翻轉課堂在基于理實一體化高職數控課程中的應用與實踐

巴寶蓮 胡宗政 邸韜

(蘭州職業技術學院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

在國家倡導大力發展職業教育的方針下，隨著現代化新型教學模式的興起，順著課改之風，職業院校鼓勵并敦促一線教師對課程的教學理念、教學模式等積極探索和實踐。

數控技術作為骨干專業，數控編程是核心課程，培養學生在掌握實用、夠用的理論知識基礎上，具備一定的操作機床、參與生產的崗位技能，同時具有良好的職業素養。而《數控編程與操作》課程的教學效果很大程度上直接影響專業目標，且該課程整合并融入了多門關聯課程的知識內容，后期需學生進入實際生產環境按要求完成加工任務，綜合性、理論及實踐性均很強。因此，保證良好的教學效果，努力掙開傳統教學理念束縛，探索出更為適宜的教學模式勢在必行。

1 理實一體化虛擬、實訓教學相結合

眾所知周，職業院校是培養專業型復合人才的溫床，是為社會輸送專業技能人才的基地。數控實訓是數控技術專業的重要環節，搭建了很好的實訓教學平臺，要求學生在實際加工環境中動手操作數控機床、體驗真實加工樂趣，通過反復演練使其具備一定的專業技術和崗位技能。實訓環節是真實的切削過程，時時存有安全隱患，而且加工環境易受多方面因素的影響往往比較復雜，細小的失誤可能引發安全事故。任何教學活動安全為先否則等于空談，實訓過程要保證安全，包括有學生的人身安全、機床的正常操作及刀具量具的安全使用等。因此，讓學生進入實訓前一定做好萬全準備，除過熟練機床操作、熟知加工流程，定要保證程序編寫無誤。近年來各大職業院校極力想辦法改善實訓環境，加大對數控設備方面的資金投入，實訓條件有明顯改觀，盡管如此，由于數控設備價格昂貴，還是無法徹底突破機床數目不夠、數控系統單一的困境。

硬件不足軟件補。充分利用數控仿真加工技術和CAD/CAM技術，為學生實訓搭建一個虛擬教學平臺，用于完善實訓前準備。學生借助軟件技術通過零件建模、自動編程、仿真加工，可進一步編輯修改加工程序，強化了動手能力，還能培養創新意識，滿足學生差異化、多層次發展的特點，實現了課程教學理論與實踐間良好轉化。通過實訓環節，即夯實了理論又提升了專業技能。

2 翻轉課堂模式對基于理實一體化數控課程教學效果的促進

當前企、行業對數控專業人才需求有更高的標準，實現學校與企業間快速、無縫轉接，職業院校數控教學的模式、課堂結構、專業崗位培養目標等都要適應企業發展需求。隨著信息技術應用于教育、服務于課程，與學科課程有機結合、高效整合，有力打開了傳統教學模式缺口。新型教學模式百花齊放，傳統教學“Lecture—Discussion—Homework”經典三部曲搖搖欲墜。

理實一體化的教學引入翻轉課堂，教師發布課程資源引導學生課前自學完成知識傳遞、課內集中討論自學遇到的各種困惑難題力求知識吸收和創新應用、課后反思總結經驗教訓，從而構建出適合本專業發展、具有專業特色的教學模式。

翻轉課堂是較于傳統課堂的逆向教育，以學生為中心培養學生自學，將大量課堂教授時間解放出來讓學生充分思考，在思考的基礎上發揮批判性、創造性思維。這一過程借助信息技術手段吸引學生感官參與認知活動，化抽象為具體、復雜變簡單，課堂內容驟然變得豐富生動起來。對教師來講，將課堂講授內容制作成微課有了一定挑戰。對學生來講，完全以他們為中心，課前個性化自學、課內解惑、深化知識吸收。翻轉課堂為學生搭建了豐富的資源平臺和理想的學習環境，符合學生不同層次、個體差異的多元化發展，從而深化了傳統課堂結構的改革。

3 基于理實一體化《數控編程與操作》課程翻轉課堂教學模式解讀

新型教學模式倒置了傳統課堂流程，以“平面輪廓零件的數控加工”項目（銑床模塊項目一）為例任務驅動教學，選用南京斯沃、MasterCAM軟件和華中數控銑床。項目零件相關展示圖如圖1，基于理實一體化《數控機床編程與操作》課程翻轉課堂模式結構如圖2所示。

3.1 課前導學

教師先期配備資源庫與學生共享，任務要求、任務相關知識點（有具體知識模塊劃分和重難點說明）、任務評價考核、任務拓展等以PPT、word形式展示，項目一零件的建模步驟、切削刀路設置過程、后置處理方法及斯沃仿真機床操作、工件加工等各環節建議逐一制作成通用視頻文件，同時搜集企業生產前沿新知識新技術供學生自學外引導學生創新意識。通過課程資源的學習，學生在虛擬教學環境里，運用斯沃仿真技術和MasterCAM軟件對項目一零件進行建模、刀路設置和仿真切削加工，模擬機床實際操作，完成第一次知識儲備。以上這些工作在課前完成，學生的學習主動性要有保證，而且如何有效提高學生的學習主動性和積極性，是每一位教師自始至終緊握的目標。

圖1 項目零件相關展示圖

3.2 課內探習

著重對學生自學環節產生的疑難問題展開討論，并由教師講授平面輪廓特征零件銑削加工的重難點知識。介紹項目一零件手工、自動編程特點，闡述刀具半徑、長度補償概念和輪廓銑削中引入的意義，詳細說明G41、G42、G40和G43、G44、G49數控代碼的編程應用，以及項目一零件在X、Y方向銑削及Z向分層銑削的特點，對應子程序編寫、調用和M98、M99數控代碼的編程應用。同時解析華中數控銑床操作要領及專業、崗位核心技能，完成學生的二次知識儲備。對項目一零件數控加工進行工藝分析，借助虛擬教學平臺反復優化參數設置、刀具路徑生成，驗證、編輯和修改程序，經過分組討論、組間比較、教師裁定進一步優化加工方案，為實訓環節做好充分準備。期間通過師生、生生探討，調動了學生積極參與意識，同時促進了組員間相互協作與交流，使得問題越辯越明、思路愈加清晰，利于學生拓展視野、提高判斷力和對知識體系的架構。進入實訓環節，可以有效規避好些不必要的失誤進而提高生產效率。學生小組按要求完成項目一零件的編程、機床加工，通過零件檢測、成果對比等進行任務評價、考核，做一次深刻的課內小結。

圖2 《數控機床編程與操作》課程翻轉課堂模式結構

利用虛擬、實訓教學條件，引入先進的翻轉課堂理念，曾經課堂上大量時間用于教師講授、演示的現象變少了，更多的是學生質疑、師生探討共求進步的雙邊教學活動如火如荼的生動畫面，變革了師生角色，充分體現出以學生為中心。這一新型教學模式切實很大程度上提高了課堂效率。

3.3 課后反思

這一環節主要對本次項目任務的實施及完成做一反思和總結，總結教學內容、教學方法等，反思教師、學生出現的問題和有效的解決途徑。

4 結論

基于理實一體化翻轉課堂教學模式，對高職院校《數控編程與操作》課程非常適合。虛擬教學平臺仿真了逼真的加工環境，無破壞、低成本，可控、可重復性高，學生在課前自學、課內教師的指導下能夠反復演練；實訓教學平臺則為學生提供了一個鞏固操作技能、展現自我和實踐自我的舞臺；翻轉課堂有效提高了學生運用信息技術手段分析、解決生產中實際問題的能力，培養了創新探索意識、樹立了團隊協作、互助友愛、責任感、榮譽感等良好的職業素養。