數(shù)控專業(yè)課堂教學(xué)中應(yīng)用信息化技術(shù)的實踐研究

以科技促進(jìn)教育信息化發(fā)展是新時期教育高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢，數(shù)控專業(yè)是一門以實踐性為主的專業(yè)課程，其與信息化技術(shù)的應(yīng)用息息相關(guān)，需要以信息化助力專業(yè)課程教學(xué)的高質(zhì)量發(fā)展。在實踐中，數(shù)控專業(yè)課堂教學(xué)應(yīng)以就業(yè)型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，把握好企業(yè)崗位對數(shù)控專業(yè)人才提出的綜合能力要求，構(gòu)建信息化數(shù)控專業(yè)課程體系。為了更好地促進(jìn)數(shù)控專業(yè)的人才培養(yǎng)，教師還需要從資源庫建設(shè)、課堂教學(xué)模式以及教學(xué)評價入手，積極革新原有的人才培養(yǎng)理念，實現(xiàn)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型。黨的二十大報告指出，“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐”，三者之間具有強烈的耦合關(guān)系，以科技促進(jìn)教育信息化發(fā)展，提升人才培養(yǎng)能力，已經(jīng)成為當(dāng)前教育事業(yè)發(fā)展的方向。如今，智慧教育發(fā)展勢頭愈發(fā)強烈，各類信息技術(shù)在教育中的應(yīng)用，大大提升了教師教學(xué)效率，對促進(jìn)教育高質(zhì)量發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。同時，因為智能手機、平板電腦等設(shè)備的普及，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式也發(fā)生了巨大的變化，不再僅局限于課堂與書本之中，可以憑借自身意愿隨時隨地開展學(xué)習(xí)，有效提升了學(xué)習(xí)效率。數(shù)控專業(yè)作為一門實踐性較強的專業(yè)課程，其本身與信息化技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)，為了提升課堂教學(xué)效率，應(yīng)用信息化教育手段，培養(yǎng)高質(zhì)量數(shù)控專業(yè)人才。一、信息化項目教學(xué)信息化項目教學(xué)是以信息技術(shù)為依托，以項目學(xué)習(xí)為基本方式，通過真實的任務(wù)設(shè)計和項目實施，在任務(wù)完成的過程中進(jìn)行知識、技能和情感態(tài)度價值觀等方面的培養(yǎng)與提升。它是一種以學(xué)生為中心、以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力為重點、以信息技術(shù)應(yīng)用為核心內(nèi)容、以“任務(wù)”為中心的教學(xué)模式。它能促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)知識、獲取知識、應(yīng)用知識，最終解決實際問題。項目教學(xué)具有以下四個特點：一是實踐性。項目教學(xué)是在一定的教學(xué)情境中，教師選擇和確定主題，指導(dǎo)學(xué)生開展體驗式、探究式、合作式等學(xué)習(xí)活動，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成任務(wù)、實現(xiàn)目標(biāo)的活動過程。二是自主性。項目教學(xué)中學(xué)生是活動的主體，教師引導(dǎo)和幫助學(xué)生自主完成項目任務(wù)。三是合作性。項目教學(xué)以小組為單位開展活動，每個小組都有明確的分工和任務(wù)。四是體驗性。項目教學(xué)中教師要善于創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行體驗式學(xué)習(xí)，在真實的情境中感知、探究知識和技能。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式主要以教師為中心，而在信息化項目教學(xué)模式中，學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主體，教師只需要設(shè)計好學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)情境即可。因此，教師要利用信息化技術(shù)來開展項目教學(xué)活動。二、信息化項目教學(xué)設(shè)計（一）項目＋信息平臺選擇本研究通過深入企業(yè)調(diào)查，結(jié)合教學(xué)對象的具體情況，確定教學(xué)內(nèi)容以數(shù)控車削螺紋零件與Solidwork這兩門課程為主，分別以“Solidwork軟件”“3D朋克平臺”“數(shù)控仿真軟件”“學(xué)習(xí)通App”為主要教學(xué)平臺，并將其整合為“螺紋零件的工程繪圖+3D朋克平臺”“螺紋零件的工藝分析+學(xué)習(xí)通App平臺”“螺紋零件的加工編程+學(xué)習(xí)通App平臺”“數(shù)控車床的操縱+虛擬仿真軟件”“螺紋零件的質(zhì)量檢驗+學(xué)習(xí)通App平臺”。（二）項目實施過程在實施信息化項目教學(xué)時，教師首先要明確項目、信息平臺，制定出與項目教學(xué)相適應(yīng)的方案，然后再進(jìn)行項目教學(xué)。本文以“數(shù)控車削螺紋零件”項目為例，詳細(xì)闡述了該課程在實踐中的應(yīng)用。（三）項目任務(wù)分析一是利用“Solidwork”CAD軟件，對螺紋零件進(jìn)行三維立體圖形的繪制，并利用此軟件所附帶的功能，將3D立體圖形轉(zhuǎn)化為工程圖形，調(diào)整其尺寸及技術(shù)要求，直到工程圖形滿足國家標(biāo)準(zhǔn)；二是對此項工程的技術(shù)分析，包括材料的選擇、尺寸的精度、輪廓的構(gòu)建、參數(shù)的計算等；三是加工程序的編寫，包括精確工件等高線節(jié)點坐標(biāo)，合理選擇與工件匹配的編程指令，精確編寫加工程序，并利用虛擬仿真軟件進(jìn)行加工示范，驗證加工程序的正確性及有關(guān)參數(shù)的設(shè)計。（四）信息化手段的融合要使信息化手段在課堂教學(xué)中起到作用，一是在講授前教師引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)通App上觀看將要學(xué)習(xí)的項目微課視頻，通過翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生在教師講授前了解所學(xué)項目的基本知識。二是教師要求學(xué)生在“學(xué)習(xí)通”App上完成手寫簽名。在學(xué)生畫出工程圖后利用3D朋克平臺將3D圖像轉(zhuǎn)化到手機上，讓學(xué)生在課后深入思考零件三維圖。三是這套虛擬仿真設(shè)備，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時進(jìn)行一些機器操作，降低了學(xué)生的失誤率，同時也不會出現(xiàn)設(shè)備不足的情況，大大提升了培訓(xùn)效果。三、實施過程為了改善教學(xué)效率，使全班50名學(xué)生都能參與到這個計劃中，本課程將這個計劃分成以下幾個部分：先繪制工程圖，編寫加工程序，進(jìn)行虛擬模擬操作，之后將學(xué)生分成幾組，每一組都要完成一個小項目，在這些小項目結(jié)束之后，各個組之間的課程可以互相交換，直到所有人都可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的學(xué)習(xí)過程，將所有小項目的課程全部學(xué)習(xí)完畢。一是以“Solidwork”為工具進(jìn)行螺釘類產(chǎn)品工程圖紙的制作，在完成螺釘類產(chǎn)品的3D立體圖紙后，使用本工具所附帶的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)生圖紙的能力進(jìn)行制作。通過此專題，學(xué)生既可以了解如何作畫，又可以熟練運用此軟體。在學(xué)生利用Solidwork軟件畫好圖表之后，可以將3D圖表上傳到3D朋克平臺，再產(chǎn)生一個二維碼，用手機進(jìn)行掃描。這樣就可以在下課之后在手機上對這些零件的3D圖形進(jìn)行分析、研究和回顧，而不用通過電腦打開三維軟件。二是開展螺紋程序編制的項目學(xué)習(xí)，通過對所涉及螺紋制品工藝參數(shù)的分析，學(xué)生了解螺紋的構(gòu)造，并且了解螺紋深度、切入時分刀次數(shù)、切入深度、切入點的計算方法。然后，針對數(shù)控機床的種類，引導(dǎo)學(xué)生選用適當(dāng)?shù)穆輻U指令。最后根據(jù)圖像所對應(yīng)的數(shù)控機床編程模型進(jìn)行編程。為了讓學(xué)生能夠在每個階段都主動參與，并且能夠及時進(jìn)行溝通，把學(xué)習(xí)通App平臺與教室相結(jié)合，提高了課堂效率。三是利用虛擬模擬實驗平臺對所開發(fā)的數(shù)控加工設(shè)備進(jìn)行模擬實驗。在此信息平臺上，學(xué)生不僅能實時地校對工藝方案，并能獲得教學(xué)結(jié)果的反饋，還能在課堂上更好地理解設(shè)備的整個操作過程，為以后進(jìn)入實踐車間奠定基礎(chǔ)。而且，這個虛擬模擬平臺可以轉(zhuǎn)換多種常用的CNC系統(tǒng)，因此，它拓寬了學(xué)生的知識面，增強了他們在工廠中的適應(yīng)能力。四是正確利用數(shù)控仿真軟件，豐富數(shù)控專業(yè)教學(xué)。數(shù)控仿真軟件是一種模擬數(shù)控加工機床在虛擬環(huán)境中運行的軟件，它可以讓學(xué)生在無人監(jiān)控的情況下進(jìn)行上機操作，這樣可以避免由于學(xué)生錯誤操作而造成的安全事故。軟件能夠模擬數(shù)控機床的各種動作，包括加減速、變速、暫停、退出等功能。軟件操作界面友好，能夠使學(xué)生在不影響正常生產(chǎn)秩序的情況下進(jìn)行上機練習(xí)，同時還能夠提高教學(xué)效率，縮短學(xué)生在教學(xué)過程中的實習(xí)時間。第一，驗證教學(xué)。在教學(xué)中，學(xué)生通過動手實驗和實踐來探究新知識，并通過實驗來驗證自己的猜想和假設(shè)，從而鞏固知識。首先，通過親自動手實驗驗證猜想和假設(shè)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要一環(huán)。在學(xué)生探索新知的過程中，教師可以從旁指導(dǎo)，甚至可以把學(xué)生實驗的過程作為一種練習(xí)方式來設(shè)計。其次，在驗證的過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師也不是知識的唯一權(quán)威者，教師在課堂上起到引導(dǎo)和支持的作用。為了讓學(xué)生體驗到“自己是學(xué)習(xí)的主人”，教師要用開放包容的心態(tài)去接納不同的意見和建議。在教學(xué)過程中，教師要有強烈的自我意識和自我反思意識，對課堂教學(xué)實時監(jiān)控、及時調(diào)整。例如，在講解G75寬槽循環(huán)命令時，字符P、Q的含義較難理解，此時可以使用CNC仿真軟件，讓學(xué)生輸入相應(yīng)的編程命令進(jìn)行模擬加工，并根據(jù)刀具的運動路徑來了解G75命令的使用情況。這種教學(xué)方法是理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，既能使學(xué)生學(xué)得快，又能活躍課堂氣氛。第二，糾錯教學(xué)。有這樣一種情況，學(xué)生的程序編寫完全正確，但由于錄入過程中出現(xiàn)錯誤而造成機床報警或者工件加工出錯。為了強化學(xué)生的自我檢查能力，尤其要提高程序錄入的正確性。教師可以在程序中留下錯誤，讓學(xué)生通過數(shù)控仿真軟件進(jìn)行檢驗糾錯。這樣不但提高了學(xué)生程序錄入的準(zhǔn)確性，而且讓學(xué)生在編程方面的知識得到強化。第三，情境教學(xué)。隨著信息化時代的發(fā)展與進(jìn)步，我們已經(jīng)進(jìn)入信息化時代。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的信息化技術(shù)能力，我們可以采用三維軟件對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模擬和演示。比如，在教學(xué)加工螺紋零件時，教師可以使用三維軟件對零件加工過程進(jìn)行模擬演示，這樣既能讓學(xué)生掌握螺紋孔的加工過程和加工技巧，又能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣。隨著信息化時代的發(fā)展與進(jìn)步，很多職業(yè)學(xué)校都應(yīng)用了數(shù)控仿真教學(xué)軟件來替代傳統(tǒng)的數(shù)控課堂教學(xué)方式。應(yīng)用仿真教學(xué)軟件可以為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)氛圍。在數(shù)控專業(yè)中引入仿真軟件時，教師要指導(dǎo)學(xué)生利用仿真軟件來輔助自己學(xué)習(xí)零件加工過程，讓學(xué)生了解如何進(jìn)行零件加工操作以及零件加工流程和工藝等內(nèi)容。教師應(yīng)用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，不僅可以為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)氛圍，還可以讓學(xué)生利用仿真軟件進(jìn)行零件加工操作與工藝分析等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，這樣不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與效率，還能提高學(xué)生的數(shù)控專業(yè)能力。此外，教師還可以利用數(shù)控仿真軟件的考試功能，按照職業(yè)資格鑒定中級工的能力標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置模擬考場，用考試訓(xùn)練學(xué)生的操作水平，這樣的教學(xué)就變成了一種特定的情境教學(xué)。學(xué)生將來要走上工作崗位，技能掌握情況是一方面，理論考試也不能忽視。檢驗學(xué)生的技能水平要通過技能鑒定考試，擁有職業(yè)資格證書就是學(xué)生打開就業(yè)大門的一把鑰匙。五是正確利用微課，豐富數(shù)控專業(yè)教學(xué)。第一，傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要是以教師為主體，學(xué)生處于被動接受的地位，這種模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量下降。教師可以根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容制作出不同類型的微課，通過豐富多樣、新穎生動的視頻調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，吸引學(xué)生的注意力。在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中，教師可以選擇不同類型的微課進(jìn)行講解。例如，機床加工中經(jīng)常涉及編程方面的知識內(nèi)容，教師可以利用微課對相關(guān)知識進(jìn)行講解，這種方式可以增強學(xué)生對機床加工編程方面知識的掌握力度，促進(jìn)學(xué)生數(shù)控專業(yè)能力的提升。第二，教師可以針對數(shù)控加工中的難點制作微課。如在數(shù)控車床的實際操作過程中，學(xué)生不能夠熟練掌握工件裝夾、刀具的選擇，并且由于切削速度過快，在加工時容易發(fā)生加工表面被刮傷等問題，這就需要教師制作視頻來分析機床加工時所出現(xiàn)的問題。在視頻制作過程中，教師可以通過案例分析的方式詳細(xì)分析數(shù)控機床實際操作過程中遇到的問題。例如，在講解如何選擇合適的刀具時，教師可以借助視頻分析刀具選擇對機床加工精度的影響，通過講解不同刀具的特性和選擇方法等提高學(xué)生對刀具選擇的認(rèn)識。第三，在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中，由于很多內(nèi)容涉及理論知識，學(xué)生難以理解和掌握，因此，教師可以將相關(guān)內(nèi)容制作成視頻，讓學(xué)生通過觀看視頻直觀地理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。如在機床加工編程部分中涉及刀具、刀柄等的選擇以及切削用量的確定，教師