视频数字化实训教学设备改造与应用实践研究

陈冰+查维康

【摘 要】以数控机床实训为例，对视频监控系统应用于数控实训教学设备上的改造、应用开展实践探究，构建视频数字化实训教学设备改造框架，并对视频数字化实训教学设备改造后的教学功能、研究功能、经济适用性等进行研究。

【关键词】视频实训教学设备改造实践研究

一、职业学校实训教学存在的问题

目前职业学校通过示范校建设、品牌专业建设和实训基地建设，在专业师资、课程结构、实训设备特别是理实一体化教室的配置方面已逐步具备了实施项目教学的条件。但我们也发现校内实训基地在设备的数量和先进性上虽然有了很大改观，但教学的功能还有待改善。以数控机床的实训为例，数控机床的操作演示教学仍然是教师一边操作一边讲解，学生观摩操作过程。这样的实训教学，存在以下几个问题：一是教师操作的细节和机床加工的细节学生看不清，教学效果不理想；二是外围的学生学习状况教师不了解，课堂管理难兼顾；三是学生以教师为中心拥挤在机床的周围，存在安全隐患。如何解决这种教与学的现状，我们从视频监控系统中得到启发，将视频监控系统应用于数控机床实训教学，在设备上进行改造，以提高数控机床教学性功能，初步构建了视频数字化实训教学设备改造框架。

二、视频数字化实训设备的改造框架

视频数字化实训设备的改造框架，就是在实训设备的操作及运转的关键教学工位点加装摄像机，通过多屏显卡（或视频分配器），将各教学工位的实时视频经由计算机进行处理并投影，服务于教学的需要。视频数字化实训教学设备改造框架示意图（见图1）。

图1视频数字化实训教学设备改造框架示意图

以数控车床的教学为例，第一个摄像机安装在数控车床加工区，用于拍摄刀具切削过程的影像；第二个摄像机也安装在数控车床加工区，用于拍摄机床加工区主轴与刀架相对运动过程的影像；在操控面板上方加装第三个摄像头，用于拍摄面板操作影像。将三个摄像头的视频信号经过多屏显卡（或视频分配器）传输到计算机。数控车床实训教学过程中，一位实训指导教师在数控车床上进行加工操作演示，另一位实训主讲教师在理实一体化教室（或教学岛）对计算机中加工操作步骤、刀具切削过程，工件与刀具的相对运动三路视频进行分屏、切换，通过投影对学生进行详细的同步讲解、评价。

三、视频数字化实训设备的实现功能

（一）视频数字化实训设备的教学性功能

1.教学环节可控

使用视频数字化实训设备教学，彻底改变了传统的低效实训教学。在理实一体化教室（或教学岛）内，每一位学生都能通过视频投影对指导教师的操作过程和加工细节行全面观察，每一个教学环节都交待得很清晰，需要时还能反复播放进行学习。

2.课堂管理可控

使用视频数字化实训设备教学，教师再也不用担心外围学生是否看得见、是否认真听，学生全部坐在理实一体化教室（或讲学岛），两位教师分工明确，一位操作演示，一位进行讲解，课堂管理有序。学生操作训练时，也可通过视频来加强对操作过程的管理。

3.操作安全可控

使用视频数字化实训设备教学，实训加工区与理实一体化教室（或教学岛）一般用透明的钢化玻璃强分隔开。实训指导教师操作是在实训加工区的机床上进行操作，而学生是在理实一体化教室（或教学岛）观察视频并听取实训主讲教师讲解的。即使是学生在多人同机操作练习时，也可以一人操作其他同学在理实一体化教室（或教学岛）观察视频，实训操作更加安全可靠。

（二）视频数字化实训设备的研究性功能

1.视频数字化实训设备具有教学实施的研究功能

视频数字化实训设备不仅仅能提供某工种的专业实训，也可以用来进行相关课程研究性学习，如在数控车床的加工过程中，刀具切削过程和切屑的形成过程就可以用在金属材料、切削原理、刀具等多门专业课程的研究性学习中。

2.视频数字化实训设备具有教学评价的研究功能

视频数字化实训具备更加开放的研究功能。教师既可以通过视频数字化实训设备进行教学，也可以将视频进行同步录像以数字化资料的形式进行存储，作为教学资料开展教学研究。有条件的学校还可以将同类实训设备都进行视频数字化改造，通过局域网开展远程教学管理、评价。

3.视频数字化实训设备具有教师行为的研究功能

视频数字化实训设备除了应用于课堂教学的研究，在教师课堂行为、仪态等研究，同题异构公开课的研究方面，都可以通过视频数字化录像的对比、重播、慢放等功能来实现。对不同录像资源的剪辑还可以制作出高质量的教学视频资源。

（三）视频数字化实训设备改造的经济性功能

视频数字化实训设备改造不但适用于数控机床，也同样适用于大多数专业工种的实训，像机电类、数控类、汽修类、建筑类、化工类等等。特别是部分学校在实训基地建设过程中即使没有理实一体化教室，也可以通过视频数字化实训教学设备改造来改善实训教学的条件。摄像机工位点数根据相关工种及需要实现的功能而定，改造灵活。视频数字化实训设备改造所需要的设备主要有工业摄像头、多屏显卡（或视频分配器）、电脑、投影仪等通用设备，市场上容易购买，改造成本也不高（见表1）。

目前，视频数字化实训设备的改造在江苏昆山、连云港等地进行了一些实践性应用与探究，对数控类的实训设备进行部分改造已取得了非常明显的效果。我们将进一步拓展、延伸视频数字化实训教学设备改造的思路，实现校内实训基地设备的联网、实时监控及信息采集，通过联网结合视频监控及信息采集，形成对生产现场及设备运行状态、设备运行参数和设备现场环境的实时了解，构建可以在校园网上任意一个经过授权的计算机终端查看生产现场设备运行状态的数字化工厂。

本文为江苏省教育科学规划办“十二五”规划2013年度职教重点自筹课题“基于课程综合化的中职机械加工技能课程的研究”成果之一。

【摘 要】以数控机床实训为例，对视频监控系统应用于数控实训教学设备上的改造、应用开展实践探究，构建视频数字化实训教学设备改造框架，并对视频数字化实训教学设备改造后的教学功能、研究功能、经济适用性等进行研究。

【关键词】视频实训教学设备改造实践研究

一、职业学校实训教学存在的问题

目前职业学校通过示范校建设、品牌专业建设和实训基地建设，在专业师资、课程结构、实训设备特别是理实一体化教室的配置方面已逐步具备了实施项目教学的条件。但我们也发现校内实训基地在设备的数量和先进性上虽然有了很大改观，但教学的功能还有待改善。以数控机床的实训为例，数控机床的操作演示教学仍然是教师一边操作一边讲解，学生观摩操作过程。这样的实训教学，存在以下几个问题：一是教师操作的细节和机床加工的细节学生看不清，教学效果不理想；二是外围的学生学习状况教师不了解，课堂管理难兼顾；三是学生以教师为中心拥挤在机床的周围，存在安全隐患。如何解决这种教与学的现状，我们从视频监控系统中得到启发，将视频监控系统应用于数控机床实训教学，在设备上进行改造，以提高数控机床教学性功能，初步构建了视频数字化实训教学设备改造框架。

二、视频数字化实训设备的改造框架

视频数字化实训设备的改造框架，就是在实训设备的操作及运转的关键教学工位点加装摄像机，通过多屏显卡（或视频分配器），将各教学工位的实时视频经由计算机进行处理并投影，服务于教学的需要。视频数字化实训教学设备改造框架示意图（见图1）。

图1视频数字化实训教学设备改造框架示意图

以数控车床的教学为例，第一个摄像机安装在数控车床加工区，用于拍摄刀具切削过程的影像；第二个摄像机也安装在数控车床加工区，用于拍摄机床加工区主轴与刀架相对运动过程的影像；在操控面板上方加装第三个摄像头，用于拍摄面板操作影像。将三个摄像头的视频信号经过多屏显卡（或视频分配器）传输到计算机。数控车床实训教学过程中，一位实训指导教师在数控车床上进行加工操作演示，另一位实训主讲教师在理实一体化教室（或教学岛）对计算机中加工操作步骤、刀具切削过程，工件与刀具的相对运动三路视频进行分屏、切换，通过投影对学生进行详细的同步讲解、评价。

三、视频数字化实训设备的实现功能

（一）视频数字化实训设备的教学性功能

1.教学环节可控

使用视频数字化实训设备教学，彻底改变了传统的低效实训教学。在理实一体化教室（或教学岛）内，每一位学生都能通过视频投影对指导教师的操作过程和加工细节行全面观察，每一个教学环节都交待得很清晰，需要时还能反复播放进行学习。

2.课堂管理可控

使用视频数字化实训设备教学，教师再也不用担心外围学生是否看得见、是否认真听，学生全部坐在理实一体化教室（或讲学岛），两位教师分工明确，一位操作演示，一位进行讲解，课堂管理有序。学生操作训练时，也可通过视频来加强对操作过程的管理。

3.操作安全可控

使用视频数字化实训设备教学，实训加工区与理实一体化教室（或教学岛）一般用透明的钢化玻璃强分隔开。实训指导教师操作是在实训加工区的机床上进行操作，而学生是在理实一体化教室（或教学岛）观察视频并听取实训主讲教师讲解的。即使是学生在多人同机操作练习时，也可以一人操作其他同学在理实一体化教室（或教学岛）观察视频，实训操作更加安全可靠。

（二）视频数字化实训设备的研究性功能

1.视频数字化实训设备具有教学实施的研究功能

视频数字化实训设备不仅仅能提供某工种的专业实训，也可以用来进行相关课程研究性学习，如在数控车床的加工过程中，刀具切削过程和切屑的形成过程就可以用在金属材料、切削原理、刀具等多门专业课程的研究性学习中。

2.视频数字化实训设备具有教学评价的研究功能

视频数字化实训具备更加开放的研究功能。教师既可以通过视频数字化实训设备进行教学，也可以将视频进行同步录像以数字化资料的形式进行存储，作为教学资料开展教学研究。有条件的学校还可以将同类实训设备都进行视频数字化改造，通过局域网开展远程教学管理、评价。

3.视频数字化实训设备具有教师行为的研究功能

视频数字化实训设备除了应用于课堂教学的研究，在教师课堂行为、仪态等研究，同题异构公开课的研究方面，都可以通过视频数字化录像的对比、重播、慢放等功能来实现。对不同录像资源的剪辑还可以制作出高质量的教学视频资源。

（三）视频数字化实训设备改造的经济性功能

视频数字化实训设备改造不但适用于数控机床，也同样适用于大多数专业工种的实训，像机电类、数控类、汽修类、建筑类、化工类等等。特别是部分学校在实训基地建设过程中即使没有理实一体化教室，也可以通过视频数字化实训教学设备改造来改善实训教学的条件。摄像机工位点数根据相关工种及需要实现的功能而定，改造灵活。视频数字化实训设备改造所需要的设备主要有工业摄像头、多屏显卡（或视频分配器）、电脑、投影仪等通用设备，市场上容易购买，改造成本也不高（见表1）。

目前，视频数字化实训设备的改造在江苏昆山、连云港等地进行了一些实践性应用与探究，对数控类的实训设备进行部分改造已取得了非常明显的效果。我们将进一步拓展、延伸视频数字化实训教学设备改造的思路，实现校内实训基地设备的联网、实时监控及信息采集，通过联网结合视频监控及信息采集，形成对生产现场及设备运行状态、设备运行参数和设备现场环境的实时了解，构建可以在校园网上任意一个经过授权的计算机终端查看生产现场设备运行状态的数字化工厂。

本文为江苏省教育科学规划办“十二五”规划2013年度职教重点自筹课题“基于课程综合化的中职机械加工技能课程的研究”成果之一。

【摘 要】以数控机床实训为例，对视频监控系统应用于数控实训教学设备上的改造、应用开展实践探究，构建视频数字化实训教学设备改造框架，并对视频数字化实训教学设备改造后的教学功能、研究功能、经济适用性等进行研究。

【关键词】视频实训教学设备改造实践研究

一、职业学校实训教学存在的问题

目前职业学校通过示范校建设、品牌专业建设和实训基地建设，在专业师资、课程结构、实训设备特别是理实一体化教室的配置方面已逐步具备了实施项目教学的条件。但我们也发现校内实训基地在设备的数量和先进性上虽然有了很大改观，但教学的功能还有待改善。以数控机床的实训为例，数控机床的操作演示教学仍然是教师一边操作一边讲解，学生观摩操作过程。这样的实训教学，存在以下几个问题：一是教师操作的细节和机床加工的细节学生看不清，教学效果不理想；二是外围的学生学习状况教师不了解，课堂管理难兼顾；三是学生以教师为中心拥挤在机床的周围，存在安全隐患。如何解决这种教与学的现状，我们从视频监控系统中得到启发，将视频监控系统应用于数控机床实训教学，在设备上进行改造，以提高数控机床教学性功能，初步构建了视频数字化实训教学设备改造框架。

二、视频数字化实训设备的改造框架

视频数字化实训设备的改造框架，就是在实训设备的操作及运转的关键教学工位点加装摄像机，通过多屏显卡（或视频分配器），将各教学工位的实时视频经由计算机进行处理并投影，服务于教学的需要。视频数字化实训教学设备改造框架示意图（见图1）。

图1视频数字化实训教学设备改造框架示意图

以数控车床的教学为例，第一个摄像机安装在数控车床加工区，用于拍摄刀具切削过程的影像；第二个摄像机也安装在数控车床加工区，用于拍摄机床加工区主轴与刀架相对运动过程的影像；在操控面板上方加装第三个摄像头，用于拍摄面板操作影像。将三个摄像头的视频信号经过多屏显卡（或视频分配器）传输到计算机。数控车床实训教学过程中，一位实训指导教师在数控车床上进行加工操作演示，另一位实训主讲教师在理实一体化教室（或教学岛）对计算机中加工操作步骤、刀具切削过程，工件与刀具的相对运动三路视频进行分屏、切换，通过投影对学生进行详细的同步讲解、评价。

三、视频数字化实训设备的实现功能

（一）视频数字化实训设备的教学性功能

1.教学环节可控

使用视频数字化实训设备教学，彻底改变了传统的低效实训教学。在理实一体化教室（或教学岛）内，每一位学生都能通过视频投影对指导教师的操作过程和加工细节行全面观察，每一个教学环节都交待得很清晰，需要时还能反复播放进行学习。

2.课堂管理可控

使用视频数字化实训设备教学，教师再也不用担心外围学生是否看得见、是否认真听，学生全部坐在理实一体化教室（或讲学岛），两位教师分工明确，一位操作演示，一位进行讲解，课堂管理有序。学生操作训练时，也可通过视频来加强对操作过程的管理。

3.操作安全可控

使用视频数字化实训设备教学，实训加工区与理实一体化教室（或教学岛）一般用透明的钢化玻璃强分隔开。实训指导教师操作是在实训加工区的机床上进行操作，而学生是在理实一体化教室（或教学岛）观察视频并听取实训主讲教师讲解的。即使是学生在多人同机操作练习时，也可以一人操作其他同学在理实一体化教室（或教学岛）观察视频，实训操作更加安全可靠。

（二）视频数字化实训设备的研究性功能

1.视频数字化实训设备具有教学实施的研究功能

视频数字化实训设备不仅仅能提供某工种的专业实训，也可以用来进行相关课程研究性学习，如在数控车床的加工过程中，刀具切削过程和切屑的形成过程就可以用在金属材料、切削原理、刀具等多门专业课程的研究性学习中。

2.视频数字化实训设备具有教学评价的研究功能

视频数字化实训具备更加开放的研究功能。教师既可以通过视频数字化实训设备进行教学，也可以将视频进行同步录像以数字化资料的形式进行存储，作为教学资料开展教学研究。有条件的学校还可以将同类实训设备都进行视频数字化改造，通过局域网开展远程教学管理、评价。

3.视频数字化实训设备具有教师行为的研究功能

视频数字化实训设备除了应用于课堂教学的研究，在教师课堂行为、仪态等研究，同题异构公开课的研究方面，都可以通过视频数字化录像的对比、重播、慢放等功能来实现。对不同录像资源的剪辑还可以制作出高质量的教学视频资源。

（三）视频数字化实训设备改造的经济性功能

视频数字化实训设备改造不但适用于数控机床，也同样适用于大多数专业工种的实训，像机电类、数控类、汽修类、建筑类、化工类等等。特别是部分学校在实训基地建设过程中即使没有理实一体化教室，也可以通过视频数字化实训教学设备改造来改善实训教学的条件。摄像机工位点数根据相关工种及需要实现的功能而定，改造灵活。视频数字化实训设备改造所需要的设备主要有工业摄像头、多屏显卡（或视频分配器）、电脑、投影仪等通用设备，市场上容易购买，改造成本也不高（见表1）。

目前，视频数字化实训设备的改造在江苏昆山、连云港等地进行了一些实践性应用与探究，对数控类的实训设备进行部分改造已取得了非常明显的效果。我们将进一步拓展、延伸视频数字化实训教学设备改造的思路，实现校内实训基地设备的联网、实时监控及信息采集，通过联网结合视频监控及信息采集，形成对生产现场及设备运行状态、设备运行参数和设备现场环境的实时了解，构建可以在校园网上任意一个经过授权的计算机终端查看生产现场设备运行状态的数字化工厂。

本文为江苏省教育科学规划办“十二五”规划2013年度职教重点自筹课题“基于课程综合化的中职机械加工技能课程的研究”成果之一。