數銑編程理論與操作實訓課程一體化教學項目設計相關問題探討

【摘 要】從學習需要分析、學習者分析、學習內容分析等方面，探討數銑編程理論與操作實訓課程一體化教學項目設計的相關問題。

【關鍵詞】一體化教學 項目設計 問題

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）02B-0116-03

數控設備應用是中職機械類專業的主要知識和技能要求。雖然不同專業的課程體系有所不同，但是都將數控設備編程和數控加工實訓分為理論課和實訓課，分別在課堂教學和實訓教學中完成。在教學改革實驗過程中，應用項目教學法，將數控編程理論與操作技能實訓兩門課程合并為數銑編程理論與操作實訓課程。項目教學法教學過程中，決定教學效果的關鍵是項目對學生自主學習的引導與激勵作用，因此，項目設計是關鍵。本文以廣西第一工業學校為例，探討數銑編程理論與操作實訓課程一體化教學項目設計的相關問題。其工作內容涉及學習需要分析、學習者分析、學習內容分析等。

一、學習需要和學習者分析

學習需要是指學生學習新課程之前的狀況與學習新課程所期望達到的狀況之間的差距，這個差距揭示教學的必要性。期望是指社會對學生能力素質的要求以及學生自身發展的要求。對一門具體課程而言，衡量期望值的指標是課程標準或教學大綱。數控銑床編程理論與操作技能（一體化教學）課程期望是理論知識達到中職數控設備編程課程教學大綱規定的教學目標；操作技能達到中級數控銑床操作工國家職業標準規定的技能要求；并通過國家職業技能鑒定考核，取得相應的職業資格證書。這是課程總的教學目標。

學習者分析是要找出學習者的背景、學習特性及先備技能，為制定教學目標、教學策略、教學媒體、教學過程以及教學評價等具體的教學設計過程提供依據，創造適合學習者的課程。本教學的學習者為中職第二學年學生。較多學生希望得到尊重、理解、平等相待，有強烈的自主要求與成功自豪感；部分學生學習基礎較差，對純理論的課堂教學提不起興趣。先備技能是已學完機械類專業基礎課程，掌握了識圖、機械加工工藝知識和基本技能，具備計算機及CAD/CAM軟件應用基礎。

二、學習內容分析

學習內容是為實現教學目標，要求學習者系統學習的知識、技能和行為的總和。學習內容有一定的層次結構。為便于進行項目組合，這里將學習內容按編程理論和操作技能兩部分分別劃分為單一學習單元（一般為一個知識點）或單一基礎技能（一般為一項技能，以下統稱為學習單元）。劃分時，每個學習單元內容應盡可能保持知識體系的教學單位特征，理論知識和操作技能要便于融合成一個有機的“項目”組合體。同時，要考慮教學的時間安排，避免在同一個“項目”中包含過于冗長的理論內容或繁多的操作技能內容。學習單元按層級分析法劃分，一個學習單元可以是第一層級劃分的內容，也可以是多個層級劃分后的內容。

為滿足以實訓教學作為主要教學活動形式的一體化教學，學習內容分析以數控銑床零件加工的基本流程為出發點，逐個層級進行分析。詳見圖1。

圖1 數控銑床零件加工基本流程

由圖1可知，要在數控銑床上完成零件加工，必須經過分析零件圖—編寫零件加工數控程序—程序輸入數控系統—操作、運行機床加工工件。其中，分析零件圖和編寫數控程序主要涉及編程理論知識，程序輸入數控系統和操作、運行機床加工工件主要涉及操作技能，也有相關的理論知識。

對加工流程作進一步分析，得到第一層級劃分的學習內容，如圖2所示。

若第一層級劃分的學習內容還不能作為單一學習單元，則應進行下一層級劃分，直至所有內容都劃成單一學習單元。需要說明的是，學習內容的多層級劃分以第一層級劃分得到的“程序指令代碼”學習內容的再劃分為例說明，如圖3所示。

三、教學項目設計

教學項目設計的目的是通過對教學資源、學習過程和學習內容進行組織安排，創設有效的教學系統，以促進學習者的學習。教學內容既要具備項目教學法的特征，又要符合一體化教學的要求。項目教學強調以工作任務為依托組織教學內容，以學生為主體開展教學活動；一體化教學強調以實際操作為主要內容，將所學理論與實踐完全融合起來，邊做邊學，為用而學，學以致用，達到既掌握理論知識，又學會操作技能的目的。根據數控編程和數控設備操作的特點，將教學模塊確定為：能體現一定學習階段應掌握的編程理論和操作技能的一種典型零件。再以一系列按循序漸進順序排列的典型零件，體現數控銑床編程理論和操作實訓的全部內容。全部教學活動在實訓中開展，一個學習階段以一種零件作為工作任務，讓學生獨立操作機床完成真實的零件加工。從圖樣分析、工藝準備、加工方案的設計與實施，到完成后的評價，都由學生具體負責。學生以已有知識、技能經驗為背景，探求解決問題的方法，找出需要學習的新理論知識和操作技能。先通過自學、小組內的互學，掌握較容易的內容，再通過教師進行針對性講授、操作示范等，解決重點難點問題。教師在加工方案的設計、實施與評價過程中進行指導、疑難解答，使學生在完成零件加工的過程中獲得編程理論知識，掌握機床的操作技能。通過一個個項目的實施完成教學任務。

教學項目設計如表1所示。要確定項目的教學目標、整合編程理論和操作技能內容、進行零件設計等。

教學項目的教學目標確定要由整體到部分，即各教學項目的目標應由課程總教學目標來分解得到，每個項目的目標是課程總教學目標的一個部分，以全部項目教學目標的總和來實現課程總教學目標。確定目標時應遵循知識和技能形成的規律，注意項目內學習內容之間的橫向聯系和各項目之間的縱向聯系，項目的排列順序應保證從已知到未知。學習目標要用可觀察的行為術語來描述，使師生雙方對學習產生的結果完全明了，便于學習者主動參與學習，也便于教師對學習是否發生進行準確判斷，為評價學生的學習提供可測量的標準。

編程理論和操作技能整合，是指將一定數量的理論學習單元和操作技能基礎單元按理論知識與操作技能的相關性組合在一個教學項目中。組合過程要對教學內容、教學進程、教學方法進行整體規劃，統籌安排，注意知識、技能、情感各部分內容之間的協調銜接。知識與技能的協調是將理論知識置于“用”中去學，使理論教學中每一個知識的理解盡可能都以操作實訓中的直接感性認識為基礎，而操作實訓過程又都始終在理論指導下進行，實現理論教學與操作實訓相互融通，相互促進。情感協調是指在內容整合時要考慮學生的學習情緒。學生對學習材料感到困難，會產生焦慮和恐懼，失去學習信心；而學習內容沒有新穎性，又不能激發學生的學習欲望。因此，每個項目都要包含適量的新知識，并且新知識要和學生已有的知識建立緊密的聯系，盡量在已有知識的基礎上納入新內容。項目與項目之間，按知識的形成順序、關聯性質和掌握難易程度，以項目中的操作基礎技能為主線，由淺入深，循序漸進，排列成一條知識鏈，使學生能夠水到渠成地領悟和接受新知識，提高學生的學習熱情和學習興趣，引導學生主動地學習。一個教學項目可以包含若干個基礎操作單元和理論學習單元。

加工零件設計需將各項目的操作技能和理論知識通過設計體現到零件的加工內容中。零件設計內容需要考慮零件的輪廓形狀特征、技術要求、材料等要素。每個零件配加工質量評定表，按滿足設計條件的程度分為優質、良好、合格、不合格4個等級。一個教學模塊設計一種類型加工零件，同一類型加工零件，在基本加工內容、技術條件、難易程度、材料不變的情況下，按相似原則設計多個零件，供不同組別的學生隨機抽取，以提高學生的學習興趣。數銑編程理論與操作實訓一體化教學項目設計詳見表2。

圖3 程序指令代碼學習內容的多層級劃分

表1 教學項目設計實例

編號項目名稱圖例零件技術特征教 學目 的編程理論學習單元操作基礎技能單元

1簡單槽狀零件手動加工 加工表面的幾何形狀為平面、與坐標軸平行的溝槽，加工精度為IT10，加工余量可在一次走刀中完全去除（溝槽表面形狀和尺寸由刀具決定）；刀具軌跡坐標值直接由尺寸給出；加工時刀具只需沿坐標軸的方向直線進給；工件材料為軟材料（模塊2-5同）。 了解數控銑床的基本結構、運動坐標、熟練掌握手動操作方法；掌握刀具裝卸操作；熟練操作機床手動進行刀具相對工件的精確移動。 基本結構組成；機床操作規程；機床坐標系；操作面板；數控銑床的工具系統。 系統啟動與停止；手動操作；刀具安裝與拆卸；工件裝夾找正。

表2 數銑編程理論與操作實訓一體化教學項目

項目名稱1.簡單槽狀零件手動加工2.簡單槽狀零件編程單段加工3.簡單外輪廓零件加工4.簡單內、外輪廓零件加工

圖例

項目名稱5.較復雜內、外輪廓零件加工6.高精度零件加工7.孔系零件加工8.多型腔規則分布零件加工

圖例

四、教學評價

項目教學法追求的不是學習成果的唯一正確性，因為評價解決問題方案的標準并不是“對”或“錯”，而是“好”或“更好”。教學評價的目的重過程、重能力，評價的標準制訂依據教與學的實際情況，重視教學資源，重視學生的自我評價能力，將教學評價作為教學的重要組成部分。基于項目教學法的教學評價理念對學生學習效果評價的基本出發點是，將評價作為教學過程的一項內容，以學生的自我評價為主，教師評價為輔。鼓勵學生自尊、自重，主動參與。評價的重點放在學生自身知識、技能、情感合格能力上。具體做法是，為每個學習項目設計一份學習效果評價表，如表3所示。讓學生在項目學習過程或學習結束后填寫，評價內容不讓學生感到任何壓力，以減輕學生的心理負擔。評價方式簡單明了，使學生樂意去完成。教師的評價一般是對學生自我評價的認同，肯定學生的進步，使不同收獲的學生都有成就感。一般不在評價表中進行糾錯，確實需要糾錯的，也要用建議的語氣進行。教師的評價應能比較客觀、確切地反映出每個學生學習的效果。

表3 數銑編程理論與操作實訓學習效果評價表

模塊名稱：簡單槽狀零件手動加工

評價項目評價標準自我評價說明

理論知識知道理解運用綜合

基本結構組成了解數控銑床的結構組成

機床操作規程熟悉數控銑床的操作規程并在操作過程中自覺遵守

機床坐標系熟悉數控銑床的坐標系及運動方向規定

操作面板熟悉數控銑床的操作面板

數控銑床的工具系統了解數控銑床的工具系統

模仿理解協調熟練

系統啟動與停止

手動操作熟練操作機床手動進行刀具相對工件的精確移動

刀具安裝與拆卸刀具正確安裝與拆卸

工件裝夾找正工件裝夾正確

工件加工質量優質良好合格不合格

學習情感接受思考興趣熱愛

學習意愿再學一遍進入下階段

教師評語

【參考文獻】

[1]吳光明.數控銑/加工中心編程與操作技能鑒定[M].北京：國防工業出版社，2008

[2]陳海濱.數控銑削（加工中心）實訓與考級[M].北京：高等教育出版社，2008

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[4]胡迎春.職業教育教學法[M].上海：華東師范大學出版社，2010

[5]鄧澤民，趙沛.職業教育教學設計[M].北京：中國鐵道出版社，2009

【作者簡介】吳桂勇（1972- ），碩士，廣西第一工業學校教務科副科長，研究方向：模具設計、數控加工、CAD＼CAM數控技術。

（責編 蘇 洋）