数控技术课程互动式教学方法的探讨与实践

王建红 陈桂 盛党红

摘 要 在数控技术课程教学过程中，根据课程内容特点，合理运用如案例式教学、问题探索式教学、项目式教学等各类互动式教学方法，以提升学生综合应用各方面知识的能力，培养学生的自主学习能力。实践结果证明，互动式教学方法提高了学生参与课程的积极性，有助于形成良好的生生、师生互动氛围。

关键词 数控技术；互动教学方法；案例教学；项目式教学

中图分类号：G642.4 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）04-0114-03

Research and Practice of Interactive Teaching Method in Nume-rical Control Technology//WANG Jianhong， CHEN Gui， SHENG Danghong

Abstract In the course of the teaching of numerical control technology， according to the characteristics of the course content， reasonable use of interactive teaching methods， such as case-based teaching， problem exploration， project-based teaching and so on， to enhance students ability to use the knowledge of all aspects， to cultivate students ability of autonomous learning. The practical results show that the interactive teaching method can improve the students participation in the curriculum， and it will help to form a good interactive atmosphere between students with students， and teachers with students.

Key words numerical control technology； interactive teaching method； case-based teaching； project-based teaching

1 前言

为提升学生的专业素质和培养学生的创新能力，大学专业课的教学内容、教学手段和教学方法等都需要进行改革。其中，教学内容的改革是核心，教学手段和教学方法的改革是取得一定教学效果的途径[1]，三个方面相辅相成、缺一不可。教学方法的改革也是提高课堂教学有效性而需要解决的问题。

20世纪80年代中后期，美国高等教育界就提出提高本科教学质量的七个策略[2]，其中的四个策略分比赛“鼓励学生和教师互动；鼓励学生之间相互合作；鼓励学生活动学习；对学生的学习给予及时反馈”，即所谓的互动式教学方法，其把教学活动看作是师生之间所进行的一种交往与沟通，把教学过程看作是一个动态发展着的教与学相统一的交互影响和交互活动过程，注重师生互动、生生互动，强化教与学的交互影响，以增强课堂教学效果[3]。

南京工程学院自动化学院控制类课程组对学生所期望的互动教学方法进行了问卷调查[4]，调查结果反映，学生所期望的互动教学方法依次是实例分析（50%）、课堂提问（37%）、课堂讨论（30%）、实践模拟（27%）、项目研究（20%）。可见，学生认识到互动教学的重要地位，并且有进行互动教学的需求。同时，对于专业课程，因课程内容有较强的技术性，涉及多方面相关的专业知识，在课堂教学中开展互动式教学方法，也对教师学生提出更高的要求。基于此，笔者在数控技术课程教学时，认真分析课程各部分内容的特点和学生实际情况，进行互动式教学探索及实践。

2 数控技术课程的教学特点

按照自动化专业培养方案的课程设置，学生在前期已学习机械制造、计算机、自动控制原理、电气传动、检测等多门学科的基本知识，但是对于这些专业知识在设备上的具体应用还不够了解。而数控技术课程主要研究对象是数控机床，其是典型的机电一体化产品，机械制造、计算机、自动化控制原理等多门学科的最新技术都会在数控机床上有非常具体的应用[5-6]。因此，必须针对课程特点，积极探讨一种教与学、师与生互动的专业课程教学模式，能有效地激发学生的学习兴趣，促进学生重视课程的学习，重视科学研究方法的锻炼，对学生创新能力的培养具有更重要的意义。

3 互动教学的形式

从形式上看，互动教学就是教与学的双方互相反馈的过程，是双向的。实现教学互动，首先需要尊重学生在教学中的主体地位，要善于激发学生听课的热情与积极性；其次，需要根据教学过程中的不同阶段和不同教学内容灵活运用不同的教学互动形式。在专业课教学中，常用的互动式教学方法有案例式互动、讨论式互动、问题探究式互动、项目式教学法等。

案例式互动 案例式互动就是运用多媒体等手法呈现精选典型案例或者工程实例，按照“案例解说—尝试解决—剖析方案—理论学习”的程序进行。这种方法直观具体、生动形象，并且是实际应用实例，所以学生印象深刻，课堂教学气氛活跃。案例教学无疑是一种好的互动形式，但是因学生的理论学习不是非常系统和透彻，案例的选择有点儿难度，所包含知识量较小，同时需要教师有很深厚的工程实践经验。

如在讲述“刀具半径补偿”内容时，首先介绍其指令用法和意义，但因学生缺少实际的操作经验，不太容易理解，所以在课堂上引入MasterCAM软件，直接设置相应参数，再加上实体模拟，学生就会很直观地明白其用法和意义了；接着在介绍刀具半径补偿转接处理时，因涉及具体转接情况的处理算法，在此可以先结合一些动画加以说明，再演示基于C语言的实现程序，这样学生对其基本知识和工程实现等方面都有了更好的认识。

讨论式互动 讨论式互动是围绕教师提出讨论的主题，学生提出相关问题并思考，再由教师引导学生共同探讨问题答案。讨论式互动的关键是教师要从单一的知识传授者转变为学生学习的引导者，而且要确立学生在课堂教学中的主体地位。如在讲解数字积分法实现直线插补时，如果按照教材内容的顺序按部就班地讲授，即先介绍插补原理，再讲解例题，最后说明具体软件实现情况，笔者在教学中就发现，因原理部分内容比较抽象，部分学生就会缺少一定的兴趣，教学效果不是很理想。

为改变这一状况，笔者打破原来的教学顺序，并采用讨论式教学方法，因考虑到数字积分法插补算法比较好理解，即先讲解例题，再引导学生围绕例题思考相关问题，如：直线插补时被积函数为什么终点坐标？累加次数由什么来决定？与逐点比较法相比较有何差别？可以通过什么方式来实现其算法？这一系列问题中的部分问题，在课堂上就可以组织学生一起讨论，同时学生则渐渐地了解到插补原理；而有些问题可以作为项目式讨论课题布置，让学生课后查资料来了解。

问题探究式互动 问题探究式互动是教师在上课前针对课程内容的教学目的和教学重难点，归纳出互动问题，并逐一向学生抛出，学生可以自行分组并分工，课后主动查阅资料、广泛思辨，课堂上自己根据所查阅资料和所学知识进行讲授。这样既能让学生更好地了解教材上所需学习内容，同时又能开阔思路，了解更多相关知识。

如在本课程教学中，笔者在第一节课上就提出问题：国内外的数控机床或数控系统有哪些品牌？这些品牌的机床或系统具有哪些功能？建议学生最好能结合自己所学的其他专业知识来查找资料。学生根据自己的意愿，3～4人组成一个小组，每个问题可以由1～2个小组整理。两周以后，在课堂上预留一小部分时间，要求学生针对所讨论的问题分组演讲，在学生分析讲解结束后，教师对学生的演讲进行点评。这样不仅让学生学会了利用互联网和图书馆的数字资源查询资料，而且让学生对数控机床或数控系统的发展现状等有了清楚的认识，能更好地认识到所学专业知识的实际应用情况。

项目式教学 项目式教学是一种典型的以学生为中心的教学方法，其以项目为主线、教师为引导、学生为主体，创造了学生主动参与、学生间自主协作、师生共同探索创新的新型教学模式，学生真正成为学习的主体。如在本课程的教学中，教师根据各章节内容的特点，提出一些研究项目，包括用所熟悉的计算机语言编写插补软件、设计步进电动机的脉冲分配电路和控制软件及盘式刀库自动换刀系统的开发等。这些项目的研究可以有不同的实现方法，涉及单片机、PLC和EDA技术等，学生查找相关的期刊文献，了解实现方法，再自己去真正开发。这样既能很好地调动学生的积极性和团队合作意识，也能让学生认识到一些专业基础知识的实际应用。

4 互动教学方法的实践效果

笔者在2011级自动化专业两个班级的数控技术课程的教学中，对不同章节内容，尝试采用多种互动式教学方法，在整个教学过程中尽可能启发和引导学生的思维。

在实施问题探究式互动模式时，开始一些学生还比较放不开，就按照网站上下载的素材照本宣科，没有自己的思路，或者没有结合自己所学的某一门专业知识进行讲解；后来一部分学生整理资料和制作PPT的能力都有所提高，能够充分运用之前所学课程的相关知识，以实例等方式生动讲解问题，使得学生对课堂的专注度有所提高，活跃了课堂气氛。同时，教师适时和恰当的评价，捕捉到学生的亮点，讲解的学生就会很有成就感，从而形成良好的生生、师生的互动氛围。

项目式的互动教学能让学生发挥各自所长，更好地将所学专业知识有机结合起来，如步进电动机脉冲分配电路的设计项目，对单片机比较感兴趣的学生，则了解到基于单片机的实现原理并完成硬件电路和软件程序；有一部分学生前期参加了学校的各级创新项目，积累了不少实际工程设计经验，对EDA技术或嵌入式系统等新技术有一些了解，他们就构建了基于FPGA和单片机相结合的脉冲分配系统。

在本课程的教学中，采用多种互动式教学模式，再结合一些虚拟仿真软件[7]，既形成了“理论+实践”“虚拟+现实”“课内+课外”的全方位教学体系，也打破了传统的以传授知识为主的教学模式，为学生提供了一个亲自参与、形象直观的交互环境，尊重学生的主体意识，为学生思考、探索和创新提供了巨大的空间。

5 结语

本文结合课程教学内容特点，探讨互动式教学方法在数控技术课程中的应用情况。实践表明，采用有效的互动教学方法，对激发学生参与课程学习的积极性与主动性有很大帮助，更对提升学生创新能力和综合素质都具有重要的实践意义。

参考文献

[1]刘伟.研讨式教学模式建构[J].高等教育研究，2008（10）：

65-67.

[2]王嘉毅，弗悌娜.美国高等学校提高本科教学质量的七条对策[J].高等教育研究，2007（3）：100-105.

[3]于浩淼.互动式教学对学生创新能力培养的推动作用研究[J].教育与职业，2010（21）：141-143.

[4]陈桂，陆锋，盛党红.互动式教学方法在自动化专业课程教学中的应用研究[J].中国现代教育装备，2015（4）：47-49.

[5]范素香.数控技术课程多元化教学模式实践与探索[J].中国教育技术装备，2012（6）：57-58.

[6]游有鹏，楼佩煌，陈蔚芳.机床数控技术精品课程教学与实践改革研究[M]//第五届机械类课程报告论坛论文集.

西安：高等教育出版社，2014：196-199.

[7]徐开芸，汪木兰，左健民，等.虚拟数控技术在多媒体CAI系统中的应用[J].机械设计与制造，2008（2）：139-141.