數控技術課程互動式教學方法的探討與實踐

王建紅 陳桂 盛黨紅

摘 要 在數控技術課程教學過程中，根據課程內容特點，合理運用如案例式教學、問題探索式教學、項目式教學等各類互動式教學方法，以提升學生綜合應用各方面知識的能力，培養學生的自主學習能力。實踐結果證明，互動式教學方法提高了學生參與課程的積極性，有助于形成良好的生生、師生互動氛圍。

關鍵詞 數控技術；互動教學方法；案例教學；項目式教學

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B

文章編號：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

為提升學生的專業素質和培養學生的創新能力，大學專業課的教學內容、教學手段和教學方法等都需要進行改革。其中，教學內容的改革是核心，教學手段和教學方法的改革是取得一定教學效果的途徑[1]，三個方面相輔相成、缺一不可。教學方法的改革也是提高課堂教學有效性而需要解決的問題。

20世紀80年代中后期，美國高等教育界就提出提高本科教學質量的七個策略[2]，其中的四個策略分比賽“鼓勵學生和教師互動；鼓勵學生之間相互合作；鼓勵學生活動學習；對學生的學習給予及時反饋”，即所謂的互動式教學方法，其把教學活動看作是師生之間所進行的一種交往與溝通，把教學過程看作是一個動態發展著的教與學相統一的交互影響和交互活動過程，注重師生互動、生生互動，強化教與學的交互影響，以增強課堂教學效果[3]。

南京工程學院自動化學院控制類課程組對學生所期望的互動教學方法進行了問卷調查[4]，調查結果反映，學生所期望的互動教學方法依次是實例分析（50%）、課堂提問（37%）、課堂討論（30%）、實踐模擬（27%）、項目研究（20%）。可見，學生認識到互動教學的重要地位，并且有進行互動教學的需求。同時，對于專業課程，因課程內容有較強的技術性，涉及多方面相關的專業知識，在課堂教學中開展互動式教學方法，也對教師學生提出更高的要求。基于此，筆者在數控技術課程教學時，認真分析課程各部分內容的特點和學生實際情況，進行互動式教學探索及實踐。

2 數控技術課程的教學特點

按照自動化專業培養方案的課程設置，學生在前期已學習機械制造、計算機、自動控制原理、電氣傳動、檢測等多門學科的基本知識，但是對于這些專業知識在設備上的具體應用還不夠了解。而數控技術課程主要研究對象是數控機床，其是典型的機電一體化產品，機械制造、計算機、自動化控制原理等多門學科的最新技術都會在數控機床上有非常具體的應用[5-6]。因此，必須針對課程特點，積極探討一種教與學、師與生互動的專業課程教學模式，能有效地激發學生的學習興趣，促進學生重視課程的學習，重視科學研究方法的鍛煉，對學生創新能力的培養具有更重要的意義。

3 互動教學的形式

從形式上看，互動教學就是教與學的雙方互相反饋的過程，是雙向的。實現教學互動，首先需要尊重學生在教學中的主體地位，要善于激發學生聽課的熱情與積極性；其次，需要根據教學過程中的不同階段和不同教學內容靈活運用不同的教學互動形式。在專業課教學中，常用的互動式教學方法有案例式互動、討論式互動、問題探究式互動、項目式教學法等。

案例式互動 案例式互動就是運用多媒體等手法呈現精選典型案例或者工程實例，按照“案例解說—嘗試解決—剖析方案—理論學習”的程序進行。這種方法直觀具體、生動形象，并且是實際應用實例，所以學生印象深刻，課堂教學氣氛活躍。案例教學無疑是一種好的互動形式，但是因學生的理論學習不是非常系統和透徹，案例的選擇有點兒難度，所包含知識量較小，同時需要教師有很深厚的工程實踐經驗。

如在講述“刀具半徑補償”內容時，首先介紹其指令用法和意義，但因學生缺少實際的操作經驗，不太容易理解，所以在課堂上引入MasterCAM軟件，直接設置相應參數，再加上實體模擬，學生就會很直觀地明白其用法和意義了；接著在介紹刀具半徑補償轉接處理時，因涉及具體轉接情況的處理算法，在此可以先結合一些動畫加以說明，再演示基于C語言的實現程序，這樣學生對其基本知識和工程實現等方面都有了更好的認識。

討論式互動 討論式互動是圍繞教師提出討論的主題，學生提出相關問題并思考，再由教師引導學生共同探討問題答案。討論式互動的關鍵是教師要從單一的知識傳授者轉變為學生學習的引導者，而且要確立學生在課堂教學中的主體地位。如在講解數字積分法實現直線插補時，如果按照教材內容的順序按部就班地講授，即先介紹插補原理，再講解例題，最后說明具體軟件實現情況，筆者在教學中就發現，因原理部分內容比較抽象，部分學生就會缺少一定的興趣，教學效果不是很理想。

為改變這一狀況，筆者打破原來的教學順序，并采用討論式教學方法，因考慮到數字積分法插補算法比較好理解，即先講解例題，再引導學生圍繞例題思考相關問題，如：直線插補時被積函數為什么終點坐標？累加次數由什么來決定？與逐點比較法相比較有何差別？可以通過什么方式來實現其算法？這一系列問題中的部分問題，在課堂上就可以組織學生一起討論，同時學生則漸漸地了解到插補原理；而有些問題可以作為項目式討論課題布置，讓學生課后查資料來了解。

問題探究式互動 問題探究式互動是教師在上課前針對課程內容的教學目的和教學重難點，歸納出互動問題，并逐一向學生拋出，學生可以自行分組并分工，課后主動查閱資料、廣泛思辨，課堂上自己根據所查閱資料和所學知識進行講授。這樣既能讓學生更好地了解教材上所需學習內容，同時又能開闊思路，了解更多相關知識。

如在本課程教學中，筆者在第一節課上就提出問題：國內外的數控機床或數控系統有哪些品牌？這些品牌的機床或系統具有哪些功能？建議學生最好能結合自己所學的其他專業知識來查找資料。學生根據自己的意愿，3～4人組成一個小組，每個問題可以由1～2個小組整理。兩周以后，在課堂上預留一小部分時間，要求學生針對所討論的問題分組演講，在學生分析講解結束后，教師對學生的演講進行點評。這樣不僅讓學生學會了利用互聯網和圖書館的數字資源查詢資料，而且讓學生對數控機床或數控系統的發展現狀等有了清楚的認識，能更好地認識到所學專業知識的實際應用情況。

項目式教學 項目式教學是一種典型的以學生為中心的教學方法，其以項目為主線、教師為引導、學生為主體，創造了學生主動參與、學生間自主協作、師生共同探索創新的新型教學模式，學生真正成為學習的主體。如在本課程的教學中，教師根據各章節內容的特點，提出一些研究項目，包括用所熟悉的計算機語言編寫插補軟件、設計步進電動機的脈沖分配電路和控制軟件及盤式刀庫自動換刀系統的開發等。這些項目的研究可以有不同的實現方法，涉及單片機、PLC和EDA技術等，學生查找相關的期刊文獻，了解實現方法，再自己去真正開發。這樣既能很好地調動學生的積極性和團隊合作意識，也能讓學生認識到一些專業基礎知識的實際應用。

4 互動教學方法的實踐效果

筆者在2011級自動化專業兩個班級的數控技術課程的教學中，對不同章節內容，嘗試采用多種互動式教學方法，在整個教學過程中盡可能啟發和引導學生的思維。

在實施問題探究式互動模式時，開始一些學生還比較放不開，就按照網站上下載的素材照本宣科，沒有自己的思路，或者沒有結合自己所學的某一門專業知識進行講解；后來一部分學生整理資料和制作PPT的能力都有所提高，能夠充分運用之前所學課程的相關知識，以實例等方式生動講解問題，使得學生對課堂的專注度有所提高，活躍了課堂氣氛。同時，教師適時和恰當的評價，捕捉到學生的亮點，講解的學生就會很有成就感，從而形成良好的生生、師生的互動氛圍。

項目式的互動教學能讓學生發揮各自所長，更好地將所學專業知識有機結合起來，如步進電動機脈沖分配電路的設計項目，對單片機比較感興趣的學生，則了解到基于單片機的實現原理并完成硬件電路和軟件程序；有一部分學生前期參加了學校的各級創新項目，積累了不少實際工程設計經驗，對EDA技術或嵌入式系統等新技術有一些了解，他們就構建了基于FPGA和單片機相結合的脈沖分配系統。

在本課程的教學中，采用多種互動式教學模式，再結合一些虛擬仿真軟件[7]，既形成了“理論+實踐”“虛擬+現實”“課內+課外”的全方位教學體系，也打破了傳統的以傳授知識為主的教學模式，為學生提供了一個親自參與、形象直觀的交互環境，尊重學生的主體意識，為學生思考、探索和創新提供了巨大的空間。

5 結語

本文結合課程教學內容特點，探討互動式教學方法在數控技術課程中的應用情況。實踐表明，采用有效的互動教學方法，對激發學生參與課程學習的積極性與主動性有很大幫助，更對提升學生創新能力和綜合素質都具有重要的實踐意義。

參考文獻

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