基于教育信息化的高校“数控单元实训”教学创新探索*

许岩东

（烟台大学工程实训中心，山东 烟台 264005）

0 引言

近年来，我国的高等教育质量明显提高，教育信息化技术的发展为教育教学的改革发展提供了有力保障。2018年4月13日，教育部印发《教育信息化2.0行动计划》，明确强调要提升学生的信息技术素养，转变思维类型观念，使人工智能创新思维与各级教育深度融合，真正促进教育信息化发展[1]。

“数控单元实训”课程是高校工程训练体系中必不可少的一部分，由于数控专业本身具有独特的实用性和操作性[2]，“数控单元实训”课程不仅可以让学生掌握数控工艺知识，而且可以熟练操作数控机床，让学生独立完成产品设计、画图、编程、加工、测量等一系列工作，从而有效锻炼了学生的创新能力和动手能力。线上“数控单元实训”课程教学充分发挥了“互联网+”的优势，搭建虚拟实训教学平台，将线下现场操作数控机床转变为线上的学知识、看视频、做仿真、解答疑，构建了新的实训教学模式。

1 学生未返校期间“数控单元实训”课程面临的问题

1）没有实训场地。学校虽然已经开学，但是由于特殊原因不能返回校园，使得原本在校内固定实训室进行的“数控实训”课程转为线上教授与学习，由于数控单元的特殊性，没有真实的数控机床、刀具、夹具、毛坯材料等，学生缺乏真实的感官体验，导致学生学习的积极性普遍不高[3]。

2）师生间缺乏交流。虽然鼓励学生有问题请教老师，但有的学生并没有去主动联系指导教师，而是把问题搁置，使得问题积累严重。师生之间虽然可以通过QQ或微信进行线上交流，但是和面对面交流还是有区别的，对信息的理解和交换都会存在偏差。再者,受通讯工具和网络流畅度的影响，实训教学效率不高。

3）不能现场示范机床操作步骤。正常的情况下“数控单元实训”课程由教师先讲解机床规范操作步骤以及注意事项，然后亲自示范，最后由学生自己操作。线上教学受时间和空间的限制，学生完全领悟不到数控机床的操作要领。

4）学生学习态度不端正。部分同学认为“数控单元实训”课不重要，而且由于学生们是居家学习，很多学生出现懒散、松懈、浮躁的状态，自控能力差，容易犯“拖延症”，不按时提交教师在线上布置的作业，缺乏有效的监督和过程评价机制。

2 “数控单元实训”课程线上教学思路探索

针对以上问题，数控教研组多次通过视频会议研究讨论教学组织方式，并一致通过提出采用“多媒体课件+实训课程视频+虚拟仿真软件”的混合式项目教学方式，结合在线辅助教学工具（QQ群、微信群、腾讯会议），保证“数控单元实训”教学的顺利进行[4]。“数控单元实训”线上教学示意图如图1所示，具体分析如下。

1）实训课程前，师生要做好充分的准备工作，要求各位指导教师通力合作、密切配合，熟练掌握在线直播软件和虚拟仿真软件的操作，扎实做好基本功，按照教学日历制定数控单元线上实训教学的目标、内容、评价机制、考核方式等[5]，提前制作教学PPT并录制数控机床操作视频，建立不同课程的QQ群，要求每一位学生加入到各自的QQ群。学生提前复习对应的理论知识并预习实训内容，安装教学需要的软件，做好居家学习日常规律安排，严于律己，配合好教师的工作。

2）实训课程中，教师把教学PPT和数控机床操作视频上传到QQ群，供学生下载学习，按照课程表时间在QQ群里进行直播授课，重点讲解数控手工编程和机床操作步骤以及注意事项，讲解虚拟仿真软件（宇龙数控加工仿真软件）的应用，让学生掌握虚拟仿真软件中机床开机、回参考点、定义毛坯、选择夹具和刀具、对刀、执行程序等一系列的操作要领。发布课堂练习作业，了解学生掌握情况，提高学生在线学习的参与度和积极性[6]，加深学生们对数控实训的印象和理解。

3）实训课程后，做好学生反映问题的记录工作，利用腾讯会议软件开展线上答疑，针对学生学习过程中的疑惑和机床操作问题做出深入细致讲解，明显提升了实训教学效果。根据在线学习表现状况和课上课后作业完成情况，记录保存好每一位学生的成绩。

图1 “数控单元实训”线上教学示意图

3 实践成效

以利用宇龙数控加工仿真软件练习数控加工中心加工简单外形轮廓零件为例，让学生进一步巩固数控编程和机床操作步骤。教师提前在QQ群发布练习图纸，图纸如图2所示。宇龙数控加工仿真软件具体操作步骤如下。

图2 数控练习图

1)开机，打开电源，松开急停按钮，回参考点，使XYZ的机械坐标变为零；

2)定义毛坯尺寸为80 mm×80 mm×80 mm，材料为低碳钢，如图3所示；

图3 定义毛坯

3)选择夹具为平口钳，通过移动毛坯使其在夹具中处于最佳位置，完成后安装零件，如图4所示；

图4 选择夹具

4)选择铣刀，1号刀具为Ф50mm的平底刀，2号刀具为Ф10mm的平底刀，如图5所示；

图5 选择刀具

5）对刀，可以用靠棒或寻边器或试切的方法来确定编程坐标系的零点，并输入到G54中的X和Y，利用标准尺寸的量块进行塞尺检查，来确定两把刀具的长度补偿值，并输入到H1和H2；

6）在编辑模式下通过DNC传送把已经编好的数控程序导入仿真软件，检查程序是否有问题；

7）切换到自动模式，执行加工程序，加工完成后如图6所示，并测量零件尺寸是否合格。

图6 仿真加工完成图

通过本次练习图的线上模拟仿真教学情况，学生们的作业完成率高，准确率也达到了优秀的水平，显著提高了学生对数控机床的了解和认识，对数控机床的操作步骤以及注意事项有了更深印象，达到了预期效果。

4 结语

通过对学生未返校期间线上实训教学方式与方法的探索，使“云端实训”逐渐为大家所知，创新了实训教学模式，保证了实训教学的正常计划和教学质量。一方面使学生们居家学习真正有所得，为返校后的实训任务打下了坚实的基础；另一方面使教师们从现场示范操作转变为线上操作，使职业技能水平得以提高，并适应了新教学环境的转换。整个教学探索过程也促进了教育行业的信息化[7]，为其他课程的实训教学提供了参考思路，克服了实训教学难以展开的困难，充分发挥了虚拟教学平台的优势。