高校數控車削實訓教學改革與實踐

李梅 余竹瑪 白廣華

摘 ?要 以三峽大學工程訓練中心的數控加工實訓課程為例，分析總結數控車削加工實訓教學中存在的問題，針對現有問題進行相應的教學改革，并構建基于雨課堂的線上線下混合式實踐教學模式，有效地改善課堂氛圍，促進師生之間的互動，提升教學質量，為實踐類課程的教學改革和發展提供新的思路和方法。

關鍵詞 數控車削加工實訓;混合式實踐教學;創新創業;實訓教學;教學改革

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1671-489X（2021）05-0123-03

0 前言

數控車削加工實訓是一門綜合性的實踐課程，具有實踐性強、多學科交叉、應用范圍廣等特點，對培養學生的動手實踐能力、理論聯系實際及創新思維具有重要意義[1-2]。學生經過前期的機械原理、機械制造工藝、互換性等相關專業基礎課程的學習后，到工程訓練中心進行實訓課程學習，實訓目的是培養學生綜合運用所學知識進行圖紙分析、工藝處理、工藝規程編寫的能力，從而利用數控機床完成零件的實際加工并滿足其加工精度要求。

數控加工實訓是機械專業學生的必修課程，對培養學生的專業實踐能力、知識綜合運用能力的重要性不言而喻。然而，在數控車削加工實訓教學中還存在一些問題，如學生對于機床的對刀原理、走刀路徑理解不透徹，機床操作不熟練，時有撞刀事故發生等。因此，如何激發學生對這門課程的學習興趣和熱情，使學生在實訓中切實提高實踐能力和創新能力，培養高素質的應用型人才，是本課程教學改革的重點內容。傳統的實踐類課程教學改革大多數是從教學方法、實踐平臺建設、師資培訓、信息化教學手段等方面展開研究[3]，很少研究如何將傳統的實踐類課程與線上教學相互融合。因此，筆者在分析當前數控實訓教學存在的問題的基礎上，以三峽大學大學生素質教育中心為例，進行數控車削加工實訓教學改革，并構建基于雨課堂的數控車削加工實訓課程線上線下混合式實踐教學模式。

1 數控車削加工實訓教學存在的問題

教學方式落后 ?數控車削實訓教學主要分為理論知識講解和實訓操作，教學方式以傳統的實訓教學為主，教師占據主導地位，先講理論知識，然后讓學生進行實操訓練。理論知識主要講解機床的機構、工作原理、數控編程指令、操作面板等專業知識，一般都是填鴨式教學。由于數控加工應用性、專業性較強，內容又相對枯燥，雖然根據課程特點制作了生動形象的授課課件，也拍攝了大量的機床圖片和視頻，但是這些手段的應用僅限于課堂講授，且理論講解占用了較多的課堂時間，也在一定程度上縮短了學生的實訓時間，教學效率較低。隨著信息化教學的飛速發展，目前單一的教學手段已不能滿足教學需要，也不利于學生自主學習能力的養成，學生對一些難點知識如對刀、G71指令等理解起來比較費力，課后也沒有有效的學習資料，導致對知識掌握困難，教學效果不理想。

設備和師資不足 ?在實訓操作環節，通常每位指導教師要帶多個學生進行實訓，而且機床的臺套數量有限，無法做到一人一臺機床進行訓練操作，人機比大，實訓效率低;通常十來個學生圍繞在一臺機床前，聽教師講解機床的操作方法，隨后再讓學生一個一個輪流進行模仿操作。這樣的教學方式，通常只有前面的幾個學生看得清機床的實際操作界面，后面的學生看不清，可能由于車間嘈雜的環境，也聽不清楚教師的講解，而且學生排隊等候操作的時間較長，造成實訓學習效率低下。學生的聽課效果不太樂觀，也大大減弱了他們的學習興趣。另外，實訓教學也需要理論知識和實踐經驗相對豐富的教師，但是目前大多數數控教師僅有較豐富的專業理論知識，缺乏企業實踐經驗，教學中所講授給學生的內容與生產實際也不相適應，影響了教學的實用性。

教學內容和實訓材料單一 ?在實訓加工過程中為節約成本，學生所使用的實訓材料都是一些易于加工的塑料、尼龍棒等，但不同的材料加工方法和工藝有很大區別。學生所用的圖紙也都是單個的零件，各零件之間無配合關系，實訓教學時只要按教學進度完成相應零件的加工即可。學生在實訓學習時也沒有統一的實訓指導書，由于機床臺套數不足和學生人數多等，學生也沒有機會自主設計零件進行加工。這些因素在一定程度上挫傷了學生的積極性，限制了學生實踐能力和創新能力的提升。

2 數控車削加工實訓教學改革重點

改變教學模式，創新教學手段 ?傳統的教學模式已不能滿足當前應用型人才培養的要求，因此進行數控實訓課程教學改革是培養數控技術人才的重要舉措[4]。數控實訓教學可結合課程特點，以學生為中心，充分利用現代信息技術，將微課、慕課等現代教學方式與實踐教學有機融合。根據教學大綱和教學目標要求，將安全教育、編程指令、對刀操作、機床操作等內容分解成一個個的知識點，將每個知識點制作成微視頻，然后通過一些在線教學平臺或者微信、釘釘、抖音等方式進行傳播，學生可以通過手機或電腦反復觀看和學習。這種方式可將學生由被動學習者轉變為主動學習者，提高學生參與實訓的積極性。而且對于一些難理解的知識點，教師可以通過邊講解邊演示操作的方式讓學生更直觀地去感受學習。

微視頻的制作可利用實訓中心現有的機床來進行拍攝，真實地錄制實訓中心現有數控機床的操作方法，把機床的一些操作細節進行針對性拍攝和展示。這樣學生觀看起來就更加直觀和具體，可以直接在機床上進行相應的實際操作，解決了實訓教學中教師一對多進行示范操作時學生無法觀看到操作細節和具體操作步驟的問題;而且可以節約大量的課堂教學時間，有效提高教學效率。通過線上學習、討論與線下學習相結合（即學生在網上先學習教師指定的視頻及相關資料，獲得在課堂上所要掌握的內容，然后將學習中不懂的或有疑惑的內容帶到課堂上，教師再組織學生進行集中的討論學習和總結），將傳統的灌輸型學習轉變為學生自主學習，可有效提高學生的自主學習能力，提高學生發現問題、分析問題與解決問題的能力。

改革教學內容，優化教學過程 ?在教學內容設計上，根據教學大綱將教學內容設計成基礎練習、綜合運用、創新設計三個層次。

第一層次：基礎練習。將數控車削實訓教學內容由易到難設計成不同的任務，讓學生從最基本的直線插補指令開始，逐步過渡到循環指令、螺紋加工指令等。學生練習加工的圖紙根據層次逐漸增加難度，掌握所要學習的相關編程指令。練習材料采用塑料件。

第二層次：綜合運用。在第一層次的基礎上，設計一些學生感興趣的小產品，小產品至少包含兩個及以上零件，最終需進行裝配。比如印章、獎杯、金屬筆等工藝品，要制作出來需要學生綜合運用所學知識，選擇合理的加工工藝，然后編寫程序將產品加工出來，還要注意零件相互之間的配合精度;加工材料采用金屬類的材料，還可以運用激光雕刻機制作產品標識，增強學生的學習興趣。將實訓教學內容產品化，以此達到將數控加工實訓與生產實際相結合，提高學生的專業實踐能力。

第三層次：創新設計。讓學生根據實訓中心現有材料自行設計一個小產品，通過數控機床加工出來，然后組織學生進行答辯，介紹自己的產品創意及用途，由學生相互打分，推選最佳創意產品，以此來培養學生的創新能力。同時依據實訓中心實際情況編寫合適的實訓指導書，以幫助學生提高操作技能和編程能力，并精心挑選學習資料做成教學資源庫，供學生自主拓展學習。

在實訓過程中可根據機床數量將學生按照3～4人/臺機床進行分組，整個課程期間每組學生固定不變，組員之間互幫互助，相互督促認真學習。首先通過斯沃仿真軟件熟悉機床操作，然后在軟件上仿真零件加工，以此來驗證程序是否正確。當確定程序無誤后，小組成員一起去機床實操加工零件，每個成員加工一個，所有成員加工完畢后換下一組操作。完成的學生再返回教室在電腦上進行仿真練習。利用仿真軟件既可以讓學生練習機床操作及編程，提高學生機床操作的熟練性，緩解機床臺套數不足的問題，又可以有效提高實訓教學效率。

將創新創業教育融入實訓教學中 ?創新創業教育是建設創新型國家的重要戰略舉措，是深化高等教育教學改革、提高人才培養質量、促進大學生全面發展的重要途徑。積極鼓勵引導學生參加全國大學生工程訓練綜合能力競賽、機械創新設計大賽、“西門子杯”中國智能制造挑戰賽等學科競賽，以賽促學，促進專業課程與創新創業課程的深度融合，進行學生創新創業能力的培養。同時，教師也應與時俱進，時刻關注與課程內容相關的前沿知識、學科發展動態、數控技術發展、智能制造技術等，通過QQ、釘釘或微信等方式將前沿科技成果展示給學生，拓寬學生的視野，促進學生自主學習，增強其信心，使其更好地成為建設創新型國家的主力軍。

3 基于雨課堂構建線上線下混合式實踐教學模式

根據課程教學大綱和教學目標，以學生為主、教師為輔，將課程分為課前線上學習、課中線下實訓、課后線上答疑三個階段，構建課前線上、課中線下、課后上線三位一體的數控車削實訓線上線下混合式教學模式。

課前線上學習內容由數控實訓教研組教師共同制作成微視頻放在雨課堂平臺上，供學生課前自主學習，并針對每個知識點設置相應的練習題幫助學生加以鞏固。學生如有不懂或存在疑惑的地方，直接在線咨詢教師或在平臺留言板上留言，教師總結歸納學生理解不透徹或沒弄懂的知識點。

課中線下實訓，每次課實操之前，授課教師先將本節課教學內容中學生存在的問題集中進行答疑解惑，然后進行相應的實訓教學。這樣可以有效節約課中時間，以便讓學生有更多的時間進行上機操作。

課后教師在線發布學生本節課應完成的作業，并將擴展學習資料上傳至系統平臺供學生學習，減少學生自己查找資料的時間，提高學習效率。學生完成后在線提交作業，教師批改后在線打成績。同時，學生可針對實操過程中遇到的問題或零件加工工藝優化等在課堂上未解決的問題，在線跟教師溝通或留言，教師及時作出回應。

總體來說，教師應根據學生的培養方案及專業實踐類課程的特點和內容選擇合適的教學方式和平臺進行授課，線上授課時應理清知識重難點及知識點之間的前后銜接，為之后的實操練習打下基礎。

4 結論

綜上所述，在實訓教學過程中，教師要以學生為本，尊重學生的個體差異，結合新時代對人才培養的要求，不斷創新教學手段，優化課程設計，及時更新視頻資源庫、教學案例庫;結合現代信息技術等多種教學手段，依托雨課堂線上教學平臺，突破傳統實訓教學中存在的一些重點和難點問題;有效改善課堂氛圍，提高學生參與課程學習的積極性和獲得感，提升教學效率和教學質量。對于實踐類課程，教師可以大膽創新教學手段和模式，將線上線下混合式教學模式與實踐類課程有機融合，推動實踐類課程的教學改革與發展，這對培養時代需求的高素質應用型人才、提高人才培養質量、增強學生創新能力等具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]婁海峰，楊金林，潘翔偉，等.基于項目驅動的數控技術“閉環”實踐教學改革與實踐[J].浙江理工大學學報（社會科學版），2017（6）：577-584.

[2]蘇虹，張國福，孟令威，等.開放式虛實結合的數控車實訓教學研究[J].時代農機，2019（10）：103-104.

[3]李大勝，楊麗，王賢才.基于慕課的《數控技術》混合式教學模式探析[J].武漢輕工大學學報，2020（2）：109-113，119.

[4]王立新，張躍智.智能制造背景下數控技術人才培養研究[J].內燃機與配件，2020（5）：280-281.