項目教學法在數控編程中的應用初探

趙靜宇

數控編程作為一門直接應對零件加工的課程,關聯到很多相關知識。要想教好、學好這一門課,必須使學生有機融合各個基礎專業課的知識,構建完整的知識體系。如果教學組織不力,就收不到應有的效果,學生會出現學了很多加工指令,卻在面對零件時無法選擇應用的情況。有鑒于此,在教學過程中合理使用項目教學法,能收到較好的教學效果。項目教學法是以典型產品為載體設計學習項目,以工作過程為線索設置課程教學過程,按照工作的相關性來組織課程的教學內容,以職業能力形成為依據選擇課程內容并以完成工作任務為主要學習目的的教學模式。項目教學法的最大特點是“以用促學”,即以任務為驅動,將工作作為課程內容的載體。項目教學法把理論知識與實踐技能進行較為完美的整合,使理論知識的學習與實踐技能的訓練完全融合。

一、項目教學法的展開

1.確定項目任務

由教師提出一個項目任務,要求把教學內容和教學目標都巧妙地隱含在計劃任務之中。在立項的教程中要注意:首先是項目的目標性,所選項目應實現本學科的教學目標,這樣才能在完成項目的同時保證學生掌握應學的內容;其次是項目的完整性,項目從設計、實施到完成,必須有一個完整作品作為項目的成果,使學生在完成項目后有一種成就感;第三是項目的層次性,在確定項目時,考慮到學生的水平和經驗,確定項目對學生有較強的學習興趣,項目容量不能太大,完成項目所用時間要短,避免使學生產生畏難心理,影響項目教學的實施。對相關知識結構的要求本著“夠用”的原則,重在培養學生的動手能力、獨立獲取信息和自主建構知識的能力,重在對實踐能力和創新能力的培養。

例如,在機床坐標系及編程坐標系的教學中,應以對刀過程作為項目任務,將坐標系的抽象教學轉變為具有實際目的與操作效果的具象教學。使學生通過對刀過程中顯示屏上各坐標的改變真實地體會坐標系,同時建立數字坐標與刀具位置間的聯系,以及機床坐標系與編程坐標系的聯系。在講解時,不應以指令本身作為項目任務,而應以包含這一指令所加工表面的具體零件為項目任務。這樣把指令放在零件中學習,在認識指令的同時也開始應用它,所學指令成為一個完整程序的有效組成部分。數控車削編程教學中可以設置面板認識、數控車床基本功能操作(M00、M01、M03、M05、M08、M09、G96、G97、G98、G99)、對刀過程(機床坐標系、G50、G17、G18、G19、絕對坐標、增量坐標)、簡單外圓面工件(程序基本格式、G00、G01)、帶不同圓弧表面工件三個(G02、G03、I、K、坐標定義圓弧、刀尖圓弧半徑補償)、帶錐面工件兩個(G90、G94)、切槽(斷)工件(G04、子程序調用)、帶螺紋工件三個(G32、G92、G32)、大余量工件兩個(G71、G72、G70)、外圓槽工件(G75)、端面槽工件(G74)、仿形面工件(G73)、螺紋加工件(G76)、孔加工工件兩個、綜合課題六個等項目任務,遵循由少到多、由簡到繁、由單一到綜合的原則。

2.制訂計劃,有的放矢吸收知識

這一步可以由學生獨立進行,在既定項目任務下確定子題目和任務、預期成果、工作步驟和程序,但是教師必需實時進行監督和指導。這是項目教學法中學生思維最活躍、積極接收新信息的一個階段。分組進行討論教學是這一環節常用的模式,教師根據全班學生的基本情況,讓學生自由組合,然后教師再進行調整。指定項目組長,一般每組4～6人,每組好、中、差學生合理搭配,既有助于培養學生小組協作和團隊精神,又有助于順利完成任務。教師應將事先準備好的書面項目指導書發給每個小組檢查核對,以小組合作的形式分析項目要求,根據分析結果制訂小組的項目行動計劃,確定工作步驟,開展分工合作,組長負責協調,以便于更好地進行項目工作。各小組還需自行學習相關知識,最后組長向教師匯報本小組工作計劃、疑難問題,教師審閱后適當進行指導。期間,教師如果發現存在共性問題,應及時討論講解和釋疑。

例如,在完成單一螺紋加工指令(G32)的項目中,在這個過程中學生的主要任務是理清加工思路,考慮影響加工的因素,制訂加工計劃。教師的書面項目指導書可以按普車加工方法、數控加工指令格式及含義、加工參數選擇、多線螺紋加工方法的順序來設計,引導學生逐步完成任務。隨著加工計劃的深入制訂,學生會逐步掌握螺紋加工前工件尺寸確定、螺紋刀刀位點、切深總量、車削進給方法、進給次數、背吃刀量選擇、導入導出距離計算、多線螺紋的起始點變化的兩種方法等知識點。這些問題中的大部分可以利用以前的知識和自習新知識解決,少部分作為共性問題加以討論講解。

3.實施計劃,完成項目任務

這是把新舊知識轉化成實際成果的過程,是知識升華結晶的過程,培養的是學生的實際能力。由于每組的能力不同,教師的指導就尤為重要,對項目實施的步驟要解釋清楚,并根據學生的實施情況,及時提示學生先做什么,后做什么。這樣避免接受力較差的學生對項目束手無策,避免少走不必要的彎路,保證所有學生的項目順利完成。

例如,上述螺紋加工項目的任務是實施制訂好的加工計劃,計算加工程序中各個參數的具體數值并編制加工程序。在編制過程中,學生會出現進刀路線不明確、粗心計算錯誤等失誤,教師可根據失誤類型,選擇不同的處理方法。比如δ和∮值的錯誤,如果是單純計算錯誤則可以保持沉默,等下一環節的錯誤暴露出后,更能引起學生的注意;如果是概念性的錯誤,則需要及時指出,防止出現錯誤強化。

4.展示成果,學生介紹交流,師生共同測評

這個階段是整個項目活動的總結,是知識升華結晶的過程。對結果的檢查與評估,是開展項目教學活動不可缺少的一個環節。當學生完成了作品后,就基本上完成了項目活動的大部分內容,接下來要做的就是各項目小組進行成果匯報交流與展示。匯報內容包括成果的匯報與交流,活動過程中遇到的問題、困難及解決的辦法,收獲與感受,活動小結等多個方面。項目的評價內容,一是對項目活動成果評價,如計劃合理性,項目完成情況及作品的質量等;二是對學生在項目活動中的表現加以評價,如小組合作參與意識、合作精神、創新性、是否聽取成員和教師的意見等。評價的方式在項目匯報完成以后,由教師、項目小組及學生個人進行評價,讓學生明確在項目學習中自己的優點,更好地激發學生學習的積極性,同時了解存在的問題,完善以后的項目學習。

二、教學過程中的體會

1.對教師要求提高

要想收到良好的效果,教師的知識容量及發現問題、解決問題的實際能力都要提高,教師的工作量有增無減,特別是教學輔助時間加長。

2.對教材的使用要合理

教師需要根據項目任務的需要,以應用為目標,整合所需的知識,突出體現實用性及可實施性。

3.學生的知識理解力和應用能力都有所增強

在項目教學中,學生的學習思維方式由抽象思維變成形象思維,因而收效更好。

4.差距

由于條件限制,上述教學過程中的第三步是以模擬仿真為主,與直接生產還是有一定差距的。

(作者單位:山西省忻州市技工學校)