機床夾具設計課程信息化教學設計的研究與實踐

◆戴有華 陳秀珍 鐘興

作者：戴有華，江蘇農林職業技術學院機電工程系講師，研究方向為數字化設計與制造、職業教育教學改革；陳秀珍，高級工程師，江蘇農林職業技術學院機電工程系，研究方向為數控加工；鐘興，江蘇農林職業技術學院機電工程系講師，研究方向為機械設計及理論、模具設計與制造（212400）。

隨著信息技術的發展和課程改革的深化，我國正在大力推進信息技術在教育過程中的應用。2010年，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中指出要“強化信息技術應用，提高教師應用信息技術水平”[1]。2012年起，教育部每年舉辦一次全國職業院校信息化教學大賽，其中的一項賽項是信息化教學設計比賽[2]。信息化教學設計是指運用系統方法，以學為中心，充分利用現代信息技術和信息資源，科學安排教學過程的各個環節和要素，為學習者提供良好的信息化學習條件，實現教學過程全優化的系統方法[3]。

機床夾具設計課程是機械設計與制造專業的一門重要的專業技術課程，但本課程專業性很強，內容瑣碎，系統性差，學生學習起來容易覺得枯燥無味。對機床夾具設計課程進行信息化教學設計，變革教學方式、知識呈現方式、教學互動方式、評價考核方式，以增強教學效果。

1 課程信息化教學設計的思路

1962年格拉澤提出“教學設計”的概念，此后在美國正式確立了教學設計學科。信息化教學設計于20世紀80年代后期引入我國，我國也開展了主要基于建構主義學習理論的信息化教學設計研究，并于20世紀90年代就已經有教學系統設計開始進入課堂[4]。基于建構主義學習理論的信息化教學設計的主要任務是運用信息技術，提供豐富的信息資源，創建一個以學生為中心的開放的學習環境，讓學生在這樣的環境中進行建構性的學習[5]。

課程信息化教學設計的總體規劃：教師根據本課程的教學目標和學生的實際情況制訂本課程的學習任務；為使學生完成學習任務，教師再制訂本課程的教學過程安排，教學過程分為課堂學習和課后自學兩方面；在課堂教學中為每個教學過程設置相應的教學情境，并根據教學情境選用適當的教學方法、制作所需的教學資源；在課后自學方面為學生設計一個自學輔助系統，自學輔助系統中使用了課堂學習時所采用的教學資源；最后還要設計一個學習效果評價系統，通過該系統反應學生的學習效果，教師再及時根據學生學習效果調整整個教學設計中各部分的具體設計，如圖1所示。

本課程信息化教學設計的思路是堅持以課堂教學為主、課后自學為輔，課堂教學過程中以學生為中心，教師起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用情境、協作、會話等學習要素，充分發展學習者的主動性、積極性和首創精神，使學習者有效地實現對所學知識的意義的建構。課后自學過程中，學生可以自主選擇學習內容、安排學習的順序、進行遠程學習，自學輔助系統也要成為公開的、完整的學習資源以供其他想自學本課程知識的人員獨立使用。

2 機床夾具設計的信息化教學設計

在課程的信息化教學設計中，重點是要依次設計好學習任務、教學過程、教學情境、教學資源、自學輔助系統和學習效果評價系統。

學習任務設計 學習任務是教學目標的具體化，也是對學生行為最終結果的描述，各個任務還可以細化為有意義的子任務集[6]。學習任務的確定是根據本課程要達到的教學目標、學生情況來制訂，并要及時根據學生的學習效果做適當調整。機床夾具設計的教學目標是依據課程標準，對應本專業職業崗位群的職業標準中所要求的知識、技能、情感目標來制訂。學生情況主要是職業院校的學生學習熱情不高、知識基礎較為薄弱、但仍然愿意學習；另外，這些學生接受過金工實習，對工件裝夾有所了解，但是本課程的實踐經驗性很強，學生還需大量地接觸各類夾具。所以，通過本課程的學習，學生要掌握如表1所示的知識和技能。

圖1 課程信息化教學設計的總體規劃

教學過程設計 教學過程是學生在教師的指導下對自己的學習方式、學習途徑和學習過程的安排。信息化教學設計過程應該充分體現學生在學習過程中的主動性，要讓學習者在不同環境中應用所學的知識，要讓學習者根據自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案[7]。因此，機床夾具設計的課堂學習要在理實一體化教室進行。首先，教師通過資料演示引出教學任務；接著，創設教學情境引導學生探究知識，通過項目任務驅動學生分組協作學習；然后，通過各種教學資源形象生動地向學生講解本項目中用到的知識，再通過一個個問題引導學生建構知識和完成項目任務。整個過程中教師要根據學習效果評價系統反饋的學生學習效果來及時對學習過程作調整，最后指導學生在課后應用自學輔助系統進行自學鞏固。

表1 學習任務

教學情境設計 創建真實的教學環境，讓學生帶著真實的任務去學習。不同的環境能夠給學習者帶來不同的活動效果，通過與實際經驗相似的學習情境的創設，來還原知識的背景，可以恢復知識的生動性、豐富性。創設接近真實情境的方式有創設故事情境、創設問題情境、創設模擬實驗情境、創設協作情境等[8]。教學情境的創設方式要根據項目任務來選用，通過各種教學資源輔助為各項目任務創設教學情境。比如：在機床夾具的組成和類型的學習中，可以創設故事情境，通過錄像資料演示輔助講述工廠里應用各種夾具的情況；在設計定位方案的項目中，可以創設模擬實驗情境，學生在實驗中尋找和比較定位方案；在模仿設計車床夾具的項目中，可以創設問題情境，問題諸如“異形工件上有需要車削加工的部分該怎么辦呢”“異形工件在車床上怎么裝夾呢”“這個夾具在設計時要注意什么呢”；在設計基礎的專用夾具的項目中，可以創設協作情境，給出一個工件的工序圖紙，要求為其設計專用夾具，讓同組的學生分別擔任制圖員、設計員、工藝員、加工人員、裝調人員等，相互協作，在規定時間內完成夾具的設計制造。

教學資源設計 信息化教學資源不同于CAI課件，信息化教學資源是根據事先規劃好的教學方案把教學內容設計成一個個可填充小單元里的資源素材，由學生根據自己的情況和喜好來組合[9]。信息化教學資源是幫助搭建教學情境的載體，是促進學生提高知識建構效率的形象生動的媒體文件，是教師根據教學內容需要收集整理的、或者是親自制作的、甚至是請公司制作的多媒體素材，如PPT演示文稿、各類夾具照片、企業里使用夾具的現場錄像、夾具的三維模型、定位原理和夾緊原理的動畫、夾具工作過程的動畫、學生作品案例等。由于機床夾具設計里普遍根據夾具圖紙分析夾具結構和工作原理，因而識讀復雜裝配圖的能力一定程度上制約了學生對夾具知識本身的學習。所以，可以利用三維軟件創建出這些夾具的三維模型，在簡單分析圖紙后，再通過夾具的三維模型幫助直觀地展現夾具的各部分結構，如圖2所示，有利于學生準確、快速地探討和理解夾具本身的知識點。所有這些教學資源都要做成電子檔，并且方便查找或鏈接使用。

圖2 制作出的夾具三維模型

自學輔助系統設計 自學輔助系統是為支持學生課后自主學習而設計的，供學生在網絡環境下可以自由地學習到本課程完整內容，使用本系統可以隨時學習任一章節或者是其中某一段的內容。自學輔助系統是課堂教學的延伸，幫助學生加強對在課堂里尚未掌握的知識的學習，可以反復學習難于理解的部分。自學輔助系統中的書籍、課件、教學視頻要盡量切分為很小的一段，可以按知識點來切分制作。另外，把課堂里使用的教學資源都可以放在這個系統里，并且要做好導航和鏈接，方便學生在各部分學習內容間的跳轉，如圖3所示。學生在使用本系統自學時，能完全自主地規劃自己的學習路線。在系統中還要提供習題庫，供學生及時鞏固和檢驗學習效果。

圖3 機床夾具設計自學輔助系統

學習效果評價系統設計 信息化教學評價在檢查學生知識、技能掌握情況的同時，要收集學生學習行為和教學目標是否達到的信息，為及時調整教學設計提供實際依據。信息化教學評價系統要包括學業成就評價和職業素養評價，學業成就評價主要是針對知識和技能的掌握情況；職業素養評價針對學習能力、操作規范性、團隊合作精神、工作態度等。信息化教學評價的形式要多樣化，如考勤記錄、平時小測驗、職業素養計分、團隊成員互評、課程設計、期末考試、創新設計大賽等，綜合這些方式來評出學生的總評成績。信息化教學評價的過程要體現及時性，讓形成性評價結果反饋到整個信息化教學設計中，指導調整信息化教學設計中的各個模塊，改善學生的后續學習，更利于學生的知識建構。

3 機床夾具設計的信息化教學實踐

開展機床夾具設計的信息化教學要求教師：首先，要掌握新的教學理念，堅持學生為中心的教學模式，提高自身的信息化教學能力，充分做好信息化教學設計工作；然后，在整個教學過程中采用恰當的教學方式，如可以采用任務驅動式引導學生由易到難地完成任務并建構知識，采用講授型法傳授完成項目中所需的知識和技能，采用探究式學習探究各類典型夾具，采用團隊協作式完成夾具設計任務，采用個別輔導式顧及學生個體差異。筆者對平行班級中的一個班進行了機床夾具設計信息化教學實驗，對比來看，開展信息化教學班級的學習效果更好。

4 總結

信息化教學是現代教育的必然走向，信息化教學設計仍然是新的教學研究領域。信息化教學更符合學生的學習認知，能夠增強學習效果，但也對教師的教學能力提出更高的要求，需要教師不斷在信息化教學設計、信息化實訓教學等方面繼續研究和實踐。本文在機床夾具設計信息化教學設計方面做了研究，取得一些成果，可以為其他課程進行信息化教學設計提供借鑒。■

[1]高越飛,王興輝,邱永權.教師信息化教學設計能力構建研究[J].中國教育技術裝備,2011(7):17-20.

[2]關于舉辦2014年全國職業院校信息化教學大賽的預通知[EB/OL].http://www.nvic.com.cn/FrontEnd/ZZBMDS/New Paper.aspx?NewID=c99ba4f1-3633-4dd3-be64-1b57ec6ed52d.

[3]宋志英.大學教學內容信息化教學設計探究[J].通化師范學院學報,2005(9):60-62.

[4]戴富禧,任俊達,李志平.信息化教學設計在中國的發展簡評[J].科技創新導報,2010(10):146.

[5]周坤亮.信息化教學設計研究綜述[J].南京曉莊學院學報,2011(1):64-67.

[6]林昉.新課程理念下教師信息化教學模式及教學設計的研究[D].福州:福建師范大學,2008(8).

[7]王寅龍,李前進,李志祥,等.信息化教學設計的過程、方法及評價要點探究[J].中國教育信息化,2011(3):15-18.

[8]龐英智.信息化教學設計研究[J].吉林省經濟管理干部學院學報,2010(2):94-97.

[9]杜治漢,趙呈領,趙隨英．從CAI課件設計到信息化教學設計[J]．高等函授學報:自然科學版,2003(2):21-24.