“钳工平面锉削”信息化教学设计案例

2018-05-24史银花张丽华

镇江高专学报 2018年2期

史银花，童国，张丽华

(江苏联合职业技术学院镇江分院机电工程系，江苏镇江 212016)

1 教学设计背景

为推动职业教育教学改革创新，提高教师教育技术应用能力和信息化教学水平，促进信息技术在教育教学中的广泛应用，由教育部主办，教育部职成司、教师司、信推办、工信部人教司和承办省教育厅共同组织了全国职业院校信息化教学大赛(《教育部办公厅关于举办2017年全国职业院校信息化教学大赛的通知》(教职成厅函〔2017〕34号))。该赛事是考核教师信息化教学水平的国家级赛事，始办于2010年，成果丰硕。调查显示，赛后90%的教师能推广、应用大赛作品和成果，坚持开展信息化教学，78%的参赛教师在经验介绍、讲授公开课、组建信息化教学团队等方面发挥了带头作用[1]。

笔者以钳工实训中指定课题“平面锉削”为例，采用多种信息化教学手段精心设计平面锉削的实训教学内容，充分调动学生学习的积极性，帮助学生缩短技能形成时间[2]。

1.1 教材分析

“钳工加工工艺与技能训练”是数控技术应用专业的核心课程。根据中等职业学校专业教学标准和岗位职业能力要求，课程初级实训内容包括划线、锯削、锉削等5项技术。本课为项目三中的任务二平面锉削，传统实训课时为30学时。

1.2 学情分析

授课对象为数控技术应用专业二年级学生。他们具备基本识图、工艺分析能力，钳工划线、锯削操作和基本检测能力，但钳工操作的规范性、技巧性、精度意识还需进一步提升。

1.3 教学目标

从知识、技能、素质3个方面设定教学目标。知识目标是合理选用锉刀，熟悉平面锉削的基本方法。技能目标是掌握锉削基本操作技能，掌握平面锉削精度的检测及控制方法。素质目标是掌握精加工对钳工成长的重要意义和作用，在生产实习中体会细节决定成败的精神实质，树立大国工匠的远大理想。教学重点为平面锉削的基本技能，教学难点为锉刀平稳度及锉削加工精度的控制。

1.4 教学策略

锉削是钳工实训中初次接触精加工的基本技能，需要长时间的训练和经验积累。学生能在锉削过程中控制好锉刀的平稳度及锉削量，就可以避免因反复错误操作而浪费时间和精力[3]。为此，自主开发了锉刀平稳监测装置，帮助学生纠正错误姿势，缩短技能形成时间；自主开发了锉削加工数据平台，帮助学生建立经验模型，缩短经验积累期。同时，采用线上线下混合、体验教学等方法调动学生的积极性，依托网络平台和数字化教学资源，帮助学生逐步达成学习目标。

2 教学设计过程

课前，教师在云班课手机客户端发布学习任务。学生领取任务单，根据学习目标和要求，自主学习锉削安全操作规程、影响表面锉削精度的因素等相关内容，并完成课前测试。期间，师生、生生适时互动，为提高课堂实训效率打好基础。

2.1 任务导入

由视频《“两丝”钳工顾秋亮》展现锉削加工的地位和作用，激励学生树立大国工匠的远大理想，引出学习任务——平面锉削[4]。

2.2 任务分析

播放视频，对锯削和锉削加工的动作姿势、工件表面质量等要素进行对比，两者动作姿势基本一致，但锯削操作时手臂晃动，属粗加工，锉削操作时手臂平稳，属精加工，故锉削的加工表面质量较高。这对于初学者来说具有一定的难度。可以将平面锉削技能分解为锉平表面和精度控制两个阶段，让学生逐步体验成功，建立自信。

2.3 任务实施

2.3.1 锉平表面

1) 环节1：体验锉平。课上，学生有了课前的理论基础，在进行集中安全文明生产教育后，进入任务实施第一阶段——锉平表面。为节省时间和材料，让学生在前期的锯削作品上完成一个表面的锉削，达到图1上的几何公差要求。最初的体验让学生有点手忙脚乱，近90%的学生存在姿势不规范、动作不协调，锉刀端不稳、表面锉不平等现象。

图1 平面锉削基本训练图纸

2) 环节2：分析问题，解决问题。尝试结束后，组织学生分组讨论存在的问题。每组代表汇报时都指向同一个问题：锉刀难以把控，平面很难锉平。这时，抓住学生急于解决问题的心理，引导学生回顾课前自学内容，并利用微视频进一步讲解影响锉削表面精度的4要素——锉刀选用、锉削方法、平面检测和锉削姿势[5]45-68。

3) 环节3：纠正姿势，锉平表面。端平锉刀需要一段时间的训练才能达成，为缩短训练时间，运用锉刀平稳监测装置，如图2所示。利用传感器跟踪监测，锉刀失稳立刻报警，适时监测锉刀的平稳度，记录学生的操作过程。同时，教师通过监测平台查看报警数据，及时了解学生操作情况，帮助他们突破教学的第一个难点——锉平表面。

图2 锉刀平稳监测装置

2.3.2 精度控制

1) 环节1：尝试加工，发现问题。师生共同进入任务实施的第二个阶段：精度控制。在保证几何公差的基础上达到图1上的尺寸公差要求。学生满怀信心地开始了对工件形状和精度的追求。但随着加工的深入，不少学生满头大汗，手足无措。他们使用量具进行检测，发现几何公差和尺寸公差很难同时保证。

2) 环节2：原理分析，精度控制。通过Flash动画分析形位公差和尺寸公差的关联性，学生明白了只关注单一精度的控制，与它相关的其他精度可能超差，进而突破认知局限。演示三维动画，将工件与矩形量块放置在平板上，用百分比取值对比，获得工件综合误差，让学生进一步理解尺寸公差和几何公差转化为平面度控制的原理。分析关联性、转化控制、检测平面度的过程直观形象地展现了加工件精度的控制和检测方法，问题迎刃而解。

3) 环节3：积累经验，提高效率。仅仅掌握精度的控制方法，还不能在规定的时间内锉削出合格的零件，精加工余量的预留、锉削效率的提高等需要一定时间的经验积累。为此，开发锉削加工数据平台，如图3所示。录入操作者信息(如性别、体重等)、工具信息(如锉刀种类、规格等)、工件信息(如材料、加工要求等)3类特征数据，自动生成个性化加工报表，为操作者提供关于锉削余量和锉削次数的合理建议，以减少加工过程中的测量次数，建立属于自己操作能力的初步经验模型，并在实践中不断修正完善，形成个人加工数据档案[6]。数据平台的使用缩短了经验积累期，在保证加工质量的同时，提高了加工效率，突破了教学的第二个难点——精度控制。

图3 锉削加工数据平台

2.3.3 课堂延伸、总结

实践操作完毕，学生整理现场，上交工件。上传作品到云班课，完成自我评价。教师对学生的作品和学习过程进行检查和评价。学生通过云班课全面了解自己的情况，提交学习心得。

2.3.4 任务拓展

将钻模机构中V形块的锉削加工作为课堂学习的拓展内容，如图4所示，为后续课程的学习打好基础。

图4 钻模机构V形块图纸

2.4 任务小结

自主开发的锉刀平稳监测装置缩短了学生技能形成时间，开发的锉削加工数据平台缩短了学生经验积累期，信息化手段的有效使用为学生的精度训练预留了充足的时间。技能难度的分解，零件精度的巧妙控制，网络平台的教学过程管理，微课、微视频等信息化手段的使用，为学生创造了立体、便捷的学习空间。将“大国工匠”融入实训环节，让学生在实训过程中真正明白“千锤百炼”“精益求精”的工匠之术。