信息化教学在高职《数控编程与加工》中的应用初探——以凹腔零件的自动编程与加工为例

李琳琳 胡双喜 周 雄

信息化教学在高职《数控编程与加工》中的应用初探
——以凹腔零件的自动编程与加工为例

李琳琳 胡双喜 周 雄

（湖北科技职业学院，湖北 武汉 430074）

科学技术的迅速发展给高职教学带来了机遇和挑战，将信息化与课堂教学有机融合可以大大提高教学质量和教学效果。通过对高职《数控编程与加工》课程实施信息化教学改革，从设计思路、实施过程以及取得效果等方面，阐述信息化教学在该课程的应用，提高了学生的学习主动性和兴趣，学习效率得到了较大提高。

信息化教学;高职;数控加工与编程;应用

一、信息化教学是高职教育发展趋势之一

《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》和《教育信息化“十三五”规划》明确要求，信息技术与教育教学要融合发展。提高信息化水平，就要依托信息技术营造信息化的教学环境，促进教学理念、教学模式和教学内容改革，从而推进信息技术在日常教学中的深入、广泛应用，逐步实现所有专业的优质数字教育资源全覆盖，适应信息时代对培养高素质人才的需求。

面向未来培养高素质人才，教师能力是关键。目前很多高职院校特别注重教师的信息化教学能力培养,将教师信息技术应用能力纳入教师培训必修学时(学分)。以湖北科技职业学院为例，学校每年对教师进行信息化技能培训，将能力提升与学科教学培训紧密结合，有针对性地开展以深度融合信息技术为特点的课例和教学法的学习。教师利用信息技术开展学情分析与个性化教学，增强了教师在信息化环境下创新教育教学的能力。

二、高职《数控加工与编程》教学现状

《数控加工与编程》是高职机械专业大二学生的专业基础课，安排在第三学期，主要以手动编程为主，自动编程则安排在第四学期进行，后续的实训课则分别在三、四学期的学期末进行。从课程安排上来看，比较分散。从授课内容来看，需要掌握的知识点多且抽象不容易理解，又由于理论课和实训课分开执行，会出现理论学完练习实操时，命令记不住、知识掌握不牢固等问题。对于教师来说，特别是实训教师，需要反复讲授之前学到的理论知识。从教学方式来看，该课程依旧采用传统的授课方式，授课形式单一，以教师讲解为主，教学呈现的方式只有课件和讲授，无法唤起学生学习的热情；学生被动接受教师传递的知识，心理上不情愿，因而知识不被吸收和消化，上课听不懂，越不懂越抗拒上课，因而教学成果不佳。

如何找到有效的教学方式吸引学生的眼球，使其注意力集中在教学内容上，提高其学习的兴趣？如何变被动学习为主动学习，使课堂以学生为主体？如何使得学生较好的吸收教学内容和知识点，得到良好的教学成果，从而为今后工作奠定基础？这些问题需要每一位教师用心思考。

三、信息化教学在《数控编程与加工》中的教学设计思路

为解决上述问题，湖北科技职业学院机电学院对该课程进行了课程改革，采用信息化手段进行模块化教学，实现理论、仿真、加工一体化，教学过程中学生作为教学的主体，主动预习、分析、讨论，独立解决问题，教师整合学生所有表现并及时给予评价。以教材《UGNX8.5建模与加工项目式教程》中的“凹腔零件的加工”课程为例，授课对象为机械设计制造专业二年级学生，由于之前他们已经学习并掌握了数控加工操作基本知识、UG辅助制造相关知识，因此本单元以典型凹腔零件的加工为例学习型腔类零件基于UG自动编程及加工操作，共计4学时。通过分析这些学生的特点是喜欢动手操作，喜欢互联网平台沟通、但缺乏职业素养、解决问题能力差，工作态度不严谨，教师在课堂上引入多元的信息化元素，使教学环节更加生动，为课堂气氛增加色彩，同时更好的激发了学生的学习兴趣和增强了实践动手能力。

本单元教学要求学生通过完成凹腔零件的加工，可以正确制定凹腔类零件的加工工艺方案、掌握型腔铣各加工工序的创建、掌握生成刀轨、生成加工程序、操作铣床完成零件加工。根据以上分析，从而确定本单元的教学目标包括：知识目标、技能目标、素养目标。具体如表1所示。

表1 教学目标一览表

根据教学目标确定本单元的教学重难点分别如表2所示：

表2 教学重难点

在教学策略上，通过运用信息化手段，将课堂拓展为课前、课中和课后学习。其中课中学习又包括：任务导入明方案（10分钟）、电子手册选参数（15分钟）、UG软件编程与后处理（25分钟）、仿真加工校程序（40分钟）、真实加工练技能（40分钟）、成品分析做点评（50分钟）6个环节。通过微课、电子工艺手册、三维动画、程序仿真软件，虚拟加工仿真软件、掌上管家监控软件等信息化手段，逐层破解重难点，引导学生完成工艺参数选择、自动编程、虚拟仿真加工任务，从而顺利完成实操加工。

同时,依据学生的能力特长和个性特征，课前将学生分为工艺分析组，UG编程组和机床加工组进行学习和讨论，课中再从3大组中抽取两名同学组成若干6人制小组完成课上6个环节。从而充分发挥学生优势，提高学生的自信和学习积极性。

四、信息化教学在《数控编程与加工》中的教学设计实施过程

以型腔类零件基于UG自动编程及加工操作为例,实施过程如下：

（一）课前探索

课前，教师通过云班课发布任务：下节课我们要在理虚实一体化的实训中心完成一批凹腔零件的设计与加工，请大家学习老师上传的微课和三维动画，进行预习并完成相应测验。之后学生进入云班课，自学微课和课件，并通过三维动画了解该零件的加工步骤，完成课前测试，如图1所示。同时学生根据自身特长分成工艺分析组，UG编程组和机床加工组3大课前任务组，分别围绕工艺方法、自动编程、实操注意事项等方面进行学习讨论，完成教师的分组测试并做相关总结报告，上传平台，以备课上分享。教师则根据每位学生的预习情况和3大任务组的报告，进行课前评价，掌握学生的难点问题，以便进一步优化并即时调整教学设计。

图1 课前任务书

（二）课中学习

1.任务导入明方案（10分钟）

首先教师展示本次课的教学任务，然后请课前工艺分析组上台展示加工的方案。展示完后，师生互动积极讨论，之后教师对工艺组及同学讨论结果作点评，同时在教师机上运用动画进一步明确其加工方案。信息化手段动画的使用，破解了传统教学中纸上谈兵的抽象加工方案，破解了教学的难点问题：工序的确定。随后要求学生以新的小组为单位编制该零件的工艺卡片。如图2所示。

图2 动画与工艺卡片

2.电子手册选参数（15分钟）

传统加工中的刀具选择、切削三要素，需要结合实际经验并查找机械手册。由于学生缺乏实际加工经验，而选取参数的原理较难理解。所谓我们运用电子机械工艺手册，通过刀具零件的材料、学校机床的设备等要素，查找推荐值。再结合老师的讲解，逐步掌握选取参数的要领，从而确定主轴转速、切削3要素等加工参数。之后要求学生进一步完善工艺卡片。通过这些步骤，较好地解决了学生确定加工参数的难题。

学生已经学到了加工腔体零件的方法和要领，接下来教师通过云班课在线测试，检测学生需要的工艺知识，结果发现学生测试结果正确率接近90%，基本掌握了教学内容。如图3所示。

图3 电子工艺手册与在线测试

3.UG软件编程与后处理（25分钟）

要求学生根据之前制定的工艺卡片，编写程序。由于传统的手工编程对于形状复杂的零件，程序繁琐，编程量大，且对于曲面类零件甚至无法手动编程。对于此次的凹腔零件采用UG软件CAM计算机辅助制造功能来编制并生成加工程序，方便快捷。此环节首先请课前UG编程组的同学，分享UG建模和编程的流程和步骤。师生共同探讨后，各小组开始运用UG软件，编制并生成加工程序。信息化手段UG软件的运用，解决了学生编程困难的问题，解决了数控刀轨的生成和刀轨仿真验证的问题，更符合现代智能制造的发展方向。

4.仿真加工校程序（40分钟）

数控加工零件的编制程序是否正确，直接加工可能造成机床碰撞，刀具撞坏等安全隐患。因此教师组织各小组学生将生成的程序，通过斯沃仿真软件进行仿真加工模拟，在校正程序的同时，进一步规范了学生的操作，降低加工操作的失误。如果仿真软件界面出现错误信息，教师则组织每组学生进行讨论思考，一方面学生可参考教师事先录制好的更正各种错误的微课，或者将问题拍照上传到班级讨论区共同解答，另一方面教师回放错误问题，控屏演示讲解，保证所有同学的程序通过仿真验证，从而解决了教学重点。

随后教师对各小组在此环节的表现进行评价，给予表现优异的学生加分奖励，有效激发了学生的积极性，增强了团队合作意识。

5.真实加工练技能（40分钟）

学生进入实训车间，教师请课前机床加工组，分享课前准备的安全教育和职业素养教育知识。教师点评后各小组开始操作，通过对刀，装夹，运用已调整好的程序进行加工，途中遇到问题可随时查看微课辅助操作。教师一方面巡回指导，一方面通过掌上管家软件，实时掌握学生各组状态，解决了传统的教师无法对每组的学生进行实时指导问题。加工完毕后，学生检测零件尺寸，填写工艺测量报告，清理现场，并拍照后上传平台。如图4所示。

图4 加工后的成品

6.成品分析做点评（50分钟）

教师对比小组加工结果，引导学生讨论加工参数对零件精度的影响。借助掌上管家录制的典型问题录像，点评真实加工的问题。同时上传优秀小组的加工视频，加分点赞，如图5所示。随后教师对各小组进行在线评价，学生清扫现场。

图5 掌上管家录制的视频

（三）课后巩固

教师要求学生进入云班课完成课后习题，并预习下次课的内容。

最后，教师整合课前课中课后评分，包括软件打分、学生互评、教师评分，并纳入课程考核，表现优异的同学授予“工匠能手”称号。

五、信息化教学取得的成效

（一）教学效果

1.信息化手段的应用，使教学内容呈现直观，突破了零件加工工艺方法选择的教学难点；使教学过程层层递进，加强了学生对机床规范操作的教学重点的掌握。

2.云课堂网站后台统计数据显示，学生课件学习情况、作业提交、活跃度和课后反馈情况效果良好，课程任务完成度也有显著提升，教学效果明显优于传统课堂教学，如图6所示。

图6 云课堂统计的考勤和作业情况

（二）教学特色

1.课前将学生根据优势分成任务不同的小组，充分开展自主学习优势，课中再次分组，实现学生能力互补，培养协助探究，小组合作的能力。

2.任务驱动，小组协作，理虚实一体化的教学方法，较好解决了复杂零件加工的教学难度大等问题。

3.课前自主学习、课中互动学习当众分享的方式让学生成为学习的主体，提升了学生自主学习和自主解决问题能力。

六、信息化教学对我们提出的要求

（一）教师

为学生服务，上好每一堂课，这是每个老师选择教师职业的初心。真真正正地静下心来思考如何以学生为主体，设计让他们喜欢、符合他们习惯、对他们有用有效的教学，使知识变为今后生存的技能，为社会和国家服务，这是教师职业生涯最高的境界。如今的95后学生是跟随信息时代长大，教师如何将他们从“低头族”变为“抬头族”，是对教师的一个挑战[1]。在这个互联网+的时代，教师需要提高信息化教学技能，用现代信息技术武装自己的课堂，充分利用信息化工具调动学生的学习热情和学习的渴望，让学生觉得和老师之间没有“代沟”，愿意向老师请教学习。

（二）学校

学校做为学生主要学习和生活的地方，应加大教学资源特别是信息化教学资源的投资。以湖北科技职业学院为例，目前已经实现了校园无线网络全覆盖，拥有数量充足、功能完备的多媒体教室、理实一体化实训室，并且建设了高质量的专业教学资源库。今后会进一步增添更多的信息化教学平台和资源。

（三）社会

教育行政主管部门应加大对学校信息化教学资源建设的政策和经费支持，进一步促进教学资源共享，同时拓展收集更多的信息来源。社会企业特别是校企合作单位应帮助学校建设更多的具有企业案例性质的信息化教学资源，为培养社会人才出一份力。只有学校、社会、政府部门等多方面共同参与，才能构建科学、优质的信息化课程资源和平台。

结束语

总之，信息化教学更注重采用现代的教学技术为学生创造优良的学习渠道，将教学内容更加生动地展示给学生[2]。以学生为主体，不断创新教学方式方法，用生动活泼的教学模式激发学生主动参与课堂，同时使数控类教学内容更加丰富饱满，学生兴趣、学习效率大大提高，师生普遍反映效果良好。

[1].魏燕,夏斌.高职教师信息化教学能力提升要求培训策略研究[J].江苏科技信息,2017,6(17)：78-79.

[2].苏曼.高职院校信息化教学存在的问题及解决对策[J].丝路视野,2017(12)：122.

Application of Information Teaching in"NC Programming and Processing"in Higher Vocational Education——Taking the Automatic Programming and Processing of Cavity Parts of as an Example

LI Lin-lin,HU Shuang-xi,ZHOU Xiong
(Hubei Vocational College of Science and Technology,Wuhan,Hubei 430074)

The rapid development of science and technology has brought opportunities and challenges to higher vocational teaching,and the organic integration of informatization and classroom teaching can greatly improve the teaching quality and teaching effect.Through the implementation of information teaching reform in the course of"NC programming and processing"in higher vocational education,this paper expounds the application of information teaching in the curriculum from the aspects of design ideas,implementation process and effect,and it improves the students'learning initiative and interest.Efficiency has been greatly improved.

information teaching;higher vocational education;NC processing and programming;application

G642.45

A

1008—7427（2017）06—0036—04

2017-07-30

李琳琳（1986—），女，河北邯郸人，硕士，湖北科技职业学院机电工程学院教师，研究方向：机械设计制造、CAD/CAM、高职教育教学。

郝 锐）