中职《数控车床编程与操作》信息化教学实践

文/广州市增城区职业技术学校 罗凤微

中职数控专业《数控车床编程与操作》课程的目的是使学生掌握金属材料加工的基础知识和基本技能，了解现代工业生产的运作方式；掌握数控车削加工的操作技能，了解产品生产过程，培养学生严谨、认真、踏实、勤奋的学习精神和工作作风，提高学生的专业素质和职业能力。但是很多学校的《数控车床编程与操作》由于教学时间、实训设备等原因，往往教学效果比较差。为此笔者借助现代信息技术，开展了数控专业课程信息化教学研究，把信息化教学资源和教学手段融合起来，实现优质数控机床产业资源共享，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

一、《数控车床编程与操作》信息化教学及特点

《数控车床编程与操作》信息化教学是以工学结合的理念为指导，借助信息化技术和手段，建立在线开放课程、项目化教材、数字化资源，实现教与学的充分结合，学习内容和工作任务的一体化。《数控车床编程与操作》信息化课程的教学模式主要是“项目任务驱动教学方法、信息化技术教学手段”教学，形成“教、学、做”融合；设计“项目、闯关、实战”任务；培养“基本、探索、创新”主要能力。在线开放课程充分注重教学活动的设计，包括任务分析、相关知识点讲解、拓展知识、课堂测试、工艺参数测验、交流互动、评价环节等方面调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣，课程实施惠及数控中级技能证书、提升技能水平。

(一)任务驱动学习，构建信息化教学的基本结构

信息化教学的资源和手段不是教学的目的，课堂不需要五光十色，需要的是为完成工作任务而制造的模拟情境，或者操作的学习环境和条件，易于学生感受、体验。这就需要资深企业数控高级技师和多年从事数控教学的老师结合《数控程序员》国家职业标准和岗位技能要求，从数控加工工艺分析以及精准尺寸加工的一般过程出发，通过项目任务，由简单到复杂，学生在完成工作任务的过程中，体验岗位工作情境，经历完整工作过程，学习专业知识，训练专业技能，形成良好的专业技能和职业素养。

(二)真实工作项目，创设信息化教学的体验情境

项目任务来源于企业工作实际，相关知识覆盖全面，系统应用范围广，内容新颖实用，紧跟时代。学生兴趣浓，学习积极性高。比如学习G71外圆粗车循环指令，设置的加工零件产品来源于企业图样要求，同时模拟真实的数控加工的工作情境，包含资料搜集、决策分析、计划设计、程序编制、加工制造、检测和评价等。学生融入任务情境学习，不仅学会了G71指令的编程及操作，还提高了设计、软件操作、组织管理、分析问题等方面的能力。学生在实践中了解了企业工作流程，数控加工的职业技能标准以及技能人才的要求。

(三)现代信息技术，丰富信息化教学的学习资源

运用信息技术可以建立立体化学习资源，高效的在线学习以微课、动画等关于技能操作的视频或者仿真的数字化资源作为支撑，构建新型态的立体化课程体系，直观展示控制零件加工的动作过程、编程指令执行的动作。以屏幕录像来演示、讲解软件操作;以拍摄录像、制作动画来展示工作原理，使用仿真软件来模拟实训模型，验证设计。所有信息化教学资源均在网络课程中，学习者可以反复学习，学习后通过在线作业、练习、考试，检验学习效果，并有在线答疑、互动。延伸阅读与拓展学习内容可进一步培养和提高学生的设计能力和创新能力。

(四)多元教学评价，推动信息化教学的学习动力

信息化的数控车削加工的课程评价不再是单一的教师评价，而是结合信息化的技术手段，利用学习软件对学生学习过程中是否能独立完成工艺方案设计，程序的编程，工件尺寸精确测量以及职业素养的培养程度进行及时、客观、全面的评价，形成学生综合的课程成绩，通过信息化手段建立过程化、阶段化、全方位、多角度的评价模式，帮助教师掌握真实学情，让学生更了解自己。

二、《数控车床编程与操作》信息化教学的实践

《数控车床编程与操作》信息化教学以教学模块(项目)为单位，研发多种类型的教学资源，包括课程视频、教学设计、随堂练习、技能操作视频、数控指令走刀动画等，课程视频、教学设计体现教学意图，引导学习者学习；技能操作视频可以规范加工操作，方便学习者自主训练；数控走刀动画动态演示数控指令走刀路径，形象直观，便于理解、掌握。课堂教学一般包括前置任务、线上导学、小组合作、实际操作、科学评价等几个步骤。下面以“55°锥面凹槽加工”为例介绍数控课堂信息化的实施。

课题任务是完成企业工件图样中外圆轮廓55°轴面凹槽的加工及质量检测。通过这个任务，学生能对一般性外圆轴面凹槽类零件数控车削加工进行工艺分析和制定合理的工艺规程，正确编写加工程序，完成55°轴面凹槽的加工，并使用相关量具对轴面凹槽表面进行质量检测，进行工艺改进。在接受这个课题任务之前，大部分学生基本掌握了加工轴面凹槽所要使用的基本格式和走刀路线，且已经熟悉数控车床的工艺编制的基本技术。

(一)前置任务，信息化线上导学

前置任务是根据总体目标，结合学生现有的技能状况以及指令掌握的程度和由浅到深的原则，加工中级数控车操作工题库中实体图中55°轴面凹槽零件的任务，根据《数控程序员》国家职业标准和岗位技能要求，课前教师在学习通APP软件上发布任务和加工零件图，学生学习课件、微课、动画，对零件加工进行工艺分析，完成测试题；拟定刀具路径，拍照上传学习通;参与由教师主导的样本零件问题及原因讨论。信息化手段的应用让教师可以根据线上学生反馈的问题及时解决和调整。通过任务驱动，信息化手段为桥梁，重点引导学生自主学习，独立思考加工的问题，让学生主动查找资料，分析加工方法，制定工艺，开始自主学习。

(二)小组合作学习，信息化学习攻关

教师主要借助信息化手段引导学生开展小组合作学习，分析加工方法，探讨加工方案的合理性和经济性。

突破工艺关：首先是工艺分析，55°凹槽加工是重点，因此刀具选取、指令的选取、走刀路线、基点尺寸坐标的计算是关键。小组派代表根据课前制定的加工方案上台展示。其次是刀具路径，学生提出的刀具路径主要接用外圆刀结合G71指令轴向走刀加工凹槽，切槽刀结合G94指令径向加工槽和G73指令加工槽仿形走刀指令加工槽三种。教师调用动画，直观呈现并比较三种指令走刀路径所用工时，然后启动云投票，请学生按照最短走刀路线和空行程原则选择最佳工艺方案，85%的学生选择G71指令加工凹槽多次轴向走刀路径。主动探究、动画演示、投票参与让学生兴趣盎然，深刻理解数控加工追求卓越的精神，同时突破教学难点。最后是工艺参数破解，借助Turning工艺参数APP输入工件材料、毛坯尺寸、应用领域，直接得到工艺参数，避免了传统教学反复查询多种表格和手工计算的困扰。最后教师再次发起工艺分析测试题，学生以平均分95分成绩通过，远远高于课前测试成绩。

突破编程关：学生通过移动三维编程软件直观了解 G71格式及各参数意义，并严格按照格式编写程序，通过学习通以作业形式发送给教师。教师即时评分，发现部分学生依然存在指令错 误。教师开启找茬游戏，将错误指令投屏，让学生现场找茬，确保所有学生的程序都正确。随后组织不同难度等级的闯关游戏测试，强化记忆。学生在相互找茬和闯关游戏中深深体会工作细致的重要性，突出教学重点。

(三)实际操作，信息化辅助加工

首先是仿真加工。为验证工艺、降低安全隐患，学生进入仿真加工环节。交互式三维仿真加工软件对任何操作错误和程序错误都会进行报警并终止操作，给出提示信息， 软件评分，提醒学生严格遵守安全操作规程和操作流程，培养学生安全责任意识和严谨的工作习惯。

其次是现场加工。通过仿真加工后转入现场加工，学生领取坯料， 通过装夹，对刀，录入程序进行加工，每个环节均可查看微课来辅助操作，工厂技师巡回指导，学生在充分的指导下完成加工，深刻体会工匠匠心制作的过程和成就感。

再次是工件测量。学生经过小组协作完成工件，加工完毕后检测零件尺寸，填写工件检测报告， 并将零件和报告拍照后上传学习通。

接着是技师评价。教师通过实物展台对比展示学生提交的零件，技师现场 评分，教师借助学习通组织问题讨论。同样的工艺参数和路线，不同的学生为什么会生产出精度不一样的零件？使学生进一步意识到精细化操作的重要性，培养学生务实的工匠精神。随后，学生按照企业6S标准清扫现场、整顿工具和保养机床。

最后布置课后作业。要求学生完成学习通巩固性测验，并完成轮廓更复杂的零件仿真加工，巩固学习，并使用软件学习通评分。

(四)总结评价，信息化辅助操作

最后，教师整合课前课中课后评分，包括工件检测报告得分、软件打分、云班表现、教师评分和技师评分，表现优异的授予“工匠能手”称号，加强学生的学习成就感以及上进心。

三、《数控车床编程与操作》信息化教学反思

信息化的任务驱动课型的实施提高了《数控车床编程与操作》教学的有效性，形成了比较好的教学生态。首先，信息化任务驱动课型有利于调动学生的学习积极性。前置任务引导了学生的线上自主学习，任务的实施与成果的评价又促进了小组学习，使学生真正成为学习的主人。其次，优化了课堂教学结构，摆脱了传统教学模式的束缚，构建了有利于学生长远自主学习和发展的教学模式，信息化教学手段和各种线上教学活动，符合中职学生的学情和认知规律。恰当地整合了理论知识和专业技能，把学科性知识转化为工作性知识，注重了工作情境设置和专业技能的培养，有利于学生专业能力和职业素质的形成。