《数控加工工艺与编程》运用任务驱动教学法的研究与实践

李 红

（湛江市技师学院 广东 湛江 524037）

《数控加工工艺与编程》运用任务驱动教学法的研究与实践

李 红

（湛江市技师学院 广东 湛江 524037）

分析了《数控加工工艺与编程》课程的教学目标与教学现状，介绍了任务驱动教学法在该课程的教学应用实践过程，从任务设计、任务组织实施及任务的总结评价等方面探讨了任务驱动教学法在数控加工工艺与编程课程教学中激发学生学习兴趣、增强学生职业能力培养的作用。

任务驱动教学法；数加工艺；教学实践

现代教学方法有很多种，每一种方法都有其自身的特点和适用范围，其中任务驱动教学法是职业教育中与能力培养密切相关的现代教学方法。它的核心是学习者围绕任务展开学习，以任务的完成结果检验来总结学习过程，改变学习者的学习状态，使学习者主动建构探究、实践、思考、运用、解决的学习体系。笔者所探讨的是任务驱动教学法在《数控加工工艺与编程》课程教学中的运用。

运用任务驱动教学法的必要性

《数控加工工艺与编程》是数控技术应用专业学生的一门主要专业课程，既属于专业理论课范畴，又具有很强的实践性。该课程目标旨在培养学生具备数控加工岗位所需的操作技能与技术应用能力，侧重点为学生数控加工工艺设计与编程的能力。其具体要求如下：（1）掌握数控加工工艺的基本知识；（2）熟悉数控加工工艺方法及特点，初步具备制定中等复杂程度零件的数控加工工艺与程序及解决生产中一般工艺问题的能力；（3）锻炼和培养学生创新与职业拓展所需的基础能力。在传统的教学模式下，即便是采用一体化教学方法，《数控加工工艺与编程》的内容也常常是理论课和实践课分开或者是分成理论课和实训课两段，理论课教学在传统的课室里施教，只是比过去增加了多媒体教学，实践课教学对实操技能的传授往往停留在模仿的层面上，学生只是被动地吸收教师传授的方法。这样的教学模式，学生普遍反映理论课堂是按教材学工艺，学生会感到枯燥乏味、理解困难；实训课堂是照葫芦画瓢学加工机械，重复且兴趣索然。缺乏对学生工艺意识的培养、灵活运用工艺知识能力的培养，特别是缺乏根据图样要求完成加工工艺方案设计及寻求最佳工艺方案能力的培养，学生对职业技能掌握不够牢固、职业能力明显不足。造成学生毕业后难以适应企业工作岗位要求，甚至在面对企业招聘面试中并不复杂的图纸也手足无措，不能正确制定加工方案，无法独立完成工件的加工。

这样的教学现状若运用建立在建构主义学习理论基础之上的任务驱动教学法可以得到很大的改观。根据建构主义学习理论，学习者的学习活动必须与任务或问题相结合，以探索问题来引导和维持学习者的学习兴趣和动机，创建真实的教学环境，让学习者拥有学习主动权，带着真实的任务进入学习的全过程。可见，任务驱动的教学思想是“学以致用、以用带学”，落实到数控加工工艺与编程课程的教学中，就是遵循应用型技术人才教育的循序渐进规律，将课程教学目标、教学内容用从简单到复杂、从一般到特殊、从单一到综合的一系列“加工任务”来体现。学生通过应用学习资源，进行自主探索和互动协作来完成“任务”，并在此过程中理解数控加工工艺的知识、学会工艺方案的设计，掌握程序的编制方法。由于强烈的问题动机驱动，学生的求知欲得以提升，学习的积极性、主动性加强，伴随着一个个“任务”完成，学生有满足感、成就感，也就逐步形成一个感知心智活动的良性循环，教学效果良好。

运用任务驱动教学法的过程

任务设计 任务驱动教学法的首要环节是设计任务，任务设计的质量直接关系到教学目的的达到与否。一个好的任务要有明确的目标和要求、操作性好并且注意解决问题的多元化。每个任务中涉及的知识点不宜过多，任务的规模不宜过大，这样才有利于学生学习、掌握。笔者任教《数控加工工艺与编程》课程的任务设计主要遵循以下三个原则：第一，以数控操作工国家职业标准中应知的数控加工知识和应会的操作技能标准为依据。第二，在与书本知识紧密结合的同时有一定的思考空间，让学生既能运用所学的知识，又可以自主创新。第三，注意与其他课程的关联与整合。例如，设计该课程的数控车削部分总任务是使学生掌握回转体零件的车削加工工艺方案设计及程序编制方法，分任务则为从易到难、层层递进的相应零件的工艺方案设计与编程。表1为笔者设计的其中一个分任务页。

表1 《数控加工工艺与编程》课程任务表

任务的组织实施 首先以案例引导任务的呈现。一个任务的完成，必然涉及一些专业知识和基本原理。为了引导学生探索获取这些知识与原理的方法和途径，可在任务呈现给学生之前，先将一个已完成的任务作为模板展示。通过展示让学生全面了解任务的目标、完成任务的途径、方法及评价考核要点等。这样，既可以增强学生完成任务的自信心，激发学生的兴趣，唤起学生参与到任务活动中来的热情，又能将实施任务所必需的知识、技能用案例的形式巧妙地进行传授。由于学生是带着任务来的，所以求知的主动性、积极性高涨，教师在展示过程中采用启发式、问答式、讨论式等多种形式，介绍获取相关知识点的方式方法。如笔者在学生实施“螺纹轴的工艺方案设计与编程”任务之前，向他们展示一个已完成的内螺纹套车削工艺方案及手工编制的程序，并提示该任务中用到G71、G70、G92、G76代码的应用范围、格式与各程序字的含义在教材或机床操作手册中可以查到；对于螺纹轴的加工工艺方案设计方法，考虑到学生在前面的学习中已完成实心轴工艺方案设计及G01、G90等代码的编程运用，可指出影响数控加工工艺方案的主要因素（见图1）。再引导学生对照这些因素，从教材 《数控加工工艺学》、《数控加工速查手册》及其他专业书籍中查阅相关知识、常用方法及有关参数服务于任务。其次，创建交互式学习情境。改变教师讲、学生听的传统模式，创建以任务为主线、学生为主体、分组协作的学习情境。将以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式新理念；将再现式教学转变为探究式学习，使学生处于积极的学习状态，让每一位学生都能根据自己对任务项的理解，运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题。为此，笔者是对任教班级的学生进行分组（一般3～5人为一组），每组对应一个任务难度相近的零件图（各图的结构形状与加工要求相似），由组员共同分析计算、查阅资料，合作完成该零件的加工工艺方案设计与加工过程，教师在整个过程中，只是给予引导与帮助。

图1 影响数控加工工艺方案的主要因素图

任务的总结评价 任务完成之后的总结评价是任务驱动教学法中必不可少的重要环节。第一是评价内容，评价内容有工艺方案与程序的正确、合理、效率等方面，也有学生个人在实施任务过程中的参与程度、合作精神等方面的综合评定。如前述的“螺纹轴的工艺方案设计与编程”任务，笔者组织学生用2学时进行了总结评价。例如，针对有的小组采用G92代码编制螺纹轴的加工程序，而有的小组则采用 G76代码编制程序，笔者在总结时列表进行了对比（见表2）。

表2 G92与G76的比较表

1.从代码G92或G76的F字（螺纹导程）与G90的F字（进给速度）的含义不同，为学生总结螺纹形成、螺纹车削的原理，然后延伸至普通车床与数控车床螺纹加工的传动途径的比较——普通车床：主轴→主轴箱→挂轮箱→进给箱→纵向长丝杠→螺母→溜板箱→刀架；数控车床：主轴→主轴脉冲发生器→数控装置→步进电机→纵向长丝杠→螺母→溜板箱→刀架，直至数控机床的结构和数控机床加工原理的分析等等，完成了数控加工的系统性认识，拓展了任务的效应。

2.评价的方式方法。笔者组织的任务评价是由学生自评、互评及教师点评所组成，评价采用“答辩、评比”的方式。首先各组随机抽取一位学生作为答辩手讲述本组的工艺设计方案及编程思路，如自述本组在完成 “螺纹轴的工艺方案设计与编程”任务时如何计算螺纹各尺寸、怎样安排走刀路线与进刀方式、切削用量的取值依据是什么、螺纹切削G代码的选择理由及编程说明等。之所以随机抽取学生作为小组的答辩手，一是为了促使人人参与任务的实施，让每一位学生都能从中了解工艺方案设计、学会工艺方案设计与编程方法；二是让同组的学生在完成任务的过程中，养成互助互动、共同进步的协作精神和良好情操，以契合机械化装备齐全的现代技术密集型企业对员工的团结协调品质的要求。然后，由其他组各选派一名学生代表和教师共同组织成评委，就所述方案进行提问、评比、打分。这种评价方式对活跃课堂气氛、调动学生积极性非常有效。评分记录见表3。

表3 评分记录表

3.评价的提升作用。由于数控机床加工工艺的应用具有很大的灵活性，对同一个问题，在工艺设计上可能有多种方案，程序编制也有多条路径，必须根据不同的条件，具体问题具体分析，灵活运用理论知识，才能得出最佳工艺方案。因此，教师可借助总结评价这个环节，将学生在完成任务过程中收获的感性的、零散的知识提升为理性的、系统的、完整的认识，对于培养学生综合应用能力，以适应职业岗位中的各种工艺情况能起到画龙点睛的作用。而采用答辩、比较、评议的形式评价学生完成的工艺方案及程序编制的过程，则能对学生的大脑皮层形成强烈的刺激，使所学的工艺知识、编程方法能在脑海中留下更深刻的印象，有利于学生在实际加工中“举一反三”。

运用任务驱动教学法的注意事项

第一，任务设计应符合学生循序渐进的认知原则，避免造成学生的畏难心理。如《数控加工工艺与编程》课程的前期任务是以了解数控加工工艺知识、工艺方案设计的基本方法为主，之后逐渐增加任务的难度。为了充实“任务库”，笔者除以教学内容与教学进度来设计对应的“任务”外，还将收集到的企业加工图纸及校内生产中心承接的外加工零件图等进行教学加工形成“任务”。所有任务的共同点与学生学过的课程相衔接，不超出他们已掌握的知识技能体系，让学生通过自身的努力及同学间的协作能按时完成任务，也就是说学生“跳起来能摘到桃子”，这样才是合适的任务设计。

第二，用来作为模板展示给学生的任务，最好是上届学生的优级作业，应含有与新任务相同的要素，通过它导出新任务。任务的开展及完成后的讲评，均可安排在数车仿真课室进行。由于仿真软件不存在安全问题，学生可以大胆地、独立地进行学习和练习，通过与仿真场景的交互，体验到接近于真实场景的感觉。之中穿插生产现场的教学观摩，通过“上电”、“回零”等简单操作，既可调动学生的积极性，消除神秘感，又可对加工过程增加感性认识。对数控机床结构部分的讲解，也可将传统的挂图制作成多媒体课件来演示，既直观，又容易接受，可提高学生的学习兴趣及效率。如果任务的开展及完成后的讲评是安排在一体化课时进行，则可用实际加工来验证各组学生完成的任务。

任务驱动教学法使学生在“做中学”、“学中做”，通过完成任务的过程学习到新的知识与技能，课堂氛围活跃、学生求知欲望提升，他们的积极性和主动性也得到了充分的发挥。同时，具有针对性、实用性的任务型学习方法，能让学生学习数控工艺与编程的过程与职业岗位工作过程保持一致，提高学生处理和解决实际问题的能力，未来学生在工作岗位上进行短时间的适应，就能在企业中胜任数控加工工作。

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G712

A

1672-5727（2012）08-0108-03

李红（1961—），女，江西南康人，湛江市技师学院数控技术系讲师，研究方向为数控加工技术与数控维修技术教学及校企合作。