中職《數(shù)控車床編程與操作》信息化教學(xué)實(shí)踐

文/廣州市增城區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校 羅鳳微

中職數(shù)控專業(yè)《數(shù)控車床編程與操作》課程的目的是使學(xué)生掌握金屬材料加工的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，了解現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的運(yùn)作方式；掌握數(shù)控車削加工的操作技能，了解產(chǎn)品生產(chǎn)過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、踏實(shí)、勤奮的學(xué)習(xí)精神和工作作風(fēng)，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)能力。但是很多學(xué)校的《數(shù)控車床編程與操作》由于教學(xué)時(shí)間、實(shí)訓(xùn)設(shè)備等原因，往往教學(xué)效果比較差。為此筆者借助現(xiàn)代信息技術(shù)，開展了數(shù)控專業(yè)課程信息化教學(xué)研究，把信息化教學(xué)資源和教學(xué)手段融合起來，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)資源共享，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。

一、《數(shù)控車床編程與操作》信息化教學(xué)及特點(diǎn)

《數(shù)控車床編程與操作》信息化教學(xué)是以工學(xué)結(jié)合的理念為指導(dǎo)，借助信息化技術(shù)和手段，建立在線開放課程、項(xiàng)目化教材、數(shù)字化資源，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的充分結(jié)合，學(xué)習(xí)內(nèi)容和工作任務(wù)的一體化?！稊?shù)控車床編程與操作》信息化課程的教學(xué)模式主要是“項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法、信息化技術(shù)教學(xué)手段”教學(xué)，形成“教、學(xué)、做”融合；設(shè)計(jì)“項(xiàng)目、闖關(guān)、實(shí)戰(zhàn)”任務(wù)；培養(yǎng)“基本、探索、創(chuàng)新”主要能力。在線開放課程充分注重教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，包括任務(wù)分析、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講解、拓展知識(shí)、課堂測試、工藝參數(shù)測驗(yàn)、交流互動(dòng)、評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)等方面調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課程實(shí)施惠及數(shù)控中級(jí)技能證書、提升技能水平。

(一)任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)，構(gòu)建信息化教學(xué)的基本結(jié)構(gòu)

信息化教學(xué)的資源和手段不是教學(xué)的目的，課堂不需要五光十色，需要的是為完成工作任務(wù)而制造的模擬情境，或者操作的學(xué)習(xí)環(huán)境和條件，易于學(xué)生感受、體驗(yàn)。這就需要資深企業(yè)數(shù)控高級(jí)技師和多年從事數(shù)控教學(xué)的老師結(jié)合《數(shù)控程序員》國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和崗位技能要求，從數(shù)控加工工藝分析以及精準(zhǔn)尺寸加工的一般過程出發(fā)，通過項(xiàng)目任務(wù)，由簡單到復(fù)雜，學(xué)生在完成工作任務(wù)的過程中，體驗(yàn)崗位工作情境，經(jīng)歷完整工作過程，學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練專業(yè)技能，形成良好的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。

(二)真實(shí)工作項(xiàng)目，創(chuàng)設(shè)信息化教學(xué)的體驗(yàn)情境

項(xiàng)目任務(wù)來源于企業(yè)工作實(shí)際，相關(guān)知識(shí)覆蓋全面，系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣，內(nèi)容新穎實(shí)用，緊跟時(shí)代。學(xué)生興趣濃，學(xué)習(xí)積極性高。比如學(xué)習(xí)G71外圓粗車循環(huán)指令，設(shè)置的加工零件產(chǎn)品來源于企業(yè)圖樣要求，同時(shí)模擬真實(shí)的數(shù)控加工的工作情境，包含資料搜集、決策分析、計(jì)劃設(shè)計(jì)、程序編制、加工制造、檢測和評(píng)價(jià)等。學(xué)生融入任務(wù)情境學(xué)習(xí)，不僅學(xué)會(huì)了G71指令的編程及操作，還提高了設(shè)計(jì)、軟件操作、組織管理、分析問題等方面的能力。學(xué)生在實(shí)踐中了解了企業(yè)工作流程，數(shù)控加工的職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)以及技能人才的要求。

(三)現(xiàn)代信息技術(shù)，豐富信息化教學(xué)的學(xué)習(xí)資源

運(yùn)用信息技術(shù)可以建立立體化學(xué)習(xí)資源，高效的在線學(xué)習(xí)以微課、動(dòng)畫等關(guān)于技能操作的視頻或者仿真的數(shù)字化資源作為支撐，構(gòu)建新型態(tài)的立體化課程體系，直觀展示控制零件加工的動(dòng)作過程、編程指令執(zhí)行的動(dòng)作。以屏幕錄像來演示、講解軟件操作;以拍攝錄像、制作動(dòng)畫來展示工作原理，使用仿真軟件來模擬實(shí)訓(xùn)模型，驗(yàn)證設(shè)計(jì)。所有信息化教學(xué)資源均在網(wǎng)絡(luò)課程中，學(xué)習(xí)者可以反復(fù)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)后通過在線作業(yè)、練習(xí)、考試，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，并有在線答疑、互動(dòng)。延伸閱讀與拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容可進(jìn)一步培養(yǎng)和提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

(四)多元教學(xué)評(píng)價(jià)，推動(dòng)信息化教學(xué)的學(xué)習(xí)動(dòng)力

信息化的數(shù)控車削加工的課程評(píng)價(jià)不再是單一的教師評(píng)價(jià)，而是結(jié)合信息化的技術(shù)手段，利用學(xué)習(xí)軟件對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中是否能獨(dú)立完成工藝方案設(shè)計(jì)，程序的編程，工件尺寸精確測量以及職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)程度進(jìn)行及時(shí)、客觀、全面的評(píng)價(jià)，形成學(xué)生綜合的課程成績，通過信息化手段建立過程化、階段化、全方位、多角度的評(píng)價(jià)模式，幫助教師掌握真實(shí)學(xué)情，讓學(xué)生更了解自己。

二、《數(shù)控車床編程與操作》信息化教學(xué)的實(shí)踐

《數(shù)控車床編程與操作》信息化教學(xué)以教學(xué)模塊(項(xiàng)目)為單位，研發(fā)多種類型的教學(xué)資源，包括課程視頻、教學(xué)設(shè)計(jì)、隨堂練習(xí)、技能操作視頻、數(shù)控指令走刀動(dòng)畫等，課程視頻、教學(xué)設(shè)計(jì)體現(xiàn)教學(xué)意圖，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)；技能操作視頻可以規(guī)范加工操作，方便學(xué)習(xí)者自主訓(xùn)練；數(shù)控走刀動(dòng)畫動(dòng)態(tài)演示數(shù)控指令走刀路徑，形象直觀，便于理解、掌握。課堂教學(xué)一般包括前置任務(wù)、線上導(dǎo)學(xué)、小組合作、實(shí)際操作、科學(xué)評(píng)價(jià)等幾個(gè)步驟。下面以“55°錐面凹槽加工”為例介紹數(shù)控課堂信息化的實(shí)施。

課題任務(wù)是完成企業(yè)工件圖樣中外圓輪廓55°軸面凹槽的加工及質(zhì)量檢測。通過這個(gè)任務(wù)，學(xué)生能對(duì)一般性外圓軸面凹槽類零件數(shù)控車削加工進(jìn)行工藝分析和制定合理的工藝規(guī)程，正確編寫加工程序，完成55°軸面凹槽的加工，并使用相關(guān)量具對(duì)軸面凹槽表面進(jìn)行質(zhì)量檢測，進(jìn)行工藝改進(jìn)。在接受這個(gè)課題任務(wù)之前，大部分學(xué)生基本掌握了加工軸面凹槽所要使用的基本格式和走刀路線，且已經(jīng)熟悉數(shù)控車床的工藝編制的基本技術(shù)。

(一)前置任務(wù)，信息化線上導(dǎo)學(xué)

前置任務(wù)是根據(jù)總體目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)有的技能狀況以及指令掌握的程度和由淺到深的原則，加工中級(jí)數(shù)控車操作工題庫中實(shí)體圖中55°軸面凹槽零件的任務(wù)，根據(jù)《數(shù)控程序員》國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和崗位技能要求，課前教師在學(xué)習(xí)通APP軟件上發(fā)布任務(wù)和加工零件圖，學(xué)生學(xué)習(xí)課件、微課、動(dòng)畫，對(duì)零件加工進(jìn)行工藝分析，完成測試題；擬定刀具路徑，拍照上傳學(xué)習(xí)通;參與由教師主導(dǎo)的樣本零件問題及原因討論。信息化手段的應(yīng)用讓教師可以根據(jù)線上學(xué)生反饋的問題及時(shí)解決和調(diào)整。通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)，信息化手段為橋梁，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考加工的問題，讓學(xué)生主動(dòng)查找資料，分析加工方法，制定工藝，開始自主學(xué)習(xí)。

(二)小組合作學(xué)習(xí)，信息化學(xué)習(xí)攻關(guān)

教師主要借助信息化手段引導(dǎo)學(xué)生開展小組合作學(xué)習(xí)，分析加工方法，探討加工方案的合理性和經(jīng)濟(jì)性。

突破工藝關(guān)：首先是工藝分析，55°凹槽加工是重點(diǎn)，因此刀具選取、指令的選取、走刀路線、基點(diǎn)尺寸坐標(biāo)的計(jì)算是關(guān)鍵。小組派代表根據(jù)課前制定的加工方案上臺(tái)展示。其次是刀具路徑，學(xué)生提出的刀具路徑主要接用外圓刀結(jié)合G71指令軸向走刀加工凹槽，切槽刀結(jié)合G94指令徑向加工槽和G73指令加工槽仿形走刀指令加工槽三種。教師調(diào)用動(dòng)畫，直觀呈現(xiàn)并比較三種指令走刀路徑所用工時(shí)，然后啟動(dòng)云投票，請(qǐng)學(xué)生按照最短走刀路線和空行程原則選擇最佳工藝方案，85%的學(xué)生選擇G71指令加工凹槽多次軸向走刀路徑。主動(dòng)探究、動(dòng)畫演示、投票參與讓學(xué)生興趣盎然，深刻理解數(shù)控加工追求卓越的精神，同時(shí)突破教學(xué)難點(diǎn)。最后是工藝參數(shù)破解，借助Turning工藝參數(shù)APP輸入工件材料、毛坯尺寸、應(yīng)用領(lǐng)域，直接得到工藝參數(shù)，避免了傳統(tǒng)教學(xué)反復(fù)查詢多種表格和手工計(jì)算的困擾。最后教師再次發(fā)起工藝分析測試題，學(xué)生以平均分95分成績通過，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于課前測試成績。

突破編程關(guān)：學(xué)生通過移動(dòng)三維編程軟件直觀了解 G71格式及各參數(shù)意義，并嚴(yán)格按照格式編寫程序，通過學(xué)習(xí)通以作業(yè)形式發(fā)送給教師。教師即時(shí)評(píng)分，發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生依然存在指令錯(cuò) 誤。教師開啟找茬游戲，將錯(cuò)誤指令投屏，讓學(xué)生現(xiàn)場找茬，確保所有學(xué)生的程序都正確。隨后組織不同難度等級(jí)的闖關(guān)游戲測試，強(qiáng)化記憶。學(xué)生在相互找茬和闖關(guān)游戲中深深體會(huì)工作細(xì)致的重要性，突出教學(xué)重點(diǎn)。

(三)實(shí)際操作，信息化輔助加工

首先是仿真加工。為驗(yàn)證工藝、降低安全隱患，學(xué)生進(jìn)入仿真加工環(huán)節(jié)。交互式三維仿真加工軟件對(duì)任何操作錯(cuò)誤和程序錯(cuò)誤都會(huì)進(jìn)行報(bào)警并終止操作，給出提示信息， 軟件評(píng)分，提醒學(xué)生嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程和操作流程，培養(yǎng)學(xué)生安全責(zé)任意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁?xí)慣。

其次是現(xiàn)場加工。通過仿真加工后轉(zhuǎn)入現(xiàn)場加工，學(xué)生領(lǐng)取坯料， 通過裝夾，對(duì)刀，錄入程序進(jìn)行加工，每個(gè)環(huán)節(jié)均可查看微課來輔助操作，工廠技師巡回指導(dǎo)，學(xué)生在充分的指導(dǎo)下完成加工，深刻體會(huì)工匠匠心制作的過程和成就感。

再次是工件測量。學(xué)生經(jīng)過小組協(xié)作完成工件，加工完畢后檢測零件尺寸，填寫工件檢測報(bào)告， 并將零件和報(bào)告拍照后上傳學(xué)習(xí)通。

接著是技師評(píng)價(jià)。教師通過實(shí)物展臺(tái)對(duì)比展示學(xué)生提交的零件，技師現(xiàn)場 評(píng)分，教師借助學(xué)習(xí)通組織問題討論。同樣的工藝參數(shù)和路線，不同的學(xué)生為什么會(huì)生產(chǎn)出精度不一樣的零件？使學(xué)生進(jìn)一步意識(shí)到精細(xì)化操作的重要性，培養(yǎng)學(xué)生務(wù)實(shí)的工匠精神。隨后，學(xué)生按照企業(yè)6S標(biāo)準(zhǔn)清掃現(xiàn)場、整頓工具和保養(yǎng)機(jī)床。

最后布置課后作業(yè)。要求學(xué)生完成學(xué)習(xí)通鞏固性測驗(yàn)，并完成輪廓更復(fù)雜的零件仿真加工，鞏固學(xué)習(xí)，并使用軟件學(xué)習(xí)通評(píng)分。

(四)總結(jié)評(píng)價(jià)，信息化輔助操作

最后，教師整合課前課中課后評(píng)分，包括工件檢測報(bào)告得分、軟件打分、云班表現(xiàn)、教師評(píng)分和技師評(píng)分，表現(xiàn)優(yōu)異的授予“工匠能手”稱號(hào)，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感以及上進(jìn)心。

三、《數(shù)控車床編程與操作》信息化教學(xué)反思

信息化的任務(wù)驅(qū)動(dòng)課型的實(shí)施提高了《數(shù)控車床編程與操作》教學(xué)的有效性，形成了比較好的教學(xué)生態(tài)。首先，信息化任務(wù)驅(qū)動(dòng)課型有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。前置任務(wù)引導(dǎo)了學(xué)生的線上自主學(xué)習(xí)，任務(wù)的實(shí)施與成果的評(píng)價(jià)又促進(jìn)了小組學(xué)習(xí)，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。其次，優(yōu)化了課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，擺脫了傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，構(gòu)建了有利于學(xué)生長遠(yuǎn)自主學(xué)習(xí)和發(fā)展的教學(xué)模式，信息化教學(xué)手段和各種線上教學(xué)活動(dòng)，符合中職學(xué)生的學(xué)情和認(rèn)知規(guī)律。恰當(dāng)?shù)卣狭死碚撝R(shí)和專業(yè)技能，把學(xué)科性知識(shí)轉(zhuǎn)化為工作性知識(shí)，注重了工作情境設(shè)置和專業(yè)技能的培養(yǎng)，有利于學(xué)生專業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)的形成。