信息化手段教学在数控车床编程与操作课程教学中的应用

钟少佳

《数控车床编程与操作》是中等职业技术学校数控专业的核心专业课程。本课程的学习使学生具备数控技术原理、机械制造基础、制图、金属切削、数控加工工艺及相关方面的理论知识，以及拥有数控编程、数控车床操作的专业技能。《数控车床编程与操作》课程教学目标是使学生具备从事中级数控车床操作工岗位的职业素养。

《数控车床编程与操作》课程采用传统教学的方式，主要存在以下问题：1.学生厌学数控理论知识，这也是职中学生普遍存在的问题。学生认为理论知识枯燥难懂，厚厚的数控车工中级专业理论知识，学生除了背诵就是抄写，机械性的死记硬背，不断消磨学生的耐心，更是让学生对理论知识产生严重抵触情绪，这也是导致数控车工中级考证通过率低的主要因素。2.教学不直观，缺乏模拟仿真。《数控车床编程与操作》是一门实践性很强的专业课程。单纯在课室讲解编程指令的运用，缺乏动画直观展示指令走刀路径，学生往往对指令的走刀路径一知半解，不能直观结合走刀路径理解指令格式参数及功能。没有对编程指令运用理解透彻，学生在遇到不同的加工工件时经常错误百出，在课堂上没有数控仿真及时检测程序中存在的问题，这样脱离实践的理论教学，学生不能做到学以致用。3.数控车床不规范操作现象多，安全隐患大。在数控实训室面对全部同学示范车床操作方法时，实训室嘈杂的环境，学生不能清楚听讲和观看，导致学生出现诸多不规范操作习惯，甚至出现严重的安全事故。频繁的安全事故，会挫败学生的学习积极性，造成教学低效。这样的教学显然不适应时代的需求。经过多年的教学探索，发现在数控车床编程与操作课程中运用信息化教学，借助“动画、声音、图像”可使学生视觉和听觉都有直观感受，教学效果甚好。

一、信息化教学的定义

教学信息化，是以现代教学理念为指导，以信息技术为支持，应用现代教学方法的教学。在信息化教学中，以学生为中心，充分利用现代信息技术和信息资源，科学地安排教学过程的各个环节和要素，以实现教学过程的优化。

信息化的教学模式是：以学生为中心，老师充分利用现代教育技术手段，调动丰富的信息资源，构建一个良好学习情景，在教师的组织和指导下，充分发挥学生学习的主动性、积极性和创造性，让学生主动获取知识与保持，使学生真正成为知识的主动建构者。教师由知识的灌输者转变成课堂教学的组织者、指导者，教师主要作用是培养学生获取知识的能力，引导学生自主探索知识，形成自主学习的能力，体现学生学习主体的作用。

二、信息化教学的优点

在信息化教学中，充分利用现代教学媒体、信息资源构建理想的教学环境，在教师组织下，充分调动学生的主动性、积极性、创造性，使学生成为主动获取知识者，教学效果好。

1.有效创设理想的教学和学习情景，激发学生的学习兴趣。信息化教学通过文字、图像、动画和视频演示等丰富教学资源创设学习的情景，给学生形象、生动的感受，有效激发学习兴趣，提高教学效果。

2.有效突破教学和学习的重难点，提高学习效果。通过信息化教学，使抽象内容直观化，化复杂为简单，突破重难点。

3.发挥学生主观能动性，养成自主学习的能力。信息化教学中，教师是课堂的组织者、指导者，学生是知识的主要建构者，主动探索知识，形成自主学习的能力。

三、信息化教学的应用

下面以《数控车床编程与操作》为例，讲解信息化教学的具体实施过程。

1.创建教学平台，突破学习局限

为了便于教学互动、资源共享和移动学习，笔者采用学习通APP交互系统作为教学互动平台。首先，下载学习通App，安装并注册后，重点建立我的课程。建立我的课程，编辑章节和目录，根据教学的需要在相应的课程理添加相对应的信息资源，如教学图片、微课和视频等。如《数控车床编程与操作》课程的“固定形状粗车循环指令G73”微课、“对刀操作”视频等学习资源上传“学习通”教学平台，如图1、图2，这些资源供学生自学使用，学生可以在各种时间、各种场所进行学习，打破学习时间和空间的限制。接着建立班级，发布班级邀请码7985093给学生，学生手机登录“学习通”，在线浏览海量的学习资源，在教与学的过程中实现学习数据记录、分析。大量的微课资源解决了传统教学资源匮乏、不直观等问题。

2.微課创设情景，激发学习兴趣

在教学中，笔者发现16数控2班学生能运用外圆粗车复合循环指令G71和精车G70指令编写零件的加工程序，可在数车车间实训中，学生缺乏考虑刀具磨损值或机床间隙造成零件的尺寸误差问题，加工出的工件尺寸精度往往达不到要求。为了提高工件尺寸精度控制，加工出合格的工件，设置课程如下：

课前推送微课，激发学习兴趣。通过“学习通”教学平台推送“外圆尺寸精度控制”微课如图3，发布学习任务，引导学生课前自主学习。学生登录“学习通”观看微课讨论研究，完成学习任务。视频演示加工工件尺寸精度控制的重要性、尺寸误差值的计算方法和尺寸精度的控制方法，直观形象的视频引发学生思考一系列的问题：实际的加工中存在尺寸误差，加工过程必须有暂停测量，应该在加工哪一个环节设置程序暂停呢？暂停程序如何编写？测量尺寸有误差，如何进行修改？带着疑问，查找资料，浏览资源完成以下学习任务。

（1）分析并写出图4零件加工工艺。

（2）编写图4零件完整的加工程序（含有暂停程序）。

课中讨论解决问题。课前学习最大的问题是如何在图4工件加工程序中插入暂停程序。结合课前学习情况，以小组为单位讨论课前学习遇到的问题，小组代表示范讲解要点，展示学习成果。为了提高编写暂停程序的准确性，笔者事先把编写暂停程序段容易出错的案例通过问卷星制成二维码，如图5，学生扫描二维码修改暂停程序存在的问题，强化知识要点。在实训教学过程中，学生的主要任务是加工出合格的图4工件，完成此任务最关键是学会控制工件的尺寸精度。控制工件尺寸精度难点在于工件尺寸测试方法、尺寸误差计算和根據实际情况合理修改刀具磨损值，这些知识都在课前微课里呈现，学生可重复观看微课，小组成员讨论共同解决难题。信息化教学中，学生借助理想的信息资源环境，积极主动的探索知识，学生之间思维的碰撞有利于知识的生成，使学生真正成为知识信息的主动建构者，大大提高了课堂教学效果。

信息化教学不会随着课堂教学结束而结束。在课堂上掌握不了的知识和技能，学生可通过反复观看教学平台上的资源继续学习，还可通过微信或“学习通”教学平台等实现生生和师生研讨。课后，教师可在“学习通”教学平台上传有关专业的资源网址或网络资源，学生利用课余时间进行碎片化的学习，拓展知识宽度和广度。课堂的评价也随着信息化变得多样化，能对学生课前和课后的学习情况、学习效果进行长期记录和考核，有利于更准确的更进后续学习。

3.模拟仿真教学，规范操作

（1）模拟仿真，直观教学

信息化教学适当运用仿真教学，化难为简，易于学生学习。仿真教学是将理论和实践相结合的新教学手段。在仿真教学中，学生置身于模拟真实环境，通过仿真软件可以灵活地设置各种参数、输入模拟条件，就可以自如地模拟真实世界中的各种情况。

例如，在讲授《端面切削循环G94的运用》的教学过程，笔者采用任务驱动教学法，以仿真加工图6工件为工作任务，围绕这工作任务展开学习。笔者创设学习情景，运用数控仿真软件演示端面切削循环指令G94加工阶梯轴零件过程的视频。在观看视频的时候，引导学生留意刀具切削起点位置、刀具进刀方向、刀具的走刀路径和加工完毕后刀具停留的位置。直观形象的演示激发学生联想，唤起学生原认知的圆柱切削循环G90指令知识结构，利用原有关知识推论新知识G94指令相关知识。接着，笔者通过多媒体平台展示G94走刀路径，引导学生自主学习，分组协作探索一连串任务：学习G94指令格式及参数意义、描述G94指令刀具走刀路径、确定刀具起点位置、确定加工完毕后刀具停留位置。通过完成这些小任务来实现总的工作任务（图6工件的加工）。在仿真加工图6的时候，个别小组发现了存在的问题：设置刀具起点位置，没考虑切槽刀的宽度，导致槽变宽;误解G94走刀路线，只编写最后一刀切槽的程序，形成一刀切现象。数控仿真软件引入理论教学，课堂上学生编写的程序经过仿真加工，即可检测程序的正确性，也能及时发现程序中存在的问题，加深对编程指令运用的理解。

（2）模拟仿真，规范操作

数控是一门实践性很强的学科，学生如果不规范操作数控车床，容易在数控操作中出现安全事故。常见的安全事故有：学生对刀操作有误，不验刀就进行加工，出现撞刀现象;数控加工中进行换刀切削，刀具没移到安全位置换刀，导致刀具与工件发生碰撞。在数控车床编程与操作中引用仿真教学，在仿真机床上，采用的操作面板和按键功能与真实的数控机床完全相同，老师讲解演示，学生规范仿真操作，熟悉车床操作面板和按键功能，提高数控操作的安全性。

通过仿真教学，让学生学会编程知识，熟悉数控车床操作，养成安全规范操作的习惯。学生在进行数控仿真学习，“做中学，做中教”，学生既能学到扎实的专业理论，也熟练了实践技能，真正做到理论结合实践。这种教学手段，不仅减少数控操作所需刀具、材料和机床的损耗，而且在有限的实训教学资源中保证了安全，提高教学效果，实现教学目标。

4.跟踪后台数据，实时教学评价

数控车工中级职业技能需要数控专业技能和专业理论知识相结合。数控车工中级理论考核要求具备数控技术原理、机械制造基础、制图、金属切削、数控加工工艺等理论知识，也就是数控专业中职三年的所有专业知识。即使学过的课程，学生对专业理论知识掌握很少，一学期要在课堂上把这些内容一一传授于学生，让学生熟悉掌握数控专业知识不太可能。

创设探究氛围，激发学习的兴趣。爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师，浓厚的学习兴趣可以使学生产生求知欲。”对于一本本厚厚的书本，学生失去兴趣，不会主动翻阅。那么如何让学生从被动转变为主动？又如何将考核情况及时反馈到老师，且对学生学习情况、学习效果进行长期记录和考核，以便准确地更改后期的继续教学呢？利用信息化教学手段将历年的纸质试卷通过筛选，去掉雷同题目，精简题库，整理出一套套典型的数控车工中级题库，利用“学习通”教学平台上传题库，学生登录“学习通”自主探索学习，及时反馈学习情况到老师，如图7所示。精简的电子阅卷充分调动学习兴趣，学生可以自由安排时间自主学习，遇到抽象的难题，学生可以浏览“学习通”大量的学习资源加以理解，可以通过“百度”等网站查找相关内容，或者通过“学习通”教学平台生生、师生交流探讨，及时的解答坚定了学生的学习信心。

四、实施效果存在的问题

1.取得效果

信息化教学充分利用了现代教育技术，运用文字、图像、动画和视频演示等丰富教学资源呈现课堂，使学习变得轻松愉快，学生主动参与了课堂，充分发挥主观能动性，自主学习能力提升了，课堂变得活跃有趣，教学效果很好。教师通过信息化教学，不但积累丰富的教学资源，更新知识结构，而且提升信息教育技术运用教学能力，与时俱进，保持对新知识、新事物长久的敏锐感知能力，也促进了教学。

2.存在不足

信息化教学需要大量的优质教学资源，而教学资源的准备是一项长期坚持的教学活动，需要大量的时间和精力完成。教师如果准备不足，运用信息教育技术能力不完全具备，对课堂突发情况应变能力不够，课堂上就会出现无法掌控的局面，达不到教学效果。