數(shù)控加工編程活力課堂教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施

程志青

（上海師范大學(xué)天華學(xué)院人工智能學(xué)院，上海 201815）

0 引言

數(shù)控加工編程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，不同高校根據(jù)學(xué)生學(xué)術(shù)能力及對(duì)學(xué)生的要求不同，采取的教學(xué)方式略有差異。本文在總結(jié)以往本課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，建立了逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)的“活力課堂”模型，并對(duì)該模型的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行剖析，結(jié)合兩輪的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，該模型能夠較大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。

1 傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題分析

1.1 課堂教學(xué)中，學(xué)生的參與性和互動(dòng)性較差

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)一刀切，教師無(wú)限循環(huán)講解，學(xué)生被動(dòng)接受，沒(méi)有充分體現(xiàn)學(xué)生的課堂主體地位。在本門課程的理論教學(xué)過(guò)程中，也存在此類問(wèn)題，學(xué)生積極性不高，作業(yè)完成度不夠，過(guò)分依賴課本，缺少主動(dòng)思考及思辨能力，缺乏對(duì)問(wèn)題的深入探討能力，課堂缺少氣氛和活力。

1.2 過(guò)分重視知識(shí)點(diǎn)的講解，理論聯(lián)系實(shí)際沒(méi)有落到實(shí)處

數(shù)控加工編程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，傳統(tǒng)的教學(xué)中，往往存在理論和實(shí)踐教學(xué)各行其是、各自為營(yíng)的情況。理論教學(xué)以課本及教材為依據(jù)，實(shí)踐教學(xué)則以考級(jí)考證為目標(biāo)，兩者雖理論一致，但實(shí)例和實(shí)踐課題往往不統(tǒng)一。這樣就使得一些基礎(chǔ)較薄弱的同學(xué)產(chǎn)生畏難情緒，上課過(guò)程中的積極性也很難調(diào)動(dòng)。

1.3 對(duì)教學(xué)內(nèi)容的選擇不夠有針對(duì)性

本門課程理論教學(xué)完成后，會(huì)輔以課程實(shí)驗(yàn)及加工實(shí)訓(xùn)，由于實(shí)驗(yàn)室千差萬(wàn)別，數(shù)控機(jī)床的個(gè)體差異也較大，傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容的選擇主要依靠教材，往往不能完全對(duì)應(yīng)每個(gè)學(xué)校的數(shù)控教學(xué)設(shè)施，會(huì)使得學(xué)生在理論課堂中編寫(xiě)的程序在實(shí)際操作中不能實(shí)現(xiàn)的情況。

2 活力課堂教學(xué)模型的建立

為了提高學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，思考問(wèn)題的獨(dú)立性和批判性，同時(shí)為了改變“填鴨式”“一言堂”的教學(xué)模式，學(xué)校層面提出了活力課堂的通用模型。在本課程的活力課堂的教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)本文提出的學(xué)生參與性和互動(dòng)性較弱的問(wèn)題，也建立了本課程的教學(xué)模型（見(jiàn)圖1）。

圖1 本課程活力課堂教學(xué)模型

該模型將課堂劃分為課前、課中、課后和延伸四個(gè)板塊，鼓勵(lì)學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課中提出問(wèn)題、參與討論并回答問(wèn)題，課后引申問(wèn)題，鞏固知識(shí)并進(jìn)行實(shí)操，有余力的同學(xué)可以加入多軸加工實(shí)驗(yàn)班，參加競(jìng)賽，施展能力。

3 將逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)模式引入活力課堂

3.1 逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法的提出

逐級(jí)遞進(jìn)即能力遞進(jìn)，是將一系列的課程作為課程體系，在課程體系中獲得一項(xiàng)或多項(xiàng)能力，實(shí)現(xiàn)最終的創(chuàng)新實(shí)踐能力的要求[1]。而項(xiàng)目教學(xué)法則是以一個(gè)項(xiàng)目為目標(biāo)，在課堂教學(xué)中以學(xué)生為主導(dǎo)，項(xiàng)目為主線，教師為引導(dǎo)的先進(jìn)教育教學(xué)方式[2]。將逐級(jí)遞進(jìn)的模式和項(xiàng)目教學(xué)的方法進(jìn)行融合，將單門課程內(nèi)容（3級(jí)）分解為項(xiàng)目模塊（4級(jí)），再將項(xiàng)目模塊分解為一個(gè)個(gè)的小任務(wù)（5級(jí)）。學(xué)生的學(xué)習(xí)將從任務(wù)開(kāi)始，逐級(jí)遞進(jìn)，最終完成課程總項(xiàng)目，即完成一個(gè)與其他課程相關(guān)的能力。直至與課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)訓(xùn)相融合，完成課程群項(xiàng)目（3級(jí)），最終通過(guò)自主設(shè)計(jì)完成本專業(yè)相關(guān)的綜合項(xiàng)目（1級(jí)），教學(xué)模式設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)模式設(shè)計(jì)

優(yōu)秀的教學(xué)模式是由一系列的教學(xué)方法組合而成的[3]。將逐級(jí)遞進(jìn)的要求和項(xiàng)目化教學(xué)的方式結(jié)合在一起，以行動(dòng)為導(dǎo)向，以能力為目標(biāo)，在本課程原教學(xué)體系的基礎(chǔ)上，將項(xiàng)目任務(wù)或目標(biāo)（5級(jí)）以圖形或問(wèn)題的形式在項(xiàng)目之初即展示給學(xué)生，供學(xué)生提出問(wèn)題并進(jìn)行討論，之后教師在講解知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)組織同學(xué)進(jìn)行引導(dǎo)式的討論，討論提出問(wèn)題并給出可能的解決方案，由教師進(jìn)行總結(jié)，并提出新的問(wèn)題由學(xué)生在課后準(zhǔn)備，之后開(kāi)始新一輪的項(xiàng)目循環(huán)。具體任務(wù)流程如圖3所示。

圖3 本課程逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法的任務(wù)流程

3.2 逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計(jì)

針對(duì)本文提出的理論聯(lián)系實(shí)際不夠，教學(xué)內(nèi)容的選擇不夠有針對(duì)性的問(wèn)題，本次活力課堂在建設(shè)過(guò)程中重新整合內(nèi)容，將具體的零件與教學(xué)任務(wù)相匹配，把教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的組織、設(shè)計(jì)，使教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化，最終以項(xiàng)目的形式推進(jìn)教學(xué)。每個(gè)項(xiàng)目都有明確的任務(wù)和要求，同時(shí)匹配后續(xù)的課程實(shí)驗(yàn)及數(shù)控實(shí)訓(xùn)，最終完成一個(gè)體系的構(gòu)建。

本次教學(xué)過(guò)程中選取了一個(gè)加工難度不大，在普通機(jī)床上學(xué)生曾合作加工過(guò)的平口鉗作為最終的實(shí)訓(xùn)目標(biāo)（3級(jí)），并將其所有的零件拆分，分別作為項(xiàng)目任務(wù)導(dǎo)入理論和實(shí)訓(xùn)的教學(xué)過(guò)程中，從小零件的工藝分析及數(shù)控編程著手，從理論和實(shí)訓(xùn)兩方面整體完成遞進(jìn)目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)部件的裝配，獲得一個(gè)完整的裝配體，具體教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

圖4 逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計(jì)

在單個(gè)的項(xiàng)目任務(wù)的教學(xué)過(guò)程中，首先由任課教師選擇典型的加工零件作為任務(wù)導(dǎo)入，提出問(wèn)題并做引導(dǎo)式發(fā)問(wèn)，之后講述關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，并在理論課堂中進(jìn)行手工程序的編寫(xiě)，在實(shí)驗(yàn)課堂中進(jìn)行軟件仿真及機(jī)床加工，在實(shí)訓(xùn)課堂中進(jìn)行綜合零件的仿真及加工訓(xùn)練，最終由教師和學(xué)生進(jìn)行零件的測(cè)量及工藝評(píng)價(jià)，為后續(xù)的加工進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)積累。具體的流程如圖5所示。

圖5 理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)“三位一體”的教學(xué)模式

3.3 教學(xué)設(shè)計(jì)中活力的體現(xiàn)

將逐級(jí)遞進(jìn)的教學(xué)模式引入活力課堂，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，抓取課前時(shí)間進(jìn)行知識(shí)準(zhǔn)備，使學(xué)生提前對(duì)任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí)；抓緊課堂時(shí)間進(jìn)行任務(wù)實(shí)施，由教師主導(dǎo)進(jìn)行項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)；抓住課后時(shí)間對(duì)課堂的引導(dǎo)式發(fā)問(wèn)進(jìn)行多維評(píng)價(jià)反思。課堂的活力體現(xiàn)在以下四點(diǎn)：

（1）課程群活：逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法，與《機(jī)械設(shè)計(jì)》《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》等課程形成課程群，將學(xué)生的理論認(rèn)知轉(zhuǎn)化到實(shí)踐操作中來(lái)；

（2）體系活：建立教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)“三位一體”的教學(xué)模式，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣；

（3）課堂活：通過(guò)學(xué)生課前的自主探究式學(xué)習(xí)、課堂的合作交流式互動(dòng)、課后的總結(jié)引導(dǎo)式發(fā)問(wèn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)建立超星“學(xué)習(xí)通”網(wǎng)絡(luò)課程并充分利用，使學(xué)生抓取碎片時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，體現(xiàn)課堂活力；

（4）學(xué)生活：利用宇龍仿真系統(tǒng)、SolidCAM等進(jìn)行仿真數(shù)控機(jī)床的模擬加工，進(jìn)行創(chuàng)新性作品設(shè)計(jì)及加工程序編寫(xiě)，參加數(shù)控機(jī)床操作的考級(jí)考證及“數(shù)控技能”大賽等。

4 教學(xué)效果

課程采用逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法的活力課堂的教學(xué)模式后，經(jīng)過(guò)兩年的課程實(shí)踐，課程的卷面成績(jī)得到良好提升，優(yōu)良率上升16個(gè)百分點(diǎn)，不及格率持續(xù)下降，課程結(jié)束后，學(xué)生會(huì)在網(wǎng)絡(luò)課程中對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，教學(xué)模式獲得認(rèn)可。2016級(jí)和2018級(jí)學(xué)生的卷面成績(jī)對(duì)比，如圖6所示。

圖6 逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計(jì)

5 結(jié)語(yǔ)

將逐級(jí)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)法引入活力課堂，能夠讓學(xué)生主動(dòng)思考，主動(dòng)參與，改變了以往“教師講、學(xué)生聽(tīng)”的被動(dòng)教學(xué)模式，提高學(xué)生積極性和能動(dòng)性；這種教學(xué)模式先以行動(dòng)為導(dǎo)向，然后再講述理論的知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)性更強(qiáng)；這種教學(xué)模式以遞進(jìn)的形式體現(xiàn)，知識(shí)點(diǎn)由易到難，階梯性地降低了學(xué)習(xí)難度，同時(shí)有助于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)性掌握；這種教學(xué)模式以項(xiàng)目為主線，教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)融合在“項(xiàng)目”中，更加注重理論聯(lián)系實(shí)際，又可以理論輔助實(shí)際。