金星　魏秀琴　劉振超

摘 要：通過(guò)對(duì)“數(shù)控編程及零件加工”課程教學(xué)方式的分析研究，提出課程教學(xué)改革設(shè)計(jì)，包括教學(xué)模式、教材設(shè)計(jì)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革，通過(guò)引入先進(jìn)技術(shù)、人物事跡課程思政元素，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)同感和工匠精神，靈活運(yùn)用職教云平臺(tái)、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室，讓學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控編程簡(jiǎn)單易懂，而且還可以通過(guò)虛擬仿真驗(yàn)證編寫(xiě)程序準(zhǔn)確性，有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控編程及零件加工的興趣、熱情和職業(yè)技能。

關(guān)鍵詞：數(shù)控編程及零件加工 教學(xué)改革 虛擬仿真 教材設(shè)計(jì)

1 引言

隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)規(guī)范普及使用，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性變化。因此，“數(shù)控編程及零件加工”是機(jī)械制造大類專業(yè)應(yīng)用很強(qiáng)的一門專業(yè)課程，要求學(xué)生不僅要掌握各種編程指令的格式，還要通過(guò)實(shí)踐訓(xùn)練掌握指令應(yīng)用和工藝設(shè)計(jì)的能力。為了適應(yīng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，滿足企業(yè)對(duì)高職學(xué)生技能需求，大量高校在數(shù)控編程及零件加工課程進(jìn)行了深入研究，例如：在教學(xué)設(shè)計(jì)中加入現(xiàn)場(chǎng)加工視頻、微課、仿真動(dòng)畫(huà)等相關(guān)資源[1]；采用課上課下相結(jié)合的教學(xué)方式；課證融通一體化教學(xué)模式；采用演示法、啟發(fā)式、研討式教學(xué)模式等。數(shù)控編程及零件加工課程的教學(xué)改革對(duì)機(jī)械制造類專業(yè)人才培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用，結(jié)合現(xiàn)有的課程教學(xué)改革教學(xué)方向，文章提出以學(xué)生為主體，采用線上線下混合式教學(xué)模式，設(shè)計(jì)活頁(yè)式新形態(tài)教材，賽課證融通、虛擬仿真四個(gè)方向進(jìn)行改革，以提升課程教學(xué)效果，使得學(xué)習(xí)編程和工藝設(shè)計(jì)易學(xué)、易懂、易用。

2 “數(shù)控編程及零件加工”課程教學(xué)現(xiàn)狀

“數(shù)控編程及零件加工”課程的教學(xué)環(huán)節(jié)一般分為理論教學(xué)和整周實(shí)訓(xùn)教學(xué)兩部分，由于受到教學(xué)設(shè)備和傳統(tǒng)教師講授觀念的影響，該課程在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中主要存在以下3個(gè)問(wèn)題。

2.1 教學(xué)內(nèi)容與機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)脫節(jié)

很多教材內(nèi)容只注重指令格式及應(yīng)用。導(dǎo)致教學(xué)過(guò)程中大部分都是講解指令，然后針對(duì)典型案例進(jìn)行數(shù)控編程。對(duì)于學(xué)習(xí)機(jī)械制造類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)數(shù)控編程不僅僅是學(xué)會(huì)指令格式及應(yīng)用，更應(yīng)該會(huì)分析零件技術(shù)要求，根據(jù)技術(shù)要求設(shè)定機(jī)械加工工藝方案，選擇合理的切削用量，然后編寫(xiě)零件數(shù)控加工程序，調(diào)試程序，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工。

2.2 教學(xué)模式陳舊

傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，課堂教學(xué)時(shí)，教師一般先講解指令格式及各參數(shù)含義，然后針對(duì)典型零件輪廓進(jìn)行演示編程思路講解，采用灌輸?shù)姆绞竭M(jìn)行知識(shí)輸出。這種被動(dòng)接受的教學(xué)方法使學(xué)生的主觀能動(dòng)性變?nèi)?，自主思考的時(shí)間很少，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，很容易讓學(xué)生失去對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)設(shè)計(jì)比較常規(guī)，師生之間的互動(dòng)性不足，無(wú)法及時(shí)了解學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)效果，教學(xué)評(píng)價(jià)方式過(guò)于陳舊，雖然課程成績(jī)是過(guò)程成績(jī)和最終考核兩部分組成，但是過(guò)程性考核評(píng)價(jià)不足，且評(píng)價(jià)不夠多元化。

2.3 實(shí)踐教學(xué)乏味

理論結(jié)束后再進(jìn)行數(shù)控編程及零件加工整周實(shí)踐教學(xué)，導(dǎo)致理論與實(shí)踐銜接不夠緊密，上完理論課再上實(shí)訓(xùn)課，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)不能進(jìn)行有效的銜接，不利于學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)和職業(yè)技能的融會(huì)貫通。實(shí)訓(xùn)課通常都是教師先給出零件圖，老師演示該零件編程思路，同學(xué)們按照規(guī)范要求操作數(shù)控機(jī)床，練習(xí)加工項(xiàng)目，最后完成1份實(shí)訓(xùn)報(bào)告。整個(gè)過(guò)程忽略了“精益求精”的工匠精神，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)機(jī)械加工藝設(shè)計(jì)和技能操作的綜合能力。

為解決以上這些問(wèn)題，針對(duì)該課程改革勢(shì)在必行，文章提出以學(xué)生為主體，采用線上線下混合式教學(xué)模式，設(shè)計(jì)活頁(yè)式新形態(tài)教材，教學(xué)內(nèi)容賽課證融通，運(yùn)用虛擬仿真進(jìn)行理論教學(xué)，將技能大賽考核元素融入到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

3 “數(shù)控編程及零件加工”課程教學(xué)改革思路

3.1 教學(xué)內(nèi)容改革

基于課證融通的教學(xué)理念，將技能大賽內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)與課程教學(xué)內(nèi)容互相融合，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，以項(xiàng)目任務(wù)為主線，以工作過(guò)程為導(dǎo)向，采用常見(jiàn)加工零件為載體設(shè)計(jì)教學(xué)，將課程內(nèi)容設(shè)計(jì)為兩大模塊，10個(gè)項(xiàng)目，如表1所示。

3.2 教學(xué)模式改革

混合式教學(xué)模式是將線上教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種新的教學(xué)模式，學(xué)生由被動(dòng)變主動(dòng)，教師由主導(dǎo)變?yōu)橐龑?dǎo)，授課教學(xué)團(tuán)隊(duì)需要整合各類教學(xué)資源，充分利用數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的，合理設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，將線上教學(xué)與線下教學(xué)有機(jī)結(jié)合，將教師引導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)習(xí)活動(dòng)更加豐富靈活，教師根據(jù)學(xué)生的作業(yè)、測(cè)試、主題討論和匯報(bào)結(jié)果等具體反饋，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，加強(qiáng)了師生之間的溝通，全面提升教學(xué)質(zhì)量。

以階梯軸類零件車削加工為例，將本次課的教學(xué)細(xì)化為課前、課中、課后三個(gè)過(guò)節(jié)，對(duì)三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行過(guò)程性考核。

課前自學(xué)階段：老師將本此課的微課視頻、課件、大國(guó)工匠人物故事視頻、學(xué)習(xí)指南上傳到智慧職教平臺(tái)，通過(guò)班級(jí)公告下發(fā)學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布了端面切削單一循環(huán)指令G90預(yù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)測(cè)驗(yàn)及數(shù)控加工大國(guó)工匠人物故事閱讀觀后感討論活動(dòng)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，學(xué)生可以進(jìn)行提問(wèn)，教師進(jìn)行答疑、學(xué)生之間也可互評(píng)，通過(guò)平臺(tái)教師能實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況，教師可以根據(jù)學(xué)生的問(wèn)題給與反饋，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)，使線下課堂授課針對(duì)性更強(qiáng)，同時(shí)課前安排也可以督促學(xué)生培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

課中導(dǎo)學(xué)：教師首先根據(jù)課前學(xué)生的自學(xué)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行集中講解，讓學(xué)生知道錯(cuò)點(diǎn)，進(jìn)而強(qiáng)調(diào)本次課的教學(xué)重難點(diǎn)。

老師以崗位實(shí)際工作任務(wù)為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，教師引導(dǎo)下，學(xué)生圍繞老師下達(dá)的典型零件的加工任務(wù)在虛擬教學(xué)環(huán)境和數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)室相結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境下開(kāi)展學(xué)習(xí)。線下教學(xué)過(guò)程可以梳理為為零件分析、工藝方案制定、編程驗(yàn)證、零件加工這四個(gè)環(huán)節(jié)。以小組為單位，教師發(fā)布任務(wù)單，學(xué)生根據(jù)零件的技術(shù)要求，制定加工工藝路線，編寫(xiě)其數(shù)控加工程序并進(jìn)行加工。設(shè)各小組對(duì)所要加工的零件先進(jìn)行零件技術(shù)性和工藝分析，明確主要加工表面及會(huì)通過(guò)查表明確外圓的公差等級(jí)，并將分析結(jié)果反饋于任務(wù)單，教師巡回查看，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題予以糾正補(bǔ)充。接下來(lái)，學(xué)生制定零件的加工工藝方案，教師安排學(xué)生分組進(jìn)行加工工藝方案展示，由其他小組的同學(xué)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，如有問(wèn)題，可以進(jìn)行討論，教師針對(duì)各組的作品進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和答疑。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主編制程序，充分利用數(shù)控加工仿真軟件的優(yōu)勢(shì)，驗(yàn)證編程的正確性，教師在職教云發(fā)布頭腦風(fēng)暴活動(dòng)：上傳虛擬仿真加工結(jié)果圖到平臺(tái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)成果及問(wèn)題能夠及時(shí)地在平臺(tái)上反饋，利用平臺(tái)教師能夠快速的掌握各小組編程情況，給與評(píng)價(jià)，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行答疑解惑。最后學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上進(jìn)行加工，加工出零件，先進(jìn)行自評(píng)，通過(guò)小組自評(píng)讓學(xué)生能夠?qū)ψ约旱乃季S方式、小組內(nèi)部協(xié)作、工作能力進(jìn)行反思、總結(jié)進(jìn)而不團(tuán)提高。小組之間開(kāi)展互評(píng)，在此過(guò)程中鍛煉學(xué)生小組協(xié)作的能力和培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。教師安排小組互評(píng)、檢驗(yàn)零件加工的是否達(dá)標(biāo)標(biāo)。

課后拓學(xué)：要求學(xué)生按時(shí)完成課后拓展的加工作業(yè)，在職教云平臺(tái)完成課后評(píng)價(jià)和自我總結(jié)。

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的課前、課中、課后這三個(gè)環(huán)節(jié)，從知識(shí)、能力、素養(yǎng)三個(gè)方位評(píng)價(jià)學(xué)生，全過(guò)程基于職教云平臺(tái)和仿真系統(tǒng)對(duì)學(xué)生定量的考核、線下實(shí)操評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生進(jìn)行定性、定量考核，思政素養(yǎng)的考核通過(guò)學(xué)生作業(yè)過(guò)程中的評(píng)分表內(nèi)的素養(yǎng)模塊（職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)能力、工作態(tài)度等）考核。

3.3 教材改革

立德樹(shù)人是教育的根本任務(wù)，職業(yè)教育教材作為高技術(shù)高素質(zhì)人才培養(yǎng)的重要載體，在職業(yè)教育中起著非常重要的作用。針對(duì)“數(shù)控編程及零件加工”課程涉及到的加工及編程內(nèi)容，將機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)、公差配合、機(jī)械識(shí)圖等基礎(chǔ)知識(shí)融入教學(xué)項(xiàng)目中，對(duì)接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和崗位規(guī)范，融合大賽標(biāo)準(zhǔn)，邀請(qǐng)企業(yè)專家共同開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)實(shí)際的活頁(yè)式教材，實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用，同時(shí)要將工匠精神、勞模精神、職業(yè)道德等思政元素有效融入到教材建設(shè)中，教材建設(shè)不但要注重知識(shí)、能力的傳播，還要關(guān)注思政教育元素。

教材在內(nèi)容上設(shè)計(jì)有以下四個(gè)特點(diǎn)：

（1）以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的職業(yè)能力為中心，以項(xiàng)目任務(wù)為主線，以工作過(guò)程為導(dǎo)向，采用常見(jiàn)加工零件為載體設(shè)計(jì)教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性和實(shí)踐性。

（2）課程內(nèi)容的安排上依據(jù)由淺入深、層層遞進(jìn)，從理論到虛擬仿真再到實(shí)踐的模式，將理、虛、實(shí)有機(jī)結(jié)合，改變先集中學(xué)習(xí)指令再到實(shí)踐應(yīng)用的教學(xué)模式。

每個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)都設(shè)計(jì)有“任務(wù)單”，如圖1所示，該任務(wù)單操作性和指導(dǎo)性強(qiáng)，不僅促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，還可以檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，老師能通過(guò)任務(wù)單隨時(shí)查看學(xué)習(xí)進(jìn)展和成果，讓自主學(xué)習(xí)更高效。

（4）通過(guò)拓展閱讀中的人物故事、先進(jìn)技術(shù)等模塊將專業(yè)認(rèn)同感、工匠精神、職業(yè)素養(yǎng)等思政元素融入教材，如圖2所示。

“數(shù)控編程及零件加工”課程活頁(yè)式教材強(qiáng)調(diào)在理解編程指令和工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)去虛實(shí)實(shí)踐與應(yīng)用，突出了高等職業(yè)教育的職業(yè)性和實(shí)踐性[3]。同時(shí)還可根據(jù)機(jī)械加工行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)將學(xué)科最新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)、安全規(guī)范補(bǔ)充到到教材中，以最快的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，增強(qiáng)了教材的靈活性和時(shí)效性。

3.4 實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生職業(yè)技能水平和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了改善學(xué)生機(jī)械式按照實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)操作完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)的現(xiàn)狀，提高學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力，將“數(shù)控編程及零件加工”實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容與“工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)”賽項(xiàng)技能大賽內(nèi)容融通，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以小組競(jìng)賽模式完成，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。采用企業(yè)班組管理制度，引入企業(yè)文化，讓學(xué)生進(jìn)入角色，以小組為單位，每人發(fā)一個(gè)毛坯工件，要求每個(gè)學(xué)生必須完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中的所有任務(wù)。

待每個(gè)小組都完成任務(wù)，小組之間依據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分、教師根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)打分。這種通過(guò)引入比賽的形式和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)，達(dá)到了“以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促改”的目的，為學(xué)生參加就業(yè)奠定了良好的職業(yè)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

“數(shù)控編程及零件加工”課程可以使學(xué)生掌握數(shù)控編程指令格式及產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)，熟練應(yīng)用各種指令進(jìn)行回轉(zhuǎn)類零件、箱體類零件數(shù)控編的能力。筆者本著讓學(xué)生易學(xué)、易懂、易用的目的，在教學(xué)模式上通過(guò)職教云平臺(tái)進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)，教師由教的角色變?yōu)橹笇?dǎo)，學(xué)生由被動(dòng)變主動(dòng)，學(xué)習(xí)活動(dòng)更加豐富靈活，教學(xué)效果提升。同時(shí)將虛擬仿真加工引入課堂，每位學(xué)生最終將自己編寫(xiě)好的數(shù)控加程序?qū)氲椒抡婕庸ぼ浖羞M(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證正確，在職教云“頭腦風(fēng)暴”活動(dòng)中上傳加工結(jié)果，做到每一位同學(xué)都能參與其中。在教材設(shè)計(jì)上采用活頁(yè)式教材，根據(jù)課程的特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容，在教材中加入相應(yīng)的思政內(nèi)容，幫助學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀和價(jià)值觀，并在具體實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生“精益求精”的職業(yè)素養(yǎng)。在教學(xué)實(shí)踐實(shí)踐環(huán)節(jié)，為了培養(yǎng)學(xué)生“注重細(xì)節(jié)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)”作風(fēng)，將“數(shù)控編程及零件加工”實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)內(nèi)容與“工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)”賽項(xiàng)技能大賽內(nèi)容融通，引入競(jìng)賽中數(shù)字化制造與職業(yè)素養(yǎng)模塊的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出適合課堂教學(xué)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控編程及零件加工的興趣、熱情和職業(yè)技能。

基金項(xiàng)目：1.2022 年度柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院重點(diǎn)教材建設(shè)項(xiàng)目（2022-JC026）。

2.柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控加工工藝及編程思政示范課項(xiàng)目（2022-KCSZ36）。

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