淺談任務驅動教學法在數控一體化教學中的實踐

唐紹同

任務驅動教學法,是指在教學過程中,以完成一件具體的任務為線索,把教學內容巧妙地隱含在每個任務之中,讓學生通過觀察、分析、綜合、歸納、想象、研究,在實踐中不斷地發現問題,思考問題,解決問題,并有意識地培養學生自學、合作、創新的能力。其基本特征就是“以任務為主線,教師為主導,學生為主體”。

《數控車床編程與操作》是技工學校數控技術專業的核心課程,常常采用一體化教學模式,即以課題為綱開展實訓,學生通過完成課題來掌握相關知識。下面筆者結合教學實踐,談談任務驅動教學法在數控一體化教學中的應用。

任務驅動教學法的教學模式如圖1所示

一、創設情境,設計任務

學生已完成普車的中級訓練,進入數車實習,已建立粗淺的機械加工理念。學生能較熟練地操作數控車床,正在學習G70、G71等指令的編程與運用。學校實習工廠接獲大批量(2萬件)錐套產品的來料加工任務(如圖2所示)。

為了完成這一大批量錐套的產品加工任務,實習工廠決定采取工學結合的方式,即把產品加工與課題訓練有機地融為一體,要求在數車實習的學生一個月內完成這2萬件錐套的加工任務。

二、分析任務,確定方案

任務確定以后,在教師的引導下,學生對任務進行詳細、具體的分析。單件錐套加工,不難,但要進行大批量加工,又要保證效率,學生一時不知所措。這時,教師應對學生進行啟迪、點撥,首先必須確定批量車削錐套的加工工藝。學生利用學過的工藝知識,結合普車的加工實踐,制定出如下工藝方案:以外圓毛坯面為粗基準,加工右端面和錐孔,并倒角3×45°,1×45°;以加工好的錐孔為精基準,車削外圓和右端面,并倒角3×45°,1×45°。

但是,要實施以上工藝方案,還必須解決以下幾個問題:

1.加工外圓和左端面時,如何裝夾

為解決這一問題,學生展開討論,查找資料,著手設計。在教師的引導、提示、點撥下,學生反復實驗,不斷修改、完善、補充,設計了一條脹力芯軸(如圖3所示),經使用,芯軸膨脹均勻,裝夾牢固可靠,效果非常好。

2.刀具如何選擇

很顯然,加工該工件必須使用90°外圓偏刀、45°端面車刀和內孔刀,這一點學生很容易確定。但是,針對批量加工的條件和數車加工的特點,刀具的材質如何確定,學生模糊不清。碰到這一問題,筆者的做法是不直接給出答案,而是提供幾種刀具,讓學生在實踐中摸索、對比、感知,得出結論(粗加工用YW1車刀,精加工用YT30車刀),最后教師再讓學生去查找相關理論依據。

3.如何保證加工精度并測量

該工件的精度主要體現在錐孔和尺寸φ28±0.03處。對于錐孔的精度,學生使用涂色法通過檢測棒可以檢測,而且數控車床的加工精度較高,因此完全可以保證錐孔精度。但是φ28±0.03這一尺寸由于測量的困難(該處尺寸是內錐 圖4面與倒角面交線,卡尺無法找準位置),幾乎難以檢測,學生苦思冥想,不得其解,陷入困境。這時,教師提示:能否通過檢測棒把內孔中φ28±0.03這一尺寸精度轉化為測量檢測棒的長度尺寸呢?學生一下子豁然開朗,恍然大悟,立刻提出以下解決方案:則要保證φ28±0.03這一精度,只要計算出長度L的公差尺寸,檢測時保證L±0.4則可(如圖4所示)。

4.程序編制

裝夾、刀具、測量方案解決以后,編制程序,學生輕車熟路,大部分同學很快編寫出了加工程序(程序省略)。

三、方案實施,完成任務

工藝方案確定后,應立即實施。采用分組、分任務、包干的形式完成加工任務,并提出激勵機制。

首先,分組,以“兩人一機位、四人一小組”的形式分組,優等生與差生合理搭配,每組兩臺機床,一臺機床完成車錐孔的任務,另一臺機床完成車外圓的任務。

其次,提出激勵機制。為了又快又好地完成加工任務,教師承諾給學生以每完成一件產品提成0.05元給予獎勵,以補充班費。

經濟杠桿的刺激,效果異常顯著。在任務的實施過程中,學生情緒高漲,全班開展勞動競賽,小組與小組之間、機臺與機臺之間比質量,比效率,比產值,甚至出現學生不愿意下課的景象,還有學生提出業余時間也要求加工產品。更難能可貴的是,有部分同學善于動腦,敢于創新。例如,剛開始加工時,大部分同學用內孔刀和G71指令去完成3×45°倒角,很費時,效率低。后來,大家集思廣益,選擇一把改裝過的45°端面車刀(大幅度磨削45°車刀的副后刀面,增大副后角使α′>30°),運用G1指令一次倒角成形,既提高了效率,又避免45°車刀副后刀面與內孔錐面發生干涉。又如,粗車錐孔時,學生發現有走空刀的現象,他們通過自己的思考、分析、揣摩,領悟出是因為G71指令的u值給得太小,馬上改大,解決了走空刀的現象,提高了生產效率。

四、任務評價

任務完成后應對整個教學活動進行評價,評價的目的是激勵學生進步發展。評價分三個層次進行:

1.學生自評

學生講述自己在完成任務的過程中所扮演的角色、所發揮的作用,總結自己學習的經驗和教訓,提煉所學到的知識。

2.小組評價

公布小組的成績、創造的效益,講述小組成員分工與合作的心得體會,抒發情感,歌頌友誼,發揚團結協作的精神。

3.教師總評

首先,教師應把任務所涉及的知識點進行歸納總結,對一些關鍵知識要及時回顧,分析運用的技巧,提高學生的知識遷移能力,使他們能舉一反三,觸類旁通。其次,教師要捕捉學生的閃光點,不吝嗇贊美之辭,鼓勵學生的興奮點和成就感。最后,布置下一個任務。