基于翻转课堂的数控线切割技术教学模式新探

闫华军 马世博 刘玉忠 王伟 鲁素玲

摘  要：采用基于蓝墨云平台的翻转课堂教学方法，建立以学生为主体、老师为主导的教学模式。学生以任务为目标，课前自主地学习，课堂教学中积极交流、探讨，在老师引导下，深入理解问题。在实践环节开展线切割加工过程仿真模拟，学生学习模拟技巧并优化加工路径，形成3B程序;操作线切割机床，加工合格制件。该教学模式能够有效培养学生自主学习能力，提高其理论水平和实践应用能力。

关键词：任务驱动;数控加工;翻转课堂;教学平台;教学改革

作者简介：闫华军，博士，河北科技大学材料科学与工程学院副教授，主要研究方向为先进材料成型技术及应用;马世博、刘玉忠、王伟、鲁素玲，河北科技大学材料科学与工程学院。（河北 石家庄 050018）

基金项目：本文系河北科技大学教育教学改革研究项目（项目编号：2018-YB010，2016-YB004）、河北省虚拟仿真实验教学项目“材料成型及控制工程专业虚拟仿真实验教学系统”和“注塑成型工艺过程及典型缺陷分析虚拟仿真实验”、河北省专业学位研究生教学案例库建设项目（项目编号：KCJSZ2018070）的研究成果。

中图分类号：G642      文献标识码：A      文章编号：1671-0568（2019）12-0049-02

数控线切割是“模具制造工艺”课程中一种特种加工技术，主要涉及线切割原理、线切割分类、加工工艺、工艺参数特点、编程方法、线切割设备组成、设备操作方法等，是理论和实践结合非常紧密一块内容，由于知识要点多、内容散、原理很抽象、影响因素以及影响规律复杂，一直以来学生都认为该部分内容非常难学。由于线切割设备比较便宜，学校购置线切割设备比较容易，而且线切割可加工复杂轮廓制件，其应用比较广泛，因此机械类专业大多开展线切割技术内容，便于学生开展实践操作，而进行线切割加工制造是培养学生动手操作能力、加强理论与实践结合的重要途径。

一、高校传统课堂教学中存在的问题

传统的课堂教学是教师为主体的教学方法，教师和学生在教学中的地位，用“老师是演员、学生是观众”这个比喻非常恰当。教师作为“演员”，要提前设计课程内容、板书位置、多媒体制作、各环节安排等等，上课开始后，教师要把提前设计的内容、授课方法都展示出来，站在讲台上对着枯燥的书本讲解非常抽象的知识，采用板书和多媒体等教学方式强调着课程的重点和难点。近几年来，虽然多媒体教学方法的应用，在很大程度上能够帮助学生形象地理解内容，但是这种传统的讲课方式过于死板，教师的灌输式讲课方式不能充分调动学生的积极性，学生稍微有些不专心就跟不上教师的节奏，也来不及思考不懂的问题。教师按照教学进度，忙着把一节课新的知识内容讲完，很少能空出多余时间让学生思考和讨论，教师虽然想尽办法把内容讲清楚，板书写得很有条理，但学生的听课效果很差。

高校传统课堂教学中，学生只负责“听课”，教师按照设定的节奏讲课，学生遇到不理解的、没兴趣的也只能坚持，这种传统教学方法不能很好地把学生注意力吸引过来，教学方式一直是以满堂灌输为主，学生上课不愿听课。据调查，越来越多的学生反映对听课没有兴趣。传统教学方法的考核方式是试卷考核，试卷出的题目都是老师重点强调的内容，方式也很固定。大多数学生平时没有认真听课，但只要在结课前一个月，通过各种方式了解一下老师的重要内容，根据自己整理或者同学整理的“考试宝典”，死记硬背，考试时大多能够轻松通过考核。上述情况显示，目前的课堂教学模式和考核方式已经严重限制了高校老师的教学水平和教学效果，因此高校教学模式需要大胆革新，改变“老师教、学生学”的固定模式，建立新的“以学生为主体、老师为主导”的教学新模式，通过先进的教学方法，吸引学生兴趣，让学生主动参与教学过程，主动学习知识内容，实现对知识的理解和掌握。[1]

二、基于翻转课堂的课堂教学模式流程

翻转课堂是一种改变“老师教、学生学”固定模式的一种新型教学模式。采用先进的翻转课堂的形式，老师提前布置任务和要求，把学习需要的资料共享在在线平台，学生的学习突破了课堂授课的时空限制，学习知识由课堂内转变到课堂外，学习时间也不再统一，学生可以自由进入在线平臺学习，根据自身情况，自行选择合适的学习方式开展学习，老师主要以满足学生学习需求为目标，为学生学习服务，起到引导、辅助、解答、配合的作用。翻转课堂教学方法，以知识点为基本单元，让学生主动参与教学活动，充分共享在线课堂中优秀资源。翻转课堂分为两个主要阶段，课堂外自学阶段和课堂内交流阶段。

在课堂外自学阶段，学生获得任务、进行自学的阶段。学生通过在线平台和共享的优质资料自主进行学习，既是导演，又是演员，他们自主选择学习内容、学习方向、学习次数，提出学习问题。对于数控线切割内容，老师可以选择合适的教学平台，比如选用在线课堂、蓝墨云班课等教学平台，把任务和教学资料都发布在学习平台。老师可以把线切割原理、线切割工艺、参数影响、编程讲解、加工实例等知识点制作成知识文件，发布到平台上，这些知识点采用图形、视频、语音讲解等方式形象地展示内容，学生们学习起来更加灵活方便。老师还可以在平台监控学生的学习情况，也可以在平台交流区与学生互动答疑。该阶段学生可以对知识有初步了解，增加了趣味性，学生们愿意主动学习。

在课堂内交流阶段，学生对知识深入理解，认识上升高度。课堂上老师引导学生进行讨论，学生提出问题，把对线切割各部分知识的理解和疑问提出来，学生之间积极讨论，达到对该知识点深入全面的认识。上课过程就是学生对知识深入理解、解决疑问、提升认识的过程，老师引导学生进行知识讨论与交流，进行疑难问题解答，开展一对一辅导，使学生准确有效地掌握知识内容。翻转课堂教学模式有效地提高了课堂教学质量，激发学生主动探索、积极思考，提升了他们的创新思维和创新能力。教学经验表明，翻转课堂教学方法改变了教与学的关系，该模式下学生主动学，老师主动配合，并根据学生学习情况进行答疑，查漏补缺。翻转课堂教学法是先进教育的方向，可以做到因材施教，让学生以自己为主体，积极主动地参与学习过程，从而达到良好的教学效果。

三、数控线切割实践环节的建立及实施

数控线切割实践部分也是很重要环节，在先进翻转课堂教学模式下，学生掌握了理论知识，为实践开展打好基础。实践部分包括开展线切割加工过程仿真模拟和实际机床操作两项实践内容。

线切割加工过程仿真模拟是学生开展实践过程的环节，老师教导学生采用先进的软件进行线切割加工过程，该软件是一种虚拟仿真加工过程的工具，运用模拟软件，学生可以规划工艺路线、设置刀具参数或工艺参数，生成加工轨迹，模拟加工过程。学生可以自行绘制图形、编写程序、完成模拟设置和模拟练习。[2]学生还可以学习如何打孔、穿丝、实现加工等，虚拟过程模拟实际加工过程，实现有效对接。目前市场上有的线切割加工仿真软件，如CAXA或Camworks，他们操作都比较简单，学生通过绘制切割的二维平面轮廓，选择工艺参数，设定穿丝点、切入方式、切入点、回退点等，生成加工轨迹。仿真软件还可以模拟钼丝运行轨迹，学生从中可以观察穿丝点、切入方式、切入点选取是否合适，形成的轨迹是否合理，通过设置修改参数，优化加工路径，最终生成3B程序。学生分析验证程序，能够增进对程序加工编制的认识。课堂学习中学生合作完成作业，实现对知识的深度理解。

在老师指导下，正确操作数控线切割机床，设置脉冲、间隙、电流、电压等参数，穿丝、输入3B程序，摇动手轮将电极丝轻碰工件，出现火花后，反向退出1mm左右，确定加工起点位置，最后点击开始加工按钮开始切割工件，加工结束后，取出工件，将其清洗。让学生人人参与到实际操作中，边学边做，激发学生思考问题。[3]

参考文献：

[1] 庞晓旭，韩建海，邱明，等.基于多样化教学的控制工程基础教学改革探讨[J].中国教育技术装备，2018，（12）： 89-91.

[2] 罗根云，徐绍娟. 数控仿真软件应用于教学中的思考[J].技术与市场，2015，（12）：362-364.

[3] 刘春玲，闫瑞涛，周忠宝，等.数控加工实训教学改革的探讨[J].农机使用与维修，2018，（11）： 65.

责任编辑  陈  玲