謝遠輝，高炳輝，陳世鵬

（1.贛州技師學院，江西 贛州341000，2.集美輕工業(yè)學校，福建 廈門361022）

1 背景

職業(yè)教育傳統(tǒng)課堂教學固有的灌輸式教學方法已經(jīng)越來越不適應教育的發(fā)展要求。如今的職業(yè)教育必須加以改革，否則，提高學生的全面素質(zhì)和綜合能力就是一句空話。為了順應時代潮流發(fā)展，我校和幾個兄弟院校聯(lián)合進行了教學改革，實現(xiàn)了一體化教學。下面以我校數(shù)控應用技術(shù)專業(yè)為例，依托“數(shù)控機床理實一體化教室建設研究”課題，與大家分享建設經(jīng)驗。

2 數(shù)控機床理實一體化教室建設

（1）理實一體化教學環(huán)境建設。理實一體化教學環(huán)境建設主旨是：理論教學和實踐操作合二為一。教室布局：一機多模小型臺式數(shù)控車床、銑床；多系統(tǒng)教師機、學生機；一機多模數(shù)控教學軟件；智能控制中心；交互式演示系統(tǒng)；視覺處理核心器；聽覺處理核心器；其他配套設施。數(shù)控機床理實一體化教室標準配置包括20臺多系統(tǒng)學生機（HNC-35N），1臺多系統(tǒng)教師機（HNC-33N），1臺一機多模小型臺式數(shù)控車床（HNC-210T），1臺一機多模小型臺式數(shù)控銑床（HNC-150M），智能控制中心（多媒體教學軟件、多媒體講臺、中央控制器、監(jiān)控電腦），交互式演示系統(tǒng)（投影儀、電子白板），視覺處理核心器（網(wǎng)絡高清攝像頭、千兆以太網(wǎng)交換機、網(wǎng)絡硬盤錄像機），聽覺處理核心器（功放、無線麥克風、音箱），其他配套設施（網(wǎng)絡交換機、單相高精度穩(wěn)壓器）等。整個教室通過網(wǎng)絡連接成為一個整體，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、遠程控制等功能，使理論知識和實際教學相互融合、無縫銜接。

多系統(tǒng)學生機/教師機體積小、外表美觀、功能全面，機器的整體尺寸與教室中的課桌大小相近，方便在教室中擺放，也便于教師組織課堂教學。裝有HNC-35多模數(shù)控系統(tǒng)的教師機用于教師操作演示，演示過程可同步顯示在投影儀上。相對于大型工業(yè)機床，小型臺式數(shù)控機床更便于按照教室不同的布局進行不同的布置，無需對教室進行改造及另外布置電源線；開放式的布局更便于攝像頭進行拍攝；多系統(tǒng)數(shù)控機床可實際加工操作，與監(jiān)控電腦相連，可隨時上傳加工程序，同時也可隨教學內(nèi)容的變化，切換不同的系統(tǒng)進行教學。

智能控制中心的核心是教師監(jiān)控電腦，而交互式演示系統(tǒng)從實際教學出發(fā)，將黑板、粉筆、投影、圖文、音視頻等整合為一體，打造全新的授課方式，同時不改變教室的任何授課習慣，操作簡單易用。機床實際操作、加工及教師機的操作視頻由分布在機床周圍及教師機上方的高清網(wǎng)絡監(jiān)控攝像頭錄入，實時錄入的視頻通過千兆以太網(wǎng)交換機輸入到網(wǎng)絡硬盤錄像機中錄制，網(wǎng)絡硬盤錄像機的輸出視頻可通過多媒體中控傳輸給投影儀在白板上播放。在機床上面會配置2個攝像頭，一個采用微距拍攝，主要記錄工件加工時刀具的軌跡和加工的情況；另外一個拍攝整臺機床的情況。在HNC-33N教師機上會配置1個攝像頭，主要拍攝教師示范操作時的情況。其他配套設施由網(wǎng)絡交換機和單相高精度穩(wěn)壓器等組成；網(wǎng)絡交換機是整個一體化教室的基礎，可以將整個教室的學生機、教師機、數(shù)控系統(tǒng)等通過網(wǎng)絡連接起來，保障基于網(wǎng)絡的軟件、數(shù)據(jù)、視頻等正常運行；高精度穩(wěn)壓電源保障了整個一體化教室設備的安全、穩(wěn)定運行。多系統(tǒng)學生機如圖1所示，我校數(shù)控機床理實一體化教室布局如圖2所示。

圖1 多系統(tǒng)學生機

圖2 數(shù)控機床理實一體化教室

（2）理實一體化教學資源建設。理實一體化教學資源建設主要包括配套專業(yè)教材、課程設計建議書、PPT及習題庫等。配套使用的兩本數(shù)控專業(yè)教材：《數(shù)控車削編程與操作》、《數(shù)控銑削編程與操作》；課程設計建議書主要是介紹設計教材的方法，可參考華中數(shù)控《數(shù)控車削編程與操作》和《數(shù)控銑削編程與操作》兩本專業(yè)教材配套的《課程設計建議書》。建議書涵蓋了課時分配表、課前準備、教學目的及要求、教學過程等課堂組織內(nèi)容。而PPT及習題庫主要依靠本校老師進行制作，同時根據(jù)實際的教學情況進行相應的修訂。

（3）理實一體化師資培養(yǎng)?！袄韺嵰惑w化”的教學方式對教師的能力提出更高的要求，模糊了傳統(tǒng)教學中理論課教師與實訓教師之間的界線，只有既懂理論又懂操作的“雙師型教師”才能適應“理實一體化”的教學。因此，理實一體化師資培養(yǎng)的方向主要是兩個：雙師型教師培訓和理實一體化教室使用培訓。雙師型教師培訓既可以“派出去”也可以“請進來”：派遣專業(yè)教師到企業(yè)進行一段時間學習，以此來提高教師對行業(yè)的了解和專業(yè)技能的掌握；或者請有經(jīng)驗的企業(yè)老工人和專家到學校講學和指導教師操作。而理實一體化教室使用培訓則通過企業(yè)或者行業(yè)進行培訓來完成。

3 數(shù)控機床理實一體化教室特色

3.1 創(chuàng)新教學環(huán)境，提高教學質(zhì)量

數(shù)控機床理實一體化教室可實現(xiàn)多系統(tǒng)教學：由于職業(yè)院校的數(shù)控教學普遍只采用一種數(shù)控系統(tǒng)來進行教學，但是實際工廠中的數(shù)控機床采用的數(shù)控系統(tǒng)多種多樣，學生剛到工廠工作的時候不能很快的上手操作。而多系統(tǒng)學生機/教師機包括F系統(tǒng)、M系統(tǒng)、S系統(tǒng)和華中數(shù)控HNC-21數(shù)控系統(tǒng)，有效地解決了這個問題。

3.2 虛擬機床驗證加工

在學生編程學習后，會有一個綜合任務供學生當堂進行編程練習，當學生完成任務后，教師會收集學生所編寫的程序中不合理的地方進行點評修改，然后將程序發(fā)送到教室中的數(shù)控機床上進行演示加工。在提交給教師之前，學生自己就可以在各自的HNC-35N學生機上使用虛擬機床驗證自己編寫的程序，通過虛擬機床模擬加工可以發(fā)現(xiàn)程序中存在的一些錯誤并加以修正。

3.3 遠程控制機床運動

在數(shù)控機床理實一體化教室中，每一臺HNC-35N學生機通過網(wǎng)絡都能遠程與教室中配置的多系統(tǒng)小型臺式數(shù)控車/銑床相連。首先由教師決定哪一臺HNC-35N學生機來連接機床，然后授權(quán)給這臺HNC-35N學生機與機床遠程連接，連接成功后，學生在自己的座位上通過HNC-35N學生機就能控制機床的運動，整個運動過程會通過機床里面的攝像頭實時地傳輸在電子白板上，使得教室里所有學生都能夠觀察學習，避免了傳統(tǒng)教學中學生圍著機床無法完整觀察和安全隱患的問題。

3.4 優(yōu)化課堂組織，提高教學效率

在教學中，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現(xiàn)，不分先實后理或先理后實，而是理中有實，實中有理。例如：老師每講解完一個操作知識點后，就立即可以使用數(shù)控機床理實一體化教室中的機床演示相關(guān)操作步驟，而相關(guān)操作步驟包括機床運動整個過程通過高清攝像頭實時顯示在投影儀上，達到了在教學中理論和實踐交替進行，如果學生看不清楚，也可以在學生機上觀看。

3.5 學中做，做中學

教師將理論知識融于實踐教學中，讓學生在學中做、做中學，在學練中理解理論知識、掌握技能。例如：老師講解某個編程知識點時，學生通過觀看老師講解的理論知識點、演示的操作步驟、機床的運動軌跡與加工零件后，就可以立即使用自己身邊的學生機進行當前編程知識點的練習，系統(tǒng)地鞏固所學知識，掌握技能。學生在練習時，老師可以使用教師機隨時監(jiān)控學生的練習情況，也可以讓某位學生在學生機上做示范，且其他學生都可以觀看并提出問題等。

4 結(jié)語

介紹了我校數(shù)控機床理實一體化教室建設經(jīng)驗，重點說明了理實一體化教學環(huán)境建設。理實一體化教室具有諸多優(yōu)點，能有效提高教學質(zhì)量和教學效率，可供相關(guān)院校教學改革參考。