基于翻轉(zhuǎn)課堂的數(shù)控線切割技術(shù)教學(xué)模式新探

閆華軍 馬世博 劉玉忠 王偉 魯素玲

摘? 要：采用基于藍(lán)墨云平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，建立以學(xué)生為主體、老師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。學(xué)生以任務(wù)為目標(biāo)，課前自主地學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)中積極交流、探討，在老師引導(dǎo)下，深入理解問(wèn)題。在實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)展線切割加工過(guò)程仿真模擬，學(xué)生學(xué)習(xí)模擬技巧并優(yōu)化加工路徑，形成3B程序;操作線切割機(jī)床，加工合格制件。該教學(xué)模式能夠有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高其理論水平和實(shí)踐應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng);數(shù)控加工;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)平臺(tái);教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：閆華軍，博士，河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要研究方向?yàn)橄冗M(jìn)材料成型技術(shù)及應(yīng)用;馬世博、劉玉忠、王偉、魯素玲，河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。（河北 石家莊 050018）

基金項(xiàng)目：本文系河北科技大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2018-YB010，2016-YB004）、河北省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目“材料成型及控制工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”和“注塑成型工藝過(guò)程及典型缺陷分析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”、河北省專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：KCJSZ2018070）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1671-0568（2019）12-0049-02

數(shù)控線切割是“模具制造工藝”課程中一種特種加工技術(shù)，主要涉及線切割原理、線切割分類、加工工藝、工藝參數(shù)特點(diǎn)、編程方法、線切割設(shè)備組成、設(shè)備操作方法等，是理論和實(shí)踐結(jié)合非常緊密一塊內(nèi)容，由于知識(shí)要點(diǎn)多、內(nèi)容散、原理很抽象、影響因素以及影響規(guī)律復(fù)雜，一直以來(lái)學(xué)生都認(rèn)為該部分內(nèi)容非常難學(xué)。由于線切割設(shè)備比較便宜，學(xué)校購(gòu)置線切割設(shè)備比較容易，而且線切割可加工復(fù)雜輪廓制件，其應(yīng)用比較廣泛，因此機(jī)械類專業(yè)大多開(kāi)展線切割技術(shù)內(nèi)容，便于學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐操作，而進(jìn)行線切割加工制造是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力、加強(qiáng)理論與實(shí)踐結(jié)合的重要途徑。

一、高校傳統(tǒng)課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是教師為主體的教學(xué)方法，教師和學(xué)生在教學(xué)中的地位，用“老師是演員、學(xué)生是觀眾”這個(gè)比喻非常恰當(dāng)。教師作為“演員”，要提前設(shè)計(jì)課程內(nèi)容、板書(shū)位置、多媒體制作、各環(huán)節(jié)安排等等，上課開(kāi)始后，教師要把提前設(shè)計(jì)的內(nèi)容、授課方法都展示出來(lái)，站在講臺(tái)上對(duì)著枯燥的書(shū)本講解非常抽象的知識(shí)，采用板書(shū)和多媒體等教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)著課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。近幾年來(lái)，雖然多媒體教學(xué)方法的應(yīng)用，在很大程度上能夠幫助學(xué)生形象地理解內(nèi)容，但是這種傳統(tǒng)的講課方式過(guò)于死板，教師的灌輸式講課方式不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，學(xué)生稍微有些不專心就跟不上教師的節(jié)奏，也來(lái)不及思考不懂的問(wèn)題。教師按照教學(xué)進(jìn)度，忙著把一節(jié)課新的知識(shí)內(nèi)容講完，很少能空出多余時(shí)間讓學(xué)生思考和討論，教師雖然想盡辦法把內(nèi)容講清楚，板書(shū)寫(xiě)得很有條理，但學(xué)生的聽(tīng)課效果很差。

高校傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，學(xué)生只負(fù)責(zé)“聽(tīng)課”，教師按照設(shè)定的節(jié)奏講課，學(xué)生遇到不理解的、沒(méi)興趣的也只能堅(jiān)持，這種傳統(tǒng)教學(xué)方法不能很好地把學(xué)生注意力吸引過(guò)來(lái)，教學(xué)方式一直是以滿堂灌輸為主，學(xué)生上課不愿聽(tīng)課。據(jù)調(diào)查，越來(lái)越多的學(xué)生反映對(duì)聽(tīng)課沒(méi)有興趣。傳統(tǒng)教學(xué)方法的考核方式是試卷考核，試卷出的題目都是老師重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容，方式也很固定。大多數(shù)學(xué)生平時(shí)沒(méi)有認(rèn)真聽(tīng)課，但只要在結(jié)課前一個(gè)月，通過(guò)各種方式了解一下老師的重要內(nèi)容，根據(jù)自己整理或者同學(xué)整理的“考試寶典”，死記硬背，考試時(shí)大多能夠輕松通過(guò)考核。上述情況顯示，目前的課堂教學(xué)模式和考核方式已經(jīng)嚴(yán)重限制了高校老師的教學(xué)水平和教學(xué)效果，因此高校教學(xué)模式需要大膽革新，改變“老師教、學(xué)生學(xué)”的固定模式，建立新的“以學(xué)生為主體、老師為主導(dǎo)”的教學(xué)新模式，通過(guò)先進(jìn)的教學(xué)方法，吸引學(xué)生興趣，讓學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過(guò)程，主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的理解和掌握。[1]

二、基于翻轉(zhuǎn)課堂的課堂教學(xué)模式流程

翻轉(zhuǎn)課堂是一種改變“老師教、學(xué)生學(xué)”固定模式的一種新型教學(xué)模式。采用先進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂的形式，老師提前布置任務(wù)和要求，把學(xué)習(xí)需要的資料共享在在線平臺(tái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)突破了課堂授課的時(shí)空限制，學(xué)習(xí)知識(shí)由課堂內(nèi)轉(zhuǎn)變到課堂外，學(xué)習(xí)時(shí)間也不再統(tǒng)一，學(xué)生可以自由進(jìn)入在線平臺(tái)學(xué)習(xí)，根據(jù)自身情況，自行選擇合適的學(xué)習(xí)方式開(kāi)展學(xué)習(xí)，老師主要以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求為目標(biāo)，為學(xué)生學(xué)習(xí)服務(wù)，起到引導(dǎo)、輔助、解答、配合的作用。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，以知識(shí)點(diǎn)為基本單元，讓學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，充分共享在線課堂中優(yōu)秀資源。翻轉(zhuǎn)課堂分為兩個(gè)主要階段，課堂外自學(xué)階段和課堂內(nèi)交流階段。

在課堂外自學(xué)階段，學(xué)生獲得任務(wù)、進(jìn)行自學(xué)的階段。學(xué)生通過(guò)在線平臺(tái)和共享的優(yōu)質(zhì)資料自主進(jìn)行學(xué)習(xí)，既是導(dǎo)演，又是演員，他們自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方向、學(xué)習(xí)次數(shù)，提出學(xué)習(xí)問(wèn)題。對(duì)于數(shù)控線切割內(nèi)容，老師可以選擇合適的教學(xué)平臺(tái)，比如選用在線課堂、藍(lán)墨云班課等教學(xué)平臺(tái)，把任務(wù)和教學(xué)資料都發(fā)布在學(xué)習(xí)平臺(tái)。老師可以把線切割原理、線切割工藝、參數(shù)影響、編程講解、加工實(shí)例等知識(shí)點(diǎn)制作成知識(shí)文件，發(fā)布到平臺(tái)上，這些知識(shí)點(diǎn)采用圖形、視頻、語(yǔ)音講解等方式形象地展示內(nèi)容，學(xué)生們學(xué)習(xí)起來(lái)更加靈活方便。老師還可以在平臺(tái)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也可以在平臺(tái)交流區(qū)與學(xué)生互動(dòng)答疑。該階段學(xué)生可以對(duì)知識(shí)有初步了解，增加了趣味性，學(xué)生們?cè)敢庵鲃?dòng)學(xué)習(xí)。

在課堂內(nèi)交流階段，學(xué)生對(duì)知識(shí)深入理解，認(rèn)識(shí)上升高度。課堂上老師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，學(xué)生提出問(wèn)題，把對(duì)線切割各部分知識(shí)的理解和疑問(wèn)提出來(lái)，學(xué)生之間積極討論，達(dá)到對(duì)該知識(shí)點(diǎn)深入全面的認(rèn)識(shí)。上課過(guò)程就是學(xué)生對(duì)知識(shí)深入理解、解決疑問(wèn)、提升認(rèn)識(shí)的過(guò)程，老師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)討論與交流，進(jìn)行疑難問(wèn)題解答，開(kāi)展一對(duì)一輔導(dǎo)，使學(xué)生準(zhǔn)確有效地掌握知識(shí)內(nèi)容。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有效地提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索、積極思考，提升了他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。教學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法改變了教與學(xué)的關(guān)系，該模式下學(xué)生主動(dòng)學(xué)，老師主動(dòng)配合，并根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行答疑，查漏補(bǔ)缺。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法是先進(jìn)教育的方向，可以做到因材施教，讓學(xué)生以自己為主體，積極主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過(guò)程，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

三、數(shù)控線切割實(shí)踐環(huán)節(jié)的建立及實(shí)施

數(shù)控線切割實(shí)踐部分也是很重要環(huán)節(jié)，在先進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生掌握了理論知識(shí)，為實(shí)踐開(kāi)展打好基礎(chǔ)。實(shí)踐部分包括開(kāi)展線切割加工過(guò)程仿真模擬和實(shí)際機(jī)床操作兩項(xiàng)實(shí)踐內(nèi)容。

線切割加工過(guò)程仿真模擬是學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐過(guò)程的環(huán)節(jié)，老師教導(dǎo)學(xué)生采用先進(jìn)的軟件進(jìn)行線切割加工過(guò)程，該軟件是一種虛擬仿真加工過(guò)程的工具，運(yùn)用模擬軟件，學(xué)生可以規(guī)劃工藝路線、設(shè)置刀具參數(shù)或工藝參數(shù)，生成加工軌跡，模擬加工過(guò)程。學(xué)生可以自行繪制圖形、編寫(xiě)程序、完成模擬設(shè)置和模擬練習(xí)。[2]學(xué)生還可以學(xué)習(xí)如何打孔、穿絲、實(shí)現(xiàn)加工等，虛擬過(guò)程模擬實(shí)際加工過(guò)程，實(shí)現(xiàn)有效對(duì)接。目前市場(chǎng)上有的線切割加工仿真軟件，如CAXA或Camworks，他們操作都比較簡(jiǎn)單，學(xué)生通過(guò)繪制切割的二維平面輪廓，選擇工藝參數(shù)，設(shè)定穿絲點(diǎn)、切入方式、切入點(diǎn)、回退點(diǎn)等，生成加工軌跡。仿真軟件還可以模擬鉬絲運(yùn)行軌跡，學(xué)生從中可以觀察穿絲點(diǎn)、切入方式、切入點(diǎn)選取是否合適，形成的軌跡是否合理，通過(guò)設(shè)置修改參數(shù)，優(yōu)化加工路徑，最終生成3B程序。學(xué)生分析驗(yàn)證程序，能夠增進(jìn)對(duì)程序加工編制的認(rèn)識(shí)。課堂學(xué)習(xí)中學(xué)生合作完成作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的深度理解。

在老師指導(dǎo)下，正確操作數(shù)控線切割機(jī)床，設(shè)置脈沖、間隙、電流、電壓等參數(shù)，穿絲、輸入3B程序，搖動(dòng)手輪將電極絲輕碰工件，出現(xiàn)火花后，反向退出1mm左右，確定加工起點(diǎn)位置，最后點(diǎn)擊開(kāi)始加工按鈕開(kāi)始切割工件，加工結(jié)束后，取出工件，將其清洗。讓學(xué)生人人參與到實(shí)際操作中，邊學(xué)邊做，激發(fā)學(xué)生思考問(wèn)題。[3]

參考文獻(xiàn)：

[1] 龐曉旭，韓建海，邱明，等.基于多樣化教學(xué)的控制工程基礎(chǔ)教學(xué)改革探討[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2018，（12）： 89-91.

[2] 羅根云，徐紹娟. 數(shù)控仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)中的思考[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2015，（12）：362-364.

[3] 劉春玲，閆瑞濤，周忠寶，等.數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的探討[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2018，（11）： 65.

責(zé)任編輯? 陳? 玲