课堂的趣味性。任务3是重点，学生是否掌握G01指令，从仿真和程序中就能反映出来，教师要观察每组完成情况并记录存在的问题。任务4是难点，需要学生注意安全规范生产以及克服加工时的畏难心理。质量检测是让学生能规范、正确地使用量具，体验岗位。任务5是让做得好的小组分享加工经验，取长补短，教师则作出点评，并拓展课程任务，例如如何简化G01指令，以及优化程序，实现批量生产等。这样的教学资源贴近生产，从资源建设上实现了教学过程与生产过程的无缝对接。

（三）善用仿真软件教学，促进做中学

仿真软件应用不仅仅是一种新的信息化教学手段，它是将理论与实践相结合的新教学方法，在数控教学中合理运用数控仿真软件，会收到事半功倍的教学效果。

职中的学生普遍基础较差，理解能力不强，而数控编程的理论知识较为抽象，对学生的想象力有较高的要求，传统教学方式会让学生感到枯燥乏味，从而产生厌学的心理。他们喜欢动手操作，但数控机床价格较为昂贵，学校从教学成本考虑，不会购置太多数控机床。使用数控仿真软件很好地解决了数控设备少、实习学生多的现状。应用数控仿真软件，使很多抽象的概念更生动和直观，例如对刀、刀具路径与程序验证等。使用仿真软件，可以直观地看到操作过程，学中做，做中学，这样能够引起学生的学习兴趣，激发学生的学习热情。从使用仿真前后的数据对比，大致发现，有70%左右的学生使用仿真技能把指令的走刀和参数掌握，传统讲授的比例只有30%左右。

有这样的一个教学案例，讲述“试切法对刀”教学项目的时候，仿真软件就有着传统教学无法比拟的优势。没有仿真的情况下，以前讲述试切法对刀的过程，即使配合PPT、录像的讲解，学生对试切法对刀的步骤还是一知半解，更难理解对刀的意义。使用数控仿真软件，教师可以通过投屏分解试切法对刀的每个步骤，跟学生详细解释试切工件的端面是找刀具与Z轴之间的基准，试切外圆是找刀具与X轴之间的基准，细致直观地讲述每步的意义，学生只需要紧跟教师的步骤，边操作边结合教师的讲解，很快就能把对刀的知识点掌握，真正做到事半功倍。

因此，通过仿真教学，让学生达到要求后再进行实训，不仅能有效地降低数控实训的危险性，学生还可以通过仿真软件熟悉数控机床操作面板，验证编写的程序，也可以尝试创新加工工艺，综合提高学生的数控编程能力，同时也减少了零件的报废率。相对于“填鸭式”这种老套的教学方法，采用这种教学手段，学生在课堂中实实在在地掌握了知识，而且在有限的实训教学资源中保证了安全，提高了学习效率，从而实现了有效教学。

（四）巧用信息化手段，攻克实训难点

虽然仿真能让学生在安全的环境下完成知识点的学习，但到了车间真正的实训会面对真正的难点。举个简单的例子，仿真的加工环境是近乎零误差的，实际加工是不可能的，学生会遇到精度控制、同轴度误差、螺纹误差等问题，而这些问题恰恰是数控加工中学生最需要掌握的技能点。文章前面提到，车间的实训教学会因为指导教师的演示不能满足所有学生同时参与，导致实训效果差，微课的使用在一定程度上弥补这方面的缺失，但不能解决某些需要实时演示才能完成的知识点。

下面以加工企业订单工件“螺纹轴”为例，探究信息化在实训中的应用。

从图纸（见图3）中可以看出，加工螺纹轴的难点是中间那段长螺纹的加工以及同轴度的控制。加工好左右两端后用一夹一顶的方法加工中间的螺纹，加工前先要打表找正控制同轴度，虽然录制了微课，但学生实际操作时还是无从下手。以往教师会现场演示，由于场地限制，能近距离观察细节的学生寥寥无几，效率非常低。采用超星“学习通”信息化平台的直播功能可以很好地解决这一难题，学生打开超星App点击直播就能观看教师的操作演示，教师也可以连接多媒体，把直播投屏，现场讲解。这个直播功能还有个好处是能保存直播内容，学生能随时复习视频的内容。微课在数控加工中能解决很多理论性的知识点，但在实际操作中需要学生亲身去感受才能有更深的体会，例如螺纹的加工，微课可以教学生如何修改刀补，如何进刀，学生照搬可能会成功，但更容易修改的量过大，导致螺纹报废。直播前，可以先让学生去亲身拿螺母试螺纹的松紧度，再结合老师直播修改参数，方法是固定的，参数修改的值是需要根据实际去判断的，教师要着重培养学生的思考与分析能力。

四、实施效果与存在问题

（一）实施效果

1.信息化手段助学生轻松攻破重难点

课堂中融入信息化手段，可以把数控技术中比較抽象的知识点可视化，化抽象为形象。中职学生喜欢新鲜事物，信息技术能激发他们的学习兴趣。信息化课堂教学改变他们的上课形式，摒弃枯燥的传统教学，教学重难点以生动趣味的形式得以突破，让他们主动参与课堂，课堂氛围有了，学习能力提高了。

2.解决产教脱离的问题，做到产教融合

“学数控是做什么的？”这个问题，无论教师解释得再透彻，不如拿出实际的产品更直观。学生明白学习数控技术以后能从事的岗位，一线工人还是产品设计总监由个人的技术水平决定，纠正“学数控等于做蓝领”的错误认识，校企合作有针对性地解决了“理论与实践、学习与就业”相脱离的困境。

（二）存在的问题

信息化教学在实施过程中，还会遇到一些困难，信息化教学需要大量优质的教学资源，而教学资源的收集和积累是一项需要长期坚持的教学活动，校企合作一年多，提供的产品未能全面覆盖学生所需要掌握的数控技术，这需要教师不断去其他企业寻找资源，需要大量的时间和精力去完成。还有在课堂上如何合理使用信息化手段去掌控课堂，不能为了“信息化而信息化”，学生对智能设备的使用应该有个度，这些都是在今后的教学过程中需要思考解决的。

参考文献：

[1]高枫，肖卫宁.数控车削编程与操作训练[M].北京：高等教育出版社，2016.

[2]郭莲芬.数控车工（中级）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2010.

[3]吴彦文.信息化环境下的教学设计与实践[M].北京：清华大学出版社，2018.

编辑原琳娜

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