“互联网+”背景下本科数控车实训教学改革与实践

张宁 袁方方 王象磊

摘要：信息化为当前教育发展带来了千载难逢的机遇，“互联网+”时代，要更新教育教学理念，改革传统教学方法，构建新型教学模式。数控车实训是烟台大学《工程训练—先进制造实践》课程的重要组成部分，本文分析了我校以往数控车实训教学中存在的问题，探讨了数控车实训教学的改革思路和具体实践过程，并总结了实训教学改革经验。实践表明，“四课堂”模式提高了学生的课堂参与度和动手操作能力，教学质量得到显著提升。

Abstract： Informatization has brought a golden opportunity to the development of modern education. In the era of "Internet+"， we should renew our educational and teaching ideas， and reform traditional teaching methods， as well as constructing a new teaching model. CNC lathe practical training is an important part of <Engineering Training - Advanced Manufacturing Practice>course in Yantai University. This paper analyzes the problems existing in the teaching of CNC lathe practical training in our school during the past lessons， and discusses the reform ideas and concrete practice process of CNC lathe practical training teaching. This paper also summarizes the experience of practical teaching reform. The practice indicates， "Four Classes" mode helps improve students&apos; class participation and hands-on skills， while the teaching quality has been significantly improved as well.

關键词：本科;数控车;实训教学;互联网

Key words： undergraduate;courseCNC;lathepractical teaching;internet

中图分类号：G420                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）19-0241-02

0  引言

信息技术在教育领域得到了广泛应用，从“粉笔+黑板”到“试卷油印机+老式幻灯投影仪”到“电子课件+计算机”再到虚拟仿真教学平台，信息技术正在改变传统教育的生态，特别是互联网技术、虚拟现实技术的迅猛发展，已经引起教学模式的变革，开启了教育的新时代[1]。“互联网+教育”为学生提供了多样的学习工具、广泛的学习场所和丰富的教学资源，学生获取知识的途径已经不局限于课堂教学[2]。人机互动软件、虚拟仿真软件等网络学习平台，不仅促使教学模式、学习场所发生了明显变化，同时也促进教育理念的更新。

在“互联网+”的背景下，数控车实训教学信息化也成为必然发展趋势，教学的表现形式也向着多样化、形象化、互动化的方向发展。数控车实训教学改革应以工程实践能力培养为核心，依据不同专业学生的学情特点，细化分层次教学内容，建立线上线下学习模式，促进学生综合素质的提升。

1  数控车实训“四课堂”模式的构建

《工程训练》是理工科学生通识必须课程，是实践教学的重要环节。在工厂化的实训环境中，通过教师现场示范教学、线上虚拟仿真教学，学生动手完成一系列的工程训练项目，获取现代工业生产方式和生产工艺过程的基本知识，培养学生的工程实践能力、综合素质和创新精神。烟台大学工程训练课程根据专业特点，开设了工程通识、工程实践基础、工程综合实践和先进制造实践4个实训单元，数控车实训是先进制造实践的重要项目之一。

以往的数控车实训教学主要存在教师讲授时间长、学生上机操作时间短，教学活动形式单一、学生课堂参与度差，学生钻研精神和实践能力培养不足等问题[3]。为了解决数控车实训教学中的一系列问题，切实提升教学质量，工程实训中心调整数控车实训教学内容，充分发挥“互联网+实训”教育优势，将实训教学步骤改为“掌握原理、编写程序、虚拟仿真、上机操作”，确定了“推送在线资源、讲授基础知识、虚拟仿真体验、车床实际操作”教学方式，初步构建了“基础知识课堂、虚拟仿真课堂、实例加工课堂、网络答疑课堂”一体贯通、无缝对接、逐层递进的实训教学“四课堂”模式（如图1所示）。

2  数控车实训“四课堂”模式的应用

2.1 差异化教学，构建“基础知识课堂”

针对不同专业背景学生的学情特点，数控车实训开设12学时（机械类）、8学时（近机械类）及4学时（非机械类）课程，基础知识课堂主要讲授数控车床基础知识和编程基础知识。为满足不同专业学生的学习需求，实训教师精心筛选、整理和重构教学资源，将知识“碎片化”处理，让问题更聚焦、主题更突出;通过班级QQ群推送课程资料，方便学生课前预习、课中学习及课后复习，增强学习效果。教师精细讲解知识、精选课后习题、精心引导学生自主学习，建立了“以任务为主导，以项目为主线，以基础知识为出发点”的学习平台。教师还鼓励学生充分发挥创造力，自己设计零件，编写加工程序。通过基础知识课堂，学生理解了数控车床加工的原理，能够按照零件图纸编写出加工程序。

2.2 沉浸式学习，共享“虚拟仿真课堂”

为让学生最大程度体验实训教学的现场感，熟悉数控车床操作，防止编程错误和误操作对设备造成损坏，工程实训中心引入数控模拟机和VR教学云平台开展实训教学工作。VR教学云平台体现“三维可视化”的特点，实现教师教学、学生实训两位一体，教师在线演示设备的操作方法及零件的加工过程，学生线上操作虚拟设备，当操作步骤发生错误时，系统自动提示，指引学生正确操作。数控模拟机真实还原数控车床操作界面，学生利用VR教学云平台熟悉虚拟设备操作之后，通过模拟机熟练车床的操作流程，模拟加工零件，降低实训操作中的失误，减少人身伤害。虚拟仿真颠覆传统的教学模式，让教师从“现场操作”转变为“线上操作”，让学生从“听得懂”转变为“看的会”“能操作”，从“观摩教师操作”转变为“实际动手操作”。通过虚拟仿真课堂，学生熟练了车床的操作流程，能够通过数控模拟机导入编程程序并完成零件的加工。

2.3 准工厂体验，夯实“实例加工课堂”

学生完成前两个阶段的学习之后，进入实训车间操作数控车床，以小组协作的方式完成零件加工。实训车间的工作情景、文化氛围和管理模式模拟工厂，运用企业的管理方法使实训车间管理规范化、科学化。教师首先结合事故案例，给学生讲授安全注意事项，让学生紧绷安全操作之弦;其次讲解工件、刀具的装夹方法，对刀操作，并指出实际操作和虚拟仿真的不同之处;最后让学生自主键入程序，完成零件的加工。教师还给学生普及数控技术的发展历史及在日常生活中的应用，讲解毫厘之差在人类发展史上造成事故的案例，展望数控技术未来的发展趋势。学生了解数控技术对经济社会发展的巨大推动作用，学习兴趣更加浓厚。通过实例加工课堂，学生能够掌握数控车床加工零件的方法，能够将程序键入车床完成零件的加工。

2.4 互动式问答，活跃“网络答疑课堂”

为解答学生的疑问，工程实训中心在学期末开展线上视频答疑课程。答疑课之前，教师与学生积极沟通，汇总学生疑问较多的知识点，提前制作答疑PPT，并上传至QQ群，学生提前根据PPT讲稿复习前期知识点。视频答疑课程在腾讯会议客户端进行，针对学生反馈的问题，教师一一讲解，化解学生心中的疑惑;针对工程训练报告中的问题，教师做出深入细致的解答。在互动环节中，课堂气氛达到高潮，师生畅谈实训课程，学生不仅积极提问课程知识点，还向教师提出课程的合理化建议。

3  经验与启示

经过4学期的改革，数控车实训教学“四课堂”模式取得了较好的效果，實践表明要准确把握教学目标，根据专业特点，完成差异化的实训教学方案设计;要合理选择实训项目，加强学生自主学习能力的培养，激发课堂活力，提升教学效果;要深刻掌握“互联网+教育”的内涵，把握和适应教育信息化的发展趋势。

3.1 明确培养目标，根据学情特点，实行差异化教学

针对机械类、近机械类、非机械类专业，根据学情特点及人才培养目标要求，合理安排课时及实训教学内容[4]。实训内容要形成一个完整的知识体系，每一个实训任务，从基础知识到编程到仿真再到加工，各个环节和操作细节都完整地展现在学生面前，从而使学生建立起一个完整的知识结构[5]。对于机械类专业，经过12课时的学习，能够完成自己设计零件的编程及加工，切实掌握数控车技术技能;对于近机械类的学生，经过8课时的学习，能够完全简单零件的编程和加工，掌握数控车床的操作方法;对于非机械类的学生，主要开展通识教育，在4课时的时间内，理解数控车床加工的流程，了解数控技术的基础知识。

3.2 合理选择实训项目，展现实训魅力，激发课堂活力

实训项目承载着课程的知识目标、技能目标和情感目标，要求加工件、工艺和任务具备典型性。每个实训项目需要教师精心设计，既要满足学生理论学习和实践操作的需要，又要体现“艺术性与趣味性”，即能够激发学生的学习兴趣，运用学到的理论知识解决加工中的问题。本课程选择国际象棋中的兵、王后、车为必做实训项目，选择葫芦、子弹、花瓶、宝塔等为拓展实训项目，要求学生分组完成1个必做项目和2个拓展项目。学生根据教师提供的加工件图纸，完成编程后，通过虚拟仿真软件完成虚拟加工并检查编程中的错误，再通过数控模拟机熟悉机床操作，最后在数控车床上完成工作加工。精心设计的实训项目，调动了学生的主观能动性，由“被动学”变为“主动学”，真正成为课堂的主人。

参考文献：

[1]张彦通，张妍.“互联网+教育”的本质与内涵[J].国家教育行政学院学报，2018（1）：62-68.

[2]钟秉林，王新凤，方芳.信息科技驱动下的教育变革—机遇、挑战与反思[J].南京师大学报（社会科学版），2019（05）：5-12.

[3]敖军平.应用型本科院校数控加工专业实训教学的改革研究[J].湖北农机化，2020（10）：92-93.

[4]王振华，陈国，殷海访，李晓娜.本科课程《数控机床实训》教学改革与实践[J].机电教育创，2019（19）：165-166.

[5]薛光明，陈童.浅谈针对本科数控实训教学的几点意见[J].职业圈，2007（8）：109-110.