信息化手段教學(xué)在數(shù)控車床編程與操作課程教學(xué)中的應(yīng)用

鐘少佳

《數(shù)控車床編程與操作》是中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校數(shù)控專業(yè)的核心專業(yè)課程。本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生具備數(shù)控技術(shù)原理、機(jī)械制造基礎(chǔ)、制圖、金屬切削、數(shù)控加工工藝及相關(guān)方面的理論知識(shí)，以及擁有數(shù)控編程、數(shù)控車床操作的專業(yè)技能?！稊?shù)控車床編程與操作》課程教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生具備從事中級(jí)數(shù)控車床操作工崗位的職業(yè)素養(yǎng)。

《數(shù)控車床編程與操作》課程采用傳統(tǒng)教學(xué)的方式，主要存在以下問(wèn)題：1.學(xué)生厭學(xué)數(shù)控理論知識(shí)，這也是職中學(xué)生普遍存在的問(wèn)題。學(xué)生認(rèn)為理論知識(shí)枯燥難懂，厚厚的數(shù)控車工中級(jí)專業(yè)理論知識(shí)，學(xué)生除了背誦就是抄寫，機(jī)械性的死記硬背，不斷消磨學(xué)生的耐心，更是讓學(xué)生對(duì)理論知識(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重抵觸情緒，這也是導(dǎo)致數(shù)控車工中級(jí)考證通過(guò)率低的主要因素。2.教學(xué)不直觀，缺乏模擬仿真?！稊?shù)控車床編程與操作》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程。單純?cè)谡n室講解編程指令的運(yùn)用，缺乏動(dòng)畫(huà)直觀展示指令走刀路徑，學(xué)生往往對(duì)指令的走刀路徑一知半解，不能直觀結(jié)合走刀路徑理解指令格式參數(shù)及功能。沒(méi)有對(duì)編程指令運(yùn)用理解透徹，學(xué)生在遇到不同的加工工件時(shí)經(jīng)常錯(cuò)誤百出，在課堂上沒(méi)有數(shù)控仿真及時(shí)檢測(cè)程序中存在的問(wèn)題，這樣脫離實(shí)踐的理論教學(xué)，學(xué)生不能做到學(xué)以致用。3.數(shù)控車床不規(guī)范操作現(xiàn)象多，安全隱患大。在數(shù)控實(shí)訓(xùn)室面對(duì)全部同學(xué)示范車床操作方法時(shí)，實(shí)訓(xùn)室嘈雜的環(huán)境，學(xué)生不能清楚聽(tīng)講和觀看，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)諸多不規(guī)范操作習(xí)慣，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。頻繁的安全事故，會(huì)挫敗學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，造成教學(xué)低效。這樣的教學(xué)顯然不適應(yīng)時(shí)代的需求。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)探索，發(fā)現(xiàn)在數(shù)控車床編程與操作課程中運(yùn)用信息化教學(xué)，借助“動(dòng)畫(huà)、聲音、圖像”可使學(xué)生視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)都有直觀感受，教學(xué)效果甚好。

一、信息化教學(xué)的定義

教學(xué)信息化，是以現(xiàn)代教學(xué)理念為指導(dǎo)，以信息技術(shù)為支持，應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)方法的教學(xué)。在信息化教學(xué)中，以學(xué)生為中心，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源，科學(xué)地安排教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)和要素，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的優(yōu)化。

信息化的教學(xué)模式是：以學(xué)生為中心，老師充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，調(diào)動(dòng)豐富的信息資源，構(gòu)建一個(gè)良好學(xué)習(xí)情景，在教師的組織和指導(dǎo)下，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)與保持，使學(xué)生真正成為知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者。教師由知識(shí)的灌輸者轉(zhuǎn)變成課堂教學(xué)的組織者、指導(dǎo)者，教師主要作用是培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力，引導(dǎo)學(xué)生自主探索知識(shí)，形成自主學(xué)習(xí)的能力，體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體的作用。

二、信息化教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

在信息化教學(xué)中，充分利用現(xiàn)代教學(xué)媒體、信息資源構(gòu)建理想的教學(xué)環(huán)境，在教師組織下，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，使學(xué)生成為主動(dòng)獲取知識(shí)者，教學(xué)效果好。

1.有效創(chuàng)設(shè)理想的教學(xué)和學(xué)習(xí)情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。信息化教學(xué)通過(guò)文字、圖像、動(dòng)畫(huà)和視頻演示等豐富教學(xué)資源創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)的情景，給學(xué)生形象、生動(dòng)的感受，有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

2.有效突破教學(xué)和學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效果。通過(guò)信息化教學(xué)，使抽象內(nèi)容直觀化，化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，突破重難點(diǎn)。

3.發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的能力。信息化教學(xué)中，教師是課堂的組織者、指導(dǎo)者，學(xué)生是知識(shí)的主要建構(gòu)者，主動(dòng)探索知識(shí)，形成自主學(xué)習(xí)的能力。

三、信息化教學(xué)的應(yīng)用

下面以《數(shù)控車床編程與操作》為例，講解信息化教學(xué)的具體實(shí)施過(guò)程。

1.創(chuàng)建教學(xué)平臺(tái)，突破學(xué)習(xí)局限

為了便于教學(xué)互動(dòng)、資源共享和移動(dòng)學(xué)習(xí)，筆者采用學(xué)習(xí)通APP交互系統(tǒng)作為教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)。首先，下載學(xué)習(xí)通App，安裝并注冊(cè)后，重點(diǎn)建立我的課程。建立我的課程，編輯章節(jié)和目錄，根據(jù)教學(xué)的需要在相應(yīng)的課程理添加相對(duì)應(yīng)的信息資源，如教學(xué)圖片、微課和視頻等。如《數(shù)控車床編程與操作》課程的“固定形狀粗車循環(huán)指令G73”微課、“對(duì)刀操作”視頻等學(xué)習(xí)資源上傳“學(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺(tái)，如圖1、圖2，這些資源供學(xué)生自學(xué)使用，學(xué)生可以在各種時(shí)間、各種場(chǎng)所進(jìn)行學(xué)習(xí)，打破學(xué)習(xí)時(shí)間和空間的限制。接著建立班級(jí)，發(fā)布班級(jí)邀請(qǐng)碼7985093給學(xué)生，學(xué)生手機(jī)登錄“學(xué)習(xí)通”，在線瀏覽海量的學(xué)習(xí)資源，在教與學(xué)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)記錄、分析。大量的微課資源解決了傳統(tǒng)教學(xué)資源匱乏、不直觀等問(wèn)題。

2.微課創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)16數(shù)控2班學(xué)生能運(yùn)用外圓粗車復(fù)合循環(huán)指令G71和精車G70指令編寫零件的加工程序，可在數(shù)車車間實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生缺乏考慮刀具磨損值或機(jī)床間隙造成零件的尺寸誤差問(wèn)題，加工出的工件尺寸精度往往達(dá)不到要求。為了提高工件尺寸精度控制，加工出合格的工件，設(shè)置課程如下：

課前推送微課，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)“學(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺(tái)推送“外圓尺寸精度控制”微課如圖3，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)。學(xué)生登錄“學(xué)習(xí)通”觀看微課討論研究，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。視頻演示加工工件尺寸精度控制的重要性、尺寸誤差值的計(jì)算方法和尺寸精度的控制方法，直觀形象的視頻引發(fā)學(xué)生思考一系列的問(wèn)題：實(shí)際的加工中存在尺寸誤差，加工過(guò)程必須有暫停測(cè)量，應(yīng)該在加工哪一個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置程序暫停呢？暫停程序如何編寫？測(cè)量尺寸有誤差，如何進(jìn)行修改？帶著疑問(wèn)，查找資料，瀏覽資源完成以下學(xué)習(xí)任務(wù)。

（1）分析并寫出圖4零件加工工藝。

（2）編寫圖4零件完整的加工程序（含有暫停程序）。

課中討論解決問(wèn)題。課前學(xué)習(xí)最大的問(wèn)題是如何在圖4工件加工程序中插入暫停程序。結(jié)合課前學(xué)習(xí)情況，以小組為單位討論課前學(xué)習(xí)遇到的問(wèn)題，小組代表示范講解要點(diǎn)，展示學(xué)習(xí)成果。為了提高編寫暫停程序的準(zhǔn)確性，筆者事先把編寫暫停程序段容易出錯(cuò)的案例通過(guò)問(wèn)卷星制成二維碼，如圖5，學(xué)生掃描二維碼修改暫停程序存在的問(wèn)題，強(qiáng)化知識(shí)要點(diǎn)。在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的主要任務(wù)是加工出合格的圖4工件，完成此任務(wù)最關(guān)鍵是學(xué)會(huì)控制工件的尺寸精度?？刂乒ぜ叽缇入y點(diǎn)在于工件尺寸測(cè)試方法、尺寸誤差計(jì)算和根據(jù)實(shí)際情況合理修改刀具磨損值，這些知識(shí)都在課前微課里呈現(xiàn)，學(xué)生可重復(fù)觀看微課，小組成員討論共同解決難題。信息化教學(xué)中，學(xué)生借助理想的信息資源環(huán)境，積極主動(dòng)的探索知識(shí)，學(xué)生之間思維的碰撞有利于知識(shí)的生成，使學(xué)生真正成為知識(shí)信息的主動(dòng)建構(gòu)者，大大提高了課堂教學(xué)效果。

信息化教學(xué)不會(huì)隨著課堂教學(xué)結(jié)束而結(jié)束。在課堂上掌握不了的知識(shí)和技能，學(xué)生可通過(guò)反復(fù)觀看教學(xué)平臺(tái)上的資源繼續(xù)學(xué)習(xí)，還可通過(guò)微信或“學(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺(tái)等實(shí)現(xiàn)生生和師生研討。課后，教師可在“學(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺(tái)上傳有關(guān)專業(yè)的資源網(wǎng)址或網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行碎片化的學(xué)習(xí)，拓展知識(shí)寬度和廣度。課堂的評(píng)價(jià)也隨著信息化變得多樣化，能對(duì)學(xué)生課前和課后的學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)效果進(jìn)行長(zhǎng)期記錄和考核，有利于更準(zhǔn)確的更進(jìn)后續(xù)學(xué)習(xí)。

3.模擬仿真教學(xué)，規(guī)范操作

（1）模擬仿真，直觀教學(xué)

信息化教學(xué)適當(dāng)運(yùn)用仿真教學(xué)，化難為簡(jiǎn)，易于學(xué)生學(xué)習(xí)。仿真教學(xué)是將理論和實(shí)踐相結(jié)合的新教學(xué)手段。在仿真教學(xué)中，學(xué)生置身于模擬真實(shí)環(huán)境，通過(guò)仿真軟件可以靈活地設(shè)置各種參數(shù)、輸入模擬條件，就可以自如地模擬真實(shí)世界中的各種情況。

例如，在講授《端面切削循環(huán)G94的運(yùn)用》的教學(xué)過(guò)程，筆者采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，以仿真加工圖6工件為工作任務(wù)，圍繞這工作任務(wù)展開(kāi)學(xué)習(xí)。筆者創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，運(yùn)用數(shù)控仿真軟件演示端面切削循環(huán)指令G94加工階梯軸零件過(guò)程的視頻。在觀看視頻的時(shí)候，引導(dǎo)學(xué)生留意刀具切削起點(diǎn)位置、刀具進(jìn)刀方向、刀具的走刀路徑和加工完畢后刀具停留的位置。直觀形象的演示激發(fā)學(xué)生聯(lián)想，喚起學(xué)生原認(rèn)知的圓柱切削循環(huán)G90指令知識(shí)結(jié)構(gòu)，利用原有關(guān)知識(shí)推論新知識(shí)G94指令相關(guān)知識(shí)。接著，筆者通過(guò)多媒體平臺(tái)展示G94走刀路徑，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，分組協(xié)作探索一連串任務(wù)：學(xué)習(xí)G94指令格式及參數(shù)意義、描述G94指令刀具走刀路徑、確定刀具起點(diǎn)位置、確定加工完畢后刀具停留位置。通過(guò)完成這些小任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)總的工作任務(wù)（圖6工件的加工）。在仿真加工圖6的時(shí)候，個(gè)別小組發(fā)現(xiàn)了存在的問(wèn)題：設(shè)置刀具起點(diǎn)位置，沒(méi)考慮切槽刀的寬度，導(dǎo)致槽變寬;誤解G94走刀路線，只編寫最后一刀切槽的程序，形成一刀切現(xiàn)象。數(shù)控仿真軟件引入理論教學(xué)，課堂上學(xué)生編寫的程序經(jīng)過(guò)仿真加工，即可檢測(cè)程序的正確性，也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序中存在的問(wèn)題，加深對(duì)編程指令運(yùn)用的理解。

（2）模擬仿真，規(guī)范操作

數(shù)控是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生如果不規(guī)范操作數(shù)控車床，容易在數(shù)控操作中出現(xiàn)安全事故。常見(jiàn)的安全事故有：學(xué)生對(duì)刀操作有誤，不驗(yàn)刀就進(jìn)行加工，出現(xiàn)撞刀現(xiàn)象;數(shù)控加工中進(jìn)行換刀切削，刀具沒(méi)移到安全位置換刀，導(dǎo)致刀具與工件發(fā)生碰撞。在數(shù)控車床編程與操作中引用仿真教學(xué)，在仿真機(jī)床上，采用的操作面板和按鍵功能與真實(shí)的數(shù)控機(jī)床完全相同，老師講解演示，學(xué)生規(guī)范仿真操作，熟悉車床操作面板和按鍵功能，提高數(shù)控操作的安全性。

通過(guò)仿真教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)編程知識(shí)，熟悉數(shù)控車床操作，養(yǎng)成安全規(guī)范操作的習(xí)慣。學(xué)生在進(jìn)行數(shù)控仿真學(xué)習(xí)，“做中學(xué)，做中教”，學(xué)生既能學(xué)到扎實(shí)的專業(yè)理論，也熟練了實(shí)踐技能，真正做到理論結(jié)合實(shí)踐。這種教學(xué)手段，不僅減少數(shù)控操作所需刀具、材料和機(jī)床的損耗，而且在有限的實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源中保證了安全，提高教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

4.跟蹤后臺(tái)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)教學(xué)評(píng)價(jià)

數(shù)控車工中級(jí)職業(yè)技能需要數(shù)控專業(yè)技能和專業(yè)理論知識(shí)相結(jié)合。數(shù)控車工中級(jí)理論考核要求具備數(shù)控技術(shù)原理、機(jī)械制造基礎(chǔ)、制圖、金屬切削、數(shù)控加工工藝等理論知識(shí)，也就是數(shù)控專業(yè)中職三年的所有專業(yè)知識(shí)。即使學(xué)過(guò)的課程，學(xué)生對(duì)專業(yè)理論知識(shí)掌握很少，一學(xué)期要在課堂上把這些內(nèi)容一一傳授于學(xué)生，讓學(xué)生熟悉掌握數(shù)控專業(yè)知識(shí)不太可能。

創(chuàng)設(shè)探究氛圍，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“興趣是最好的老師，濃厚的學(xué)習(xí)興趣可以使學(xué)生產(chǎn)生求知欲?！睂?duì)于一本本厚厚的書(shū)本，學(xué)生失去興趣，不會(huì)主動(dòng)翻閱。那么如何讓學(xué)生從被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)？又如何將考核情況及時(shí)反饋到老師，且對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)效果進(jìn)行長(zhǎng)期記錄和考核，以便準(zhǔn)確地更改后期的繼續(xù)教學(xué)呢？利用信息化教學(xué)手段將歷年的紙質(zhì)試卷通過(guò)篩選，去掉雷同題目，精簡(jiǎn)題庫(kù)，整理出一套套典型的數(shù)控車工中級(jí)題庫(kù)，利用“學(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺(tái)上傳題庫(kù)，學(xué)生登錄“學(xué)習(xí)通”自主探索學(xué)習(xí)，及時(shí)反饋學(xué)習(xí)情況到老師，如圖7所示。精簡(jiǎn)的電子閱卷充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生可以自由安排時(shí)間自主學(xué)習(xí)，遇到抽象的難題，學(xué)生可以瀏覽“學(xué)習(xí)通”大量的學(xué)習(xí)資源加以理解，可以通過(guò)“百度”等網(wǎng)站查找相關(guān)內(nèi)容，或者通過(guò)“學(xué)習(xí)通”教學(xué)平臺(tái)生生、師生交流探討，及時(shí)的解答堅(jiān)定了學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。

四、實(shí)施效果存在的問(wèn)題

1.取得效果

信息化教學(xué)充分利用了現(xiàn)代教育技術(shù)，運(yùn)用文字、圖像、動(dòng)畫(huà)和視頻演示等豐富教學(xué)資源呈現(xiàn)課堂，使學(xué)習(xí)變得輕松愉快，學(xué)生主動(dòng)參與了課堂，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，自主學(xué)習(xí)能力提升了，課堂變得活躍有趣，教學(xué)效果很好。教師通過(guò)信息化教學(xué)，不但積累豐富的教學(xué)資源，更新知識(shí)結(jié)構(gòu)，而且提升信息教育技術(shù)運(yùn)用教學(xué)能力，與時(shí)俱進(jìn)，保持對(duì)新知識(shí)、新事物長(zhǎng)久的敏銳感知能力，也促進(jìn)了教學(xué)。

2.存在不足

信息化教學(xué)需要大量的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，而教學(xué)資源的準(zhǔn)備是一項(xiàng)長(zhǎng)期堅(jiān)持的教學(xué)活動(dòng)，需要大量的時(shí)間和精力完成。教師如果準(zhǔn)備不足，運(yùn)用信息教育技術(shù)能力不完全具備，對(duì)課堂突發(fā)情況應(yīng)變能力不夠，課堂上就會(huì)出現(xiàn)無(wú)法掌控的局面，達(dá)不到教學(xué)效果。