宏程序應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂實(shí)踐

焦紅衛(wèi)

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430205）

宏程序應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂實(shí)踐

焦紅衛(wèi)

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430205）

進(jìn)行科學(xué)合理的教學(xué)設(shè)計(jì)是提升教學(xué)質(zhì)量的重要途徑之一，本文從教學(xué)內(nèi)容分析、確定教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)、教學(xué)方法、教學(xué)手段、保障條件等六個(gè)方面介紹宏程序應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了課堂實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為數(shù)控教學(xué)提供了有益幫助。

數(shù)控；宏程序；教學(xué)設(shè)計(jì)；課堂實(shí)踐

在橢圓、雙曲線等復(fù)雜零件的編程中，應(yīng)用宏指令可以減少和免除手工編程時(shí)進(jìn)行繁瑣的數(shù)值計(jì)算，以及精簡程序量，并且還能比其它方法獲得更好的加工質(zhì)量。因此，“宏指令的應(yīng)用”在數(shù)控機(jī)床手工編程技術(shù)中，占據(jù)重要的地位。

以下選取陳洪濤主編、高教出版社教材《數(shù)控加工工藝與編程》“第七章 用戶宏程序在數(shù)控編程中的應(yīng)用”作為教學(xué)單元來講述宏程序應(yīng)用實(shí)例的教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂實(shí)踐。[1]

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

1. 教學(xué)內(nèi)容分析

用戶宏指令的應(yīng)用是提高數(shù)控機(jī)床性能的一種特殊功能，在數(shù)控機(jī)床編程與操作中屬于高級(jí)技工必備技能。[2]在此之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識(shí)，數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心編程指令的應(yīng)用，子程序調(diào)用以及數(shù)控仿真軟件的使用方法，為本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)起著鋪墊作用。本節(jié)知識(shí)內(nèi)容有：宏指令的編寫格式和調(diào)用；變量和通用算術(shù)運(yùn)算指令的表達(dá)；控制指令和條件轉(zhuǎn)移；循環(huán)語句（While DO-END語句）；實(shí)例。

2. 確定教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，即整體感知—局部思維—遷移拓展。根據(jù)上述教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和心理特征，制定如下教學(xué)目標(biāo)：

（1）知識(shí)目標(biāo)。復(fù)習(xí)橢圓的近似畫法即四圓畫法；了解宏程序應(yīng)用范圍；掌握宏指令編程方法。

（2）能力目標(biāo)。初步掌握含橢圓等二次曲線形狀零件加工的程序編制和制定合理的工藝路徑，擴(kuò)展數(shù)控車床的應(yīng)用范圍；能對零件加工質(zhì)量進(jìn)行正確分析處理。

（3）情感目標(biāo)。通過“學(xué)、導(dǎo)加任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的分層教學(xué)模式來組織教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中獲得探索、創(chuàng)新、協(xié)作、交流與成功等情感體驗(yàn)。

3. 重點(diǎn)、難點(diǎn)

在吃透教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生實(shí)際，確定采用一般指令和宏指令分別編制橢圓零件的加工程序?yàn)榻虒W(xué)重點(diǎn)和采用宏指令編制橢圓的數(shù)控車削加工程序?yàn)榻虒W(xué)難點(diǎn)：

4. 教學(xué)方法

本節(jié)內(nèi)容“宏指令的應(yīng)用”，由于涉及到變量、函數(shù)、表達(dá)式、條件語句和循環(huán)語句等，非常抽象，如果按一般的方法先講解具體功能指令的代碼、格式要求和指令后面所跟的地址符，再舉例說明該指令的應(yīng)用，學(xué)生很難接受。為了達(dá)到目標(biāo)、突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，我主要采用以下3種教學(xué)方法，分別是：

（1）任務(wù)驅(qū)動(dòng)法：從一個(gè)零件的編程加工引入課題，把教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具有實(shí)在意義的問題，讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的問題意識(shí)，使學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程成為“猜想”，繼而緊張地沉思，期待尋找解決問題的途徑。由此達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合和學(xué)以致用，同時(shí)通過提出任務(wù)，使學(xué)生分析問題、解決實(shí)際問題的能力得到了提高。

（2）比較教學(xué)法：通過比較學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生利用已有知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，同化和索引出當(dāng)前學(xué)習(xí)的新知識(shí)，這樣獲取的知識(shí)，不但易于保持，而且易于遷移到陌生的問題情境中。比較也是重要的思維過程，有比較才有鑒別，只有通過比較，才能從眾多的選擇中找出一個(gè)，做出恰當(dāng)?shù)呐袛唷?/p>

（3）小組研討法：主要根據(jù)我校的生源有來自文科的，有來自理科的，有來自普通高中的，也有來自職業(yè)高中的，他們能力起點(diǎn)和學(xué)習(xí)態(tài)度不一樣，通過小組協(xié)作解決問題，從而使全體學(xué)生都能在原有的基礎(chǔ)上學(xué)有所得。小組討論法還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、合作、主動(dòng)探究的能力，并使學(xué)生受到情感的教育。

5. 教學(xué)手段

現(xiàn)代教學(xué)手段和傳統(tǒng)教學(xué)手段并用，如多媒體課件、凌波教師端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、黑板、實(shí)物展示等。

6. 保障條件

電子課件、教案、多媒體網(wǎng)絡(luò)教室、斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件、CAD繪圖軟件、橢圓的四圓畫法圖片、橢圓手柄的加工實(shí)物模型。

二、課堂實(shí)踐

對于本次課的課堂實(shí)踐，教師可按以下8個(gè)環(huán)節(jié)組織教學(xué)，總用時(shí)為90分鐘。

1.導(dǎo)入課題，由教師完成（5分鐘）

首先提出任務(wù)：如何采用手工編程完成圖1所示的橢圓手柄的數(shù)控車削加工？

圖1

先啟發(fā)學(xué)生橢圓形手柄在生活中處處可見，如汽車拖拉機(jī)上的制動(dòng)閘、菜刀柄、傘柄、家具拉手、電鉆等工具的手柄等等，激發(fā)學(xué)生對完成任務(wù)的興趣.接著分析任務(wù)，橢圓加工用以前掌握的數(shù)控編程指令無法完成，必須使用其它方法或進(jìn)行特殊處理。然后再向?qū)W生講述為兩種方法可實(shí)現(xiàn)對上述橢圓形手柄零件進(jìn)行編程加工，從而導(dǎo)入課題。

方法1：采用《機(jī)械制圖》所學(xué)的四圓法畫橢圓，將橢圓近似分解成幾段圓弧，用圓弧指令編制程序。由于已經(jīng)布置學(xué)生復(fù)習(xí)有關(guān)知識(shí)，學(xué)生容易理解和掌握。

方法2：采用宏指令編制程序，這一點(diǎn)是本節(jié)課要講授的內(nèi)容，暫時(shí)給學(xué)生留下懸念，同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

2.按方法1完成橢圓手柄的數(shù)控程序編制，并用“斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件” 進(jìn)行模擬加工，由學(xué)生自主完成（20分鐘）

采用“小組協(xié)作”教學(xué)方法，將學(xué)生按6～8人一組分成若干組，由小組協(xié)作完成任務(wù)。為提高課堂效率，在 5分鐘以后，教師將逐一檢查各小組進(jìn)展情況。注意積極鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新精神，考慮到學(xué)生之間的差異性，對存在問題的小組給予指導(dǎo)，可以提示完成任務(wù)的操作步驟；可以用投影展示橢圓的四圓畫法圖及各段圓弧的半徑，幫助學(xué)生完成一些數(shù)值計(jì)算。

學(xué)生按方法1完成橢圓手柄的編程及仿真加工以后，教師展示按方法1在實(shí)際機(jī)床上加工的手柄零件實(shí)物，讓各小組學(xué)生查看其表面質(zhì)量，指出用四段圓畫法編程加工帶來的表面形狀誤差。然后，要求學(xué)生提出解決方案。這時(shí)引出新的方法，即采用宏指令編程。也是本次課的重點(diǎn)之一和難點(diǎn)。至此，實(shí)現(xiàn)了新知識(shí)的遷移和拓展，學(xué)生此時(shí)迫切想知道宏指令是什么和如何編制宏指令程序。

3.介紹相關(guān)的宏指令編程知識(shí)，由教師完成（30分鐘）

因?yàn)楹曛噶畹膽?yīng)用，尤其是其中對變量的理解，學(xué)生會(huì)感到困難，所以在這一段落中，尤其重視實(shí)例的講解，以突破難點(diǎn)。對于實(shí)例的加工程序，可以用寫字板等軟件在投影上逐行寫出來逐行講解，也可板書，要求學(xué)生做好課堂筆記。在講解例題時(shí)，不僅要講清楚程序怎樣編，更要講清楚為什么這樣編，并及時(shí)對編程方法和規(guī)律進(jìn)行概括，以有利于發(fā)展學(xué)生的思維能力，加深對程序的理解和掌握。

4.按方法2完成橢圓手柄零件的數(shù)控程序編制，并用斯沃?jǐn)?shù)控車仿真軟件進(jìn)行模擬加工，由學(xué)生自主完成（25分鐘）

通過宏指令應(yīng)用實(shí)例的講解，再讓學(xué)生按此方法解決任務(wù)，也有利于學(xué)生對知識(shí)的串聯(lián)、累積、加工，從而達(dá)到舉一反三的效果。

這部分任務(wù)仍然由小組協(xié)作完成。同樣為提高課堂效率，在5分鐘以后，我將逐一檢查各小組進(jìn)展情況，也要注意鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新精神。又同樣考慮到學(xué)生之間的差異性，要對存在問題的小組給予指導(dǎo)，并且視學(xué)生對任務(wù)的進(jìn)展情況，可在15分鐘左右時(shí)用投影展示采用宏指令的正確程序，并對關(guān)鍵環(huán)節(jié)作適當(dāng)解釋。25分鐘后，教師拿出按方法 2在實(shí)際機(jī)床上加工的手柄零件實(shí)物，讓各小組學(xué)生查看其表面質(zhì)量，指出用宏指令編程加工能獲得很好的加工質(zhì)量。同時(shí)通過兩個(gè)手柄實(shí)物的比較，還可以培養(yǎng)學(xué)生對加工質(zhì)量的分析處理能力。

5.對完成橢圓手柄零件加工的兩種方法進(jìn)行比較和講評(píng)，由教師完成（3分鐘）

學(xué)生已經(jīng)分別用兩種方法完成了橢圓手柄的編程加工，這時(shí)我對兩種方法進(jìn)行比較和講評(píng)，會(huì)收到非常好的效果。重點(diǎn)比較方法1的缺點(diǎn)和方法2的難點(diǎn)；講評(píng)方法2的要點(diǎn)。

6.課堂提問：宏指令編程與子程序編程有何異同？ （2分鐘）

安排本段落是為了讓學(xué)生進(jìn)一步明確對“宏指令應(yīng)用”的理解，因?yàn)楹曛噶钔ǔＲ舱f成“宏調(diào)用”，它和子程序調(diào)用存在一定的相似之處，所以有必要使學(xué)生能明確區(qū)分。

7.課堂小結(jié)（3分鐘）

小結(jié)本次課的內(nèi)容，詢問學(xué)生的掌握情況，師生間簡作單交流。

8.布置課后作業(yè)（2分鐘）

鞏固所學(xué)知識(shí)、強(qiáng)化編程練習(xí)，同時(shí)預(yù)告下一次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，用宏程序加工半球，提醒學(xué)生預(yù)習(xí)球體知識(shí)及參數(shù)方程。

三、結(jié)束語

課堂教學(xué)設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)的基礎(chǔ)工程，進(jìn)行科學(xué)、合理的教學(xué)設(shè)計(jì)是改數(shù)控加工工藝與編程課堂教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量的主要途徑之一。本文主要從教學(xué)內(nèi)容分析、確定教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)、教學(xué)方法、教學(xué)手段、保障條件等六個(gè)方面闡述了宏程序應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計(jì)，并從導(dǎo)入任務(wù)等八個(gè)環(huán)節(jié)介紹了課堂實(shí)踐的教學(xué)組織實(shí)施過程。

本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是重視職業(yè)能力的培養(yǎng)，采用零件的加工過程作為特定學(xué)習(xí)情境，按照工作崗位實(shí)際需求，以突出學(xué)生技能培養(yǎng)為目標(biāo)開展課程內(nèi)容定位，將崗位工作需要和實(shí)際教學(xué)內(nèi)容結(jié)合安排學(xué)習(xí)內(nèi)容，由淺入深，思路清晰。本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)是充分利用計(jì)算機(jī)多媒體教育技術(shù)，用虛擬教學(xué)工廠進(jìn)行模擬練習(xí)，并結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品加工進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)綜合技能培養(yǎng)與低成本消耗，達(dá)到了優(yōu)化教學(xué)的效果。

[1] 陳洪濤. 數(shù)控加工工藝與編程 [M]. 高等教育出版社，2003.

[2] 焦紅衛(wèi). 數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

The Teaching Design and Practice of Classroom Teaching on the Application of Macro Program

JIAO Hong-wei

A scientific and reasonable teaching design is regarded as one of main approaches to improve the teaching quality. This paper introduces the teaching design on the application of macro program through six aspects, such as the analysis of teaching object、the determination of teaching target、he important and difficult points、the teaching method、the teaching media and the support conditions etc，which emphasis on the practice of classroom teaching . It’s a beneficial reference for numerical control’s teaching.

numerical control; macro program; teaching design; practice of classroom teaching

G710

A

1008-7427（2011）02-0108-02

2010-12-14

作者系武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系講師。