信息化教學在高職《數(shù)控編程與加工》中的應用初探
——以凹腔零件的自動編程與加工為例

李琳琳 胡雙喜 周 雄

信息化教學在高職《數(shù)控編程與加工》中的應用初探
——以凹腔零件的自動編程與加工為例

李琳琳 胡雙喜 周 雄

（湖北科技職業(yè)學院，湖北 武漢 430074）

科學技術的迅速發(fā)展給高職教學帶來了機遇和挑戰(zhàn)，將信息化與課堂教學有機融合可以大大提高教學質(zhì)量和教學效果。通過對高職《數(shù)控編程與加工》課程實施信息化教學改革，從設計思路、實施過程以及取得效果等方面，闡述信息化教學在該課程的應用，提高了學生的學習主動性和興趣，學習效率得到了較大提高。

信息化教學;高職;數(shù)控加工與編程;應用

一、信息化教學是高職教育發(fā)展趨勢之一

《國務院關于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》和《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確要求，信息技術與教育教學要融合發(fā)展。提高信息化水平，就要依托信息技術營造信息化的教學環(huán)境，促進教學理念、教學模式和教學內(nèi)容改革，從而推進信息技術在日常教學中的深入、廣泛應用，逐步實現(xiàn)所有專業(yè)的優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源全覆蓋，適應信息時代對培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需求。

面向未來培養(yǎng)高素質(zhì)人才，教師能力是關鍵。目前很多高職院校特別注重教師的信息化教學能力培養(yǎng),將教師信息技術應用能力納入教師培訓必修學時(學分)。以湖北科技職業(yè)學院為例，學校每年對教師進行信息化技能培訓，將能力提升與學科教學培訓緊密結(jié)合，有針對性地開展以深度融合信息技術為特點的課例和教學法的學習。教師利用信息技術開展學情分析與個性化教學，增強了教師在信息化環(huán)境下創(chuàng)新教育教學的能力。

二、高職《數(shù)控加工與編程》教學現(xiàn)狀

《數(shù)控加工與編程》是高職機械專業(yè)大二學生的專業(yè)基礎課，安排在第三學期，主要以手動編程為主，自動編程則安排在第四學期進行，后續(xù)的實訓課則分別在三、四學期的學期末進行。從課程安排上來看，比較分散。從授課內(nèi)容來看，需要掌握的知識點多且抽象不容易理解，又由于理論課和實訓課分開執(zhí)行，會出現(xiàn)理論學完練習實操時，命令記不住、知識掌握不牢固等問題。對于教師來說，特別是實訓教師，需要反復講授之前學到的理論知識。從教學方式來看，該課程依舊采用傳統(tǒng)的授課方式，授課形式單一，以教師講解為主，教學呈現(xiàn)的方式只有課件和講授，無法喚起學生學習的熱情；學生被動接受教師傳遞的知識，心理上不情愿，因而知識不被吸收和消化，上課聽不懂，越不懂越抗拒上課，因而教學成果不佳。

如何找到有效的教學方式吸引學生的眼球，使其注意力集中在教學內(nèi)容上，提高其學習的興趣？如何變被動學習為主動學習，使課堂以學生為主體？如何使得學生較好的吸收教學內(nèi)容和知識點，得到良好的教學成果，從而為今后工作奠定基礎？這些問題需要每一位教師用心思考。

三、信息化教學在《數(shù)控編程與加工》中的教學設計思路

為解決上述問題，湖北科技職業(yè)學院機電學院對該課程進行了課程改革，采用信息化手段進行模塊化教學，實現(xiàn)理論、仿真、加工一體化，教學過程中學生作為教學的主體，主動預習、分析、討論，獨立解決問題，教師整合學生所有表現(xiàn)并及時給予評價。以教材《UGNX8.5建模與加工項目式教程》中的“凹腔零件的加工”課程為例，授課對象為機械設計制造專業(yè)二年級學生，由于之前他們已經(jīng)學習并掌握了數(shù)控加工操作基本知識、UG輔助制造相關知識，因此本單元以典型凹腔零件的加工為例學習型腔類零件基于UG自動編程及加工操作，共計4學時。通過分析這些學生的特點是喜歡動手操作，喜歡互聯(lián)網(wǎng)平臺溝通、但缺乏職業(yè)素養(yǎng)、解決問題能力差，工作態(tài)度不嚴謹，教師在課堂上引入多元的信息化元素，使教學環(huán)節(jié)更加生動，為課堂氣氛增加色彩，同時更好的激發(fā)了學生的學習興趣和增強了實踐動手能力。

本單元教學要求學生通過完成凹腔零件的加工，可以正確制定凹腔類零件的加工工藝方案、掌握型腔銑各加工工序的創(chuàng)建、掌握生成刀軌、生成加工程序、操作銑床完成零件加工。根據(jù)以上分析，從而確定本單元的教學目標包括：知識目標、技能目標、素養(yǎng)目標。具體如表1所示。

表1 教學目標一覽表

根據(jù)教學目標確定本單元的教學重難點分別如表2所示：

表2 教學重難點

在教學策略上，通過運用信息化手段，將課堂拓展為課前、課中和課后學習。其中課中學習又包括：任務導入明方案（10分鐘）、電子手冊選參數(shù)（15分鐘）、UG軟件編程與后處理（25分鐘）、仿真加工校程序（40分鐘）、真實加工練技能（40分鐘）、成品分析做點評（50分鐘）6個環(huán)節(jié)。通過微課、電子工藝手冊、三維動畫、程序仿真軟件，虛擬加工仿真軟件、掌上管家監(jiān)控軟件等信息化手段，逐層破解重難點，引導學生完成工藝參數(shù)選擇、自動編程、虛擬仿真加工任務，從而順利完成實操加工。

同時,依據(jù)學生的能力特長和個性特征，課前將學生分為工藝分析組，UG編程組和機床加工組進行學習和討論，課中再從3大組中抽取兩名同學組成若干6人制小組完成課上6個環(huán)節(jié)。從而充分發(fā)揮學生優(yōu)勢，提高學生的自信和學習積極性。

四、信息化教學在《數(shù)控編程與加工》中的教學設計實施過程

以型腔類零件基于UG自動編程及加工操作為例,實施過程如下：

（一）課前探索

課前，教師通過云班課發(fā)布任務：下節(jié)課我們要在理虛實一體化的實訓中心完成一批凹腔零件的設計與加工，請大家學習老師上傳的微課和三維動畫，進行預習并完成相應測驗。之后學生進入云班課，自學微課和課件，并通過三維動畫了解該零件的加工步驟，完成課前測試，如圖1所示。同時學生根據(jù)自身特長分成工藝分析組，UG編程組和機床加工組3大課前任務組，分別圍繞工藝方法、自動編程、實操注意事項等方面進行學習討論，完成教師的分組測試并做相關總結(jié)報告，上傳平臺，以備課上分享。教師則根據(jù)每位學生的預習情況和3大任務組的報告，進行課前評價，掌握學生的難點問題，以便進一步優(yōu)化并即時調(diào)整教學設計。

圖1 課前任務書

（二）課中學習

1.任務導入明方案（10分鐘）

首先教師展示本次課的教學任務，然后請課前工藝分析組上臺展示加工的方案。展示完后，師生互動積極討論，之后教師對工藝組及同學討論結(jié)果作點評，同時在教師機上運用動畫進一步明確其加工方案。信息化手段動畫的使用，破解了傳統(tǒng)教學中紙上談兵的抽象加工方案，破解了教學的難點問題：工序的確定。隨后要求學生以新的小組為單位編制該零件的工藝卡片。如圖2所示。

圖2 動畫與工藝卡片

2.電子手冊選參數(shù)（15分鐘）

傳統(tǒng)加工中的刀具選擇、切削三要素，需要結(jié)合實際經(jīng)驗并查找機械手冊。由于學生缺乏實際加工經(jīng)驗，而選取參數(shù)的原理較難理解。所謂我們運用電子機械工藝手冊，通過刀具零件的材料、學校機床的設備等要素，查找推薦值。再結(jié)合老師的講解，逐步掌握選取參數(shù)的要領，從而確定主軸轉(zhuǎn)速、切削3要素等加工參數(shù)。之后要求學生進一步完善工藝卡片。通過這些步驟，較好地解決了學生確定加工參數(shù)的難題。

學生已經(jīng)學到了加工腔體零件的方法和要領，接下來教師通過云班課在線測試，檢測學生需要的工藝知識，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學生測試結(jié)果正確率接近90%，基本掌握了教學內(nèi)容。如圖3所示。

圖3 電子工藝手冊與在線測試

3.UG軟件編程與后處理（25分鐘）

要求學生根據(jù)之前制定的工藝卡片，編寫程序。由于傳統(tǒng)的手工編程對于形狀復雜的零件，程序繁瑣，編程量大，且對于曲面類零件甚至無法手動編程。對于此次的凹腔零件采用UG軟件CAM計算機輔助制造功能來編制并生成加工程序，方便快捷。此環(huán)節(jié)首先請課前UG編程組的同學，分享UG建模和編程的流程和步驟。師生共同探討后，各小組開始運用UG軟件，編制并生成加工程序。信息化手段UG軟件的運用，解決了學生編程困難的問題，解決了數(shù)控刀軌的生成和刀軌仿真驗證的問題，更符合現(xiàn)代智能制造的發(fā)展方向。

4.仿真加工校程序（40分鐘）

數(shù)控加工零件的編制程序是否正確，直接加工可能造成機床碰撞，刀具撞壞等安全隱患。因此教師組織各小組學生將生成的程序，通過斯沃仿真軟件進行仿真加工模擬，在校正程序的同時，進一步規(guī)范了學生的操作，降低加工操作的失誤。如果仿真軟件界面出現(xiàn)錯誤信息，教師則組織每組學生進行討論思考，一方面學生可參考教師事先錄制好的更正各種錯誤的微課，或者將問題拍照上傳到班級討論區(qū)共同解答，另一方面教師回放錯誤問題，控屏演示講解，保證所有同學的程序通過仿真驗證，從而解決了教學重點。

隨后教師對各小組在此環(huán)節(jié)的表現(xiàn)進行評價，給予表現(xiàn)優(yōu)異的學生加分獎勵，有效激發(fā)了學生的積極性，增強了團隊合作意識。

5.真實加工練技能（40分鐘）

學生進入實訓車間，教師請課前機床加工組，分享課前準備的安全教育和職業(yè)素養(yǎng)教育知識。教師點評后各小組開始操作，通過對刀，裝夾，運用已調(diào)整好的程序進行加工，途中遇到問題可隨時查看微課輔助操作。教師一方面巡回指導，一方面通過掌上管家軟件，實時掌握學生各組狀態(tài)，解決了傳統(tǒng)的教師無法對每組的學生進行實時指導問題。加工完畢后，學生檢測零件尺寸，填寫工藝測量報告，清理現(xiàn)場，并拍照后上傳平臺。如圖4所示。

圖4 加工后的成品

6.成品分析做點評（50分鐘）

教師對比小組加工結(jié)果，引導學生討論加工參數(shù)對零件精度的影響。借助掌上管家錄制的典型問題錄像，點評真實加工的問題。同時上傳優(yōu)秀小組的加工視頻，加分點贊，如圖5所示。隨后教師對各小組進行在線評價，學生清掃現(xiàn)場。

圖5 掌上管家錄制的視頻

（三）課后鞏固

教師要求學生進入云班課完成課后習題，并預習下次課的內(nèi)容。

最后，教師整合課前課中課后評分，包括軟件打分、學生互評、教師評分，并納入課程考核，表現(xiàn)優(yōu)異的同學授予“工匠能手”稱號。

五、信息化教學取得的成效

（一）教學效果

1.信息化手段的應用，使教學內(nèi)容呈現(xiàn)直觀，突破了零件加工工藝方法選擇的教學難點；使教學過程層層遞進，加強了學生對機床規(guī)范操作的教學重點的掌握。

2.云課堂網(wǎng)站后臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，學生課件學習情況、作業(yè)提交、活躍度和課后反饋情況效果良好，課程任務完成度也有顯著提升，教學效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)課堂教學，如圖6所示。

圖6 云課堂統(tǒng)計的考勤和作業(yè)情況

（二）教學特色

1.課前將學生根據(jù)優(yōu)勢分成任務不同的小組，充分開展自主學習優(yōu)勢，課中再次分組，實現(xiàn)學生能力互補，培養(yǎng)協(xié)助探究，小組合作的能力。

2.任務驅(qū)動，小組協(xié)作，理虛實一體化的教學方法，較好解決了復雜零件加工的教學難度大等問題。

3.課前自主學習、課中互動學習當眾分享的方式讓學生成為學習的主體，提升了學生自主學習和自主解決問題能力。

六、信息化教學對我們提出的要求

（一）教師

為學生服務，上好每一堂課，這是每個老師選擇教師職業(yè)的初心。真真正正地靜下心來思考如何以學生為主體，設計讓他們喜歡、符合他們習慣、對他們有用有效的教學，使知識變?yōu)榻窈笊娴募寄埽瑸樯鐣蛧曳眨@是教師職業(yè)生涯最高的境界。如今的95后學生是跟隨信息時代長大，教師如何將他們從“低頭族”變?yōu)椤疤ь^族”，是對教師的一個挑戰(zhàn)[1]。在這個互聯(lián)網(wǎng)+的時代，教師需要提高信息化教學技能，用現(xiàn)代信息技術武裝自己的課堂，充分利用信息化工具調(diào)動學生的學習熱情和學習的渴望，讓學生覺得和老師之間沒有“代溝”，愿意向老師請教學習。

（二）學校

學校做為學生主要學習和生活的地方，應加大教學資源特別是信息化教學資源的投資。以湖北科技職業(yè)學院為例，目前已經(jīng)實現(xiàn)了校園無線網(wǎng)絡全覆蓋，擁有數(shù)量充足、功能完備的多媒體教室、理實一體化實訓室，并且建設了高質(zhì)量的專業(yè)教學資源庫。今后會進一步增添更多的信息化教學平臺和資源。

（三）社會

教育行政主管部門應加大對學校信息化教學資源建設的政策和經(jīng)費支持，進一步促進教學資源共享，同時拓展收集更多的信息來源。社會企業(yè)特別是校企合作單位應幫助學校建設更多的具有企業(yè)案例性質(zhì)的信息化教學資源，為培養(yǎng)社會人才出一份力。只有學校、社會、政府部門等多方面共同參與，才能構(gòu)建科學、優(yōu)質(zhì)的信息化課程資源和平臺。

結(jié)束語

總之，信息化教學更注重采用現(xiàn)代的教學技術為學生創(chuàng)造優(yōu)良的學習渠道，將教學內(nèi)容更加生動地展示給學生[2]。以學生為主體，不斷創(chuàng)新教學方式方法，用生動活潑的教學模式激發(fā)學生主動參與課堂，同時使數(shù)控類教學內(nèi)容更加豐富飽滿，學生興趣、學習效率大大提高，師生普遍反映效果良好。

[1].魏燕,夏斌.高職教師信息化教學能力提升要求培訓策略研究[J].江蘇科技信息,2017,6(17)：78-79.

[2].蘇曼.高職院校信息化教學存在的問題及解決對策[J].絲路視野,2017(12)：122.

Application of Information Teaching in"NC Programming and Processing"in Higher Vocational Education——Taking the Automatic Programming and Processing of Cavity Parts of as an Example

LI Lin-lin,HU Shuang-xi,ZHOU Xiong
(Hubei Vocational College of Science and Technology,Wuhan,Hubei 430074)

The rapid development of science and technology has brought opportunities and challenges to higher vocational teaching,and the organic integration of informatization and classroom teaching can greatly improve the teaching quality and teaching effect.Through the implementation of information teaching reform in the course of"NC programming and processing"in higher vocational education,this paper expounds the application of information teaching in the curriculum from the aspects of design ideas,implementation process and effect,and it improves the students'learning initiative and interest.Efficiency has been greatly improved.

information teaching;higher vocational education;NC processing and programming;application

G642.45

A

1008—7427（2017）06—0036—04

2017-07-30

李琳琳（1986—），女，河北邯鄲人，碩士，湖北科技職業(yè)學院機電工程學院教師，研究方向：機械設計制造、CAD/CAM、高職教育教學。

郝 銳）