數(shù)控技術(shù)課程互動(dòng)式教學(xué)方法的探討與實(shí)踐

王建紅 陳桂 盛黨紅

摘 要 在數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)課程內(nèi)容特點(diǎn)，合理運(yùn)用如案例式教學(xué)、問(wèn)題探索式教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)等各類互動(dòng)式教學(xué)方法，以提升學(xué)生綜合應(yīng)用各方面知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。實(shí)踐結(jié)果證明，互動(dòng)式教學(xué)方法提高了學(xué)生參與課程的積極性，有助于形成良好的生生、師生互動(dòng)氛圍。

關(guān)鍵詞 數(shù)控技術(shù)；互動(dòng)教學(xué)方法；案例教學(xué)；項(xiàng)目式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）04-0114-03

Research and Practice of Interactive Teaching Method in Nume-rical Control Technology//WANG Jianhong， CHEN Gui， SHENG Danghong

Abstract In the course of the teaching of numerical control technology， according to the characteristics of the course content， reasonable use of interactive teaching methods， such as case-based teaching， problem exploration， project-based teaching and so on， to enhance students ability to use the knowledge of all aspects， to cultivate students ability of autonomous learning. The practical results show that the interactive teaching method can improve the students participation in the curriculum， and it will help to form a good interactive atmosphere between students with students， and teachers with students.

Key words numerical control technology； interactive teaching method； case-based teaching； project-based teaching

1 前言

為提升學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，大學(xué)專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法等都需要進(jìn)行改革。其中，教學(xué)內(nèi)容的改革是核心，教學(xué)手段和教學(xué)方法的改革是取得一定教學(xué)效果的途徑[1]，三個(gè)方面相輔相成、缺一不可。教學(xué)方法的改革也是提高課堂教學(xué)有效性而需要解決的問(wèn)題。

20世紀(jì)80年代中后期，美國(guó)高等教育界就提出提高本科教學(xué)質(zhì)量的七個(gè)策略[2]，其中的四個(gè)策略分比賽“鼓勵(lì)學(xué)生和教師互動(dòng)；鼓勵(lì)學(xué)生之間相互合作；鼓勵(lì)學(xué)生活動(dòng)學(xué)習(xí)；對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)給予及時(shí)反饋”，即所謂的互動(dòng)式教學(xué)方法，其把教學(xué)活動(dòng)看作是師生之間所進(jìn)行的一種交往與溝通，把教學(xué)過(guò)程看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展著的教與學(xué)相統(tǒng)一的交互影響和交互活動(dòng)過(guò)程，注重師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，強(qiáng)化教與學(xué)的交互影響，以增強(qiáng)課堂教學(xué)效果[3]。

南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院控制類課程組對(duì)學(xué)生所期望的互動(dòng)教學(xué)方法進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查[4]，調(diào)查結(jié)果反映，學(xué)生所期望的互動(dòng)教學(xué)方法依次是實(shí)例分析（50%）、課堂提問(wèn)（37%）、課堂討論（30%）、實(shí)踐模擬（27%）、項(xiàng)目研究（20%）?？梢姡瑢W(xué)生認(rèn)識(shí)到互動(dòng)教學(xué)的重要地位，并且有進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)的需求。同時(shí)，對(duì)于專業(yè)課程，因課程內(nèi)容有較強(qiáng)的技術(shù)性，涉及多方面相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，在課堂教學(xué)中開展互動(dòng)式教學(xué)方法，也對(duì)教師學(xué)生提出更高的要求?；诖耍P者在數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)時(shí)，認(rèn)真分析課程各部分內(nèi)容的特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際情況，進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)探索及實(shí)踐。

2 數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)特點(diǎn)

按照自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方案的課程設(shè)置，學(xué)生在前期已學(xué)習(xí)機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制原理、電氣傳動(dòng)、檢測(cè)等多門學(xué)科的基本知識(shí)，但是對(duì)于這些專業(yè)知識(shí)在設(shè)備上的具體應(yīng)用還不夠了解。而數(shù)控技術(shù)課程主要研究對(duì)象是數(shù)控機(jī)床，其是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制原理等多門學(xué)科的最新技術(shù)都會(huì)在數(shù)控機(jī)床上有非常具體的應(yīng)用[5-6]。因此，必須針對(duì)課程特點(diǎn)，積極探討一種教與學(xué)、師與生互動(dòng)的專業(yè)課程教學(xué)模式，能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生重視課程的學(xué)習(xí)，重視科學(xué)研究方法的鍛煉，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有更重要的意義。

3 互動(dòng)教學(xué)的形式

從形式上看，互動(dòng)教學(xué)就是教與學(xué)的雙方互相反饋的過(guò)程，是雙向的。實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動(dòng)，首先需要尊重學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，要善于激發(fā)學(xué)生聽課的熱情與積極性；其次，需要根據(jù)教學(xué)過(guò)程中的不同階段和不同教學(xué)內(nèi)容靈活運(yùn)用不同的教學(xué)互動(dòng)形式。在專業(yè)課教學(xué)中，常用的互動(dòng)式教學(xué)方法有案例式互動(dòng)、討論式互動(dòng)、問(wèn)題探究式互動(dòng)、項(xiàng)目式教學(xué)法等。

案例式互動(dòng) 案例式互動(dòng)就是運(yùn)用多媒體等手法呈現(xiàn)精選典型案例或者工程實(shí)例，按照“案例解說(shuō)—嘗試解決—剖析方案—理論學(xué)習(xí)”的程序進(jìn)行。這種方法直觀具體、生動(dòng)形象，并且是實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，所以學(xué)生印象深刻，課堂教學(xué)氣氛活躍。案例教學(xué)無(wú)疑是一種好的互動(dòng)形式，但是因?qū)W生的理論學(xué)習(xí)不是非常系統(tǒng)和透徹，案例的選擇有點(diǎn)兒難度，所包含知識(shí)量較小，同時(shí)需要教師有很深厚的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

如在講述“刀具半徑補(bǔ)償”內(nèi)容時(shí)，首先介紹其指令用法和意義，但因?qū)W生缺少實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)，不太容易理解，所以在課堂上引入MasterCAM軟件，直接設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，再加上實(shí)體模擬，學(xué)生就會(huì)很直觀地明白其用法和意義了；接著在介紹刀具半徑補(bǔ)償轉(zhuǎn)接處理時(shí)，因涉及具體轉(zhuǎn)接情況的處理算法，在此可以先結(jié)合一些動(dòng)畫加以說(shuō)明，再演示基于C語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)程序，這樣學(xué)生對(duì)其基本知識(shí)和工程實(shí)現(xiàn)等方面都有了更好的認(rèn)識(shí)。

討論式互動(dòng) 討論式互動(dòng)是圍繞教師提出討論的主題，學(xué)生提出相關(guān)問(wèn)題并思考，再由教師引導(dǎo)學(xué)生共同探討問(wèn)題答案。討論式互動(dòng)的關(guān)鍵是教師要從單一的知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，而且要確立學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體地位。如在講解數(shù)字積分法實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)時(shí)，如果按照教材內(nèi)容的順序按部就班地講授，即先介紹插補(bǔ)原理，再講解例題，最后說(shuō)明具體軟件實(shí)現(xiàn)情況，筆者在教學(xué)中就發(fā)現(xiàn)，因原理部分內(nèi)容比較抽象，部分學(xué)生就會(huì)缺少一定的興趣，教學(xué)效果不是很理想。

為改變這一狀況，筆者打破原來(lái)的教學(xué)順序，并采用討論式教學(xué)方法，因考慮到數(shù)字積分法插補(bǔ)算法比較好理解，即先講解例題，再引導(dǎo)學(xué)生圍繞例題思考相關(guān)問(wèn)題，如：直線插補(bǔ)時(shí)被積函數(shù)為什么終點(diǎn)坐標(biāo)？累加次數(shù)由什么來(lái)決定？與逐點(diǎn)比較法相比較有何差別？可以通過(guò)什么方式來(lái)實(shí)現(xiàn)其算法？這一系列問(wèn)題中的部分問(wèn)題，在課堂上就可以組織學(xué)生一起討論，同時(shí)學(xué)生則漸漸地了解到插補(bǔ)原理；而有些問(wèn)題可以作為項(xiàng)目式討論課題布置，讓學(xué)生課后查資料來(lái)了解。

問(wèn)題探究式互動(dòng) 問(wèn)題探究式互動(dòng)是教師在上課前針對(duì)課程內(nèi)容的教學(xué)目的和教學(xué)重難點(diǎn)，歸納出互動(dòng)問(wèn)題，并逐一向?qū)W生拋出，學(xué)生可以自行分組并分工，課后主動(dòng)查閱資料、廣泛思辨，課堂上自己根據(jù)所查閱資料和所學(xué)知識(shí)進(jìn)行講授。這樣既能讓學(xué)生更好地了解教材上所需學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)又能開闊思路，了解更多相關(guān)知識(shí)。

如在本課程教學(xué)中，筆者在第一節(jié)課上就提出問(wèn)題：國(guó)內(nèi)外的數(shù)控機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)有哪些品牌？這些品牌的機(jī)床或系統(tǒng)具有哪些功能？建議學(xué)生最好能結(jié)合自己所學(xué)的其他專業(yè)知識(shí)來(lái)查找資料。學(xué)生根據(jù)自己的意愿，3～4人組成一個(gè)小組，每個(gè)問(wèn)題可以由1～2個(gè)小組整理。兩周以后，在課堂上預(yù)留一小部分時(shí)間，要求學(xué)生針對(duì)所討論的問(wèn)題分組演講，在學(xué)生分析講解結(jié)束后，教師對(duì)學(xué)生的演講進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這樣不僅讓學(xué)生學(xué)會(huì)了利用互聯(lián)網(wǎng)和圖書館的數(shù)字資源查詢資料，而且讓學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀等有了清楚的認(rèn)識(shí)，能更好地認(rèn)識(shí)到所學(xué)專業(yè)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用情況。

項(xiàng)目式教學(xué) 項(xiàng)目式教學(xué)是一種典型的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，其以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體，創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、學(xué)生間自主協(xié)作、師生共同探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式，學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。如在本課程的教學(xué)中，教師根據(jù)各章節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn)，提出一些研究項(xiàng)目，包括用所熟悉的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫插補(bǔ)軟件、設(shè)計(jì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖分配電路和控制軟件及盤式刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)的開發(fā)等。這些項(xiàng)目的研究可以有不同的實(shí)現(xiàn)方法，涉及單片機(jī)、PLC和EDA技術(shù)等，學(xué)生查找相關(guān)的期刊文獻(xiàn)，了解實(shí)現(xiàn)方法，再自己去真正開發(fā)。這樣既能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，也能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到一些專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。

4 互動(dòng)教學(xué)方法的實(shí)踐效果

筆者在2011級(jí)自動(dòng)化專業(yè)兩個(gè)班級(jí)的數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)中，對(duì)不同章節(jié)內(nèi)容，嘗試采用多種互動(dòng)式教學(xué)方法，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中盡可能啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的思維。

在實(shí)施問(wèn)題探究式互動(dòng)模式時(shí)，開始一些學(xué)生還比較放不開，就按照網(wǎng)站上下載的素材照本宣科，沒(méi)有自己的思路，或者沒(méi)有結(jié)合自己所學(xué)的某一門專業(yè)知識(shí)進(jìn)行講解；后來(lái)一部分學(xué)生整理資料和制作PPT的能力都有所提高，能夠充分運(yùn)用之前所學(xué)課程的相關(guān)知識(shí)，以實(shí)例等方式生動(dòng)講解問(wèn)題，使得學(xué)生對(duì)課堂的專注度有所提高，活躍了課堂氣氛。同時(shí)，教師適時(shí)和恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，捕捉到學(xué)生的亮點(diǎn)，講解的學(xué)生就會(huì)很有成就感，從而形成良好的生生、師生的互動(dòng)氛圍。

項(xiàng)目式的互動(dòng)教學(xué)能讓學(xué)生發(fā)揮各自所長(zhǎng)，更好地將所學(xué)專業(yè)知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脈沖分配電路的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，對(duì)單片機(jī)比較感興趣的學(xué)生，則了解到基于單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)原理并完成硬件電路和軟件程序；有一部分學(xué)生前期參加了學(xué)校的各級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目，積累了不少實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)EDA技術(shù)或嵌入式系統(tǒng)等新技術(shù)有一些了解，他們就構(gòu)建了基于FPGA和單片機(jī)相結(jié)合的脈沖分配系統(tǒng)。

在本課程的教學(xué)中，采用多種互動(dòng)式教學(xué)模式，再結(jié)合一些虛擬仿真軟件[7]，既形成了“理論+實(shí)踐”“虛擬+現(xiàn)實(shí)”“課內(nèi)+課外”的全方位教學(xué)體系，也打破了傳統(tǒng)的以傳授知識(shí)為主的教學(xué)模式，為學(xué)生提供了一個(gè)親自參與、形象直觀的交互環(huán)境，尊重學(xué)生的主體意識(shí)，為學(xué)生思考、探索和創(chuàng)新提供了巨大的空間。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，探討互動(dòng)式教學(xué)方法在數(shù)控技術(shù)課程中的應(yīng)用情況。實(shí)踐表明，采用有效的互動(dòng)教學(xué)方法，對(duì)激發(fā)學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性有很大幫助，更對(duì)提升學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)都具有重要的實(shí)踐意義。

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