基于PBL的数控编程与加工实训教学模式探讨

刘芳芳，谭伟浩，高东玲

（1.陕西机电职业技术学院，陕西 宝鸡 721001；2.陕西汽车集团有限责任公司技术中心，陕西 西安 710200）

前言

数控技术是现代制造技术的基础，该技术的发展对制造业领域具有重大的意义[1]。《中国制造2025》明确指出将高档数控机床与机器人作为重点发展的十大领域之一，而要实现中国制造2025这一目标，培养具有专业技能型、引领创新型人才是关键。

随着信息技术对传统教育进一步深入的影响，以及教育改革的持续进行，以往的填鸭式教学模式急需转变。为了进一步推进理论教学与实践教学的高度融合，提升学生自主学习能力，真正实现教学效率与教学质量双提升，笔者结合实际教学实践，提出基于PBL问题式学习的数控编程与加工实训教学模式探讨。

1 PBL式教学模式应用

1.1 PBL式教学的特点

PBL（Problem-based Learning）是基于建构教学理念发展起来的一种新的教学模式[2]。采用了以问题为基础，学生为中心，教师为导向的启发式教学方法，旨在培养学生的自主学习和独立思考的能力。该教学方法是以教师的引领为前提，将学生分成不同小组，通过学生自学以及小组之间的相互协作解决相应问题并汲取知识的一种教学模式。其主要特点可以概括为：一是以学生为中心；二是以问题为导向；三是以小组讨论为模式；四是以合作共赢为精神；五是没有唯一的正确答案。在教学过程中引入该方法能够激发学生的学习兴趣以及创造力。教学流程如图1所示。

图1 PBL教学模式流程图

1.2 PBL式教学的必要性

工科类专业课程往往需要在不同课程之间构建知识逻辑体系[3]。数控编程与加工实训是数控技术专业的一门核心实训课程，主要围绕产品的毛坯选型、加工工艺、编程以及加工制造展开，学生在学习此门课程之前，已经学习了机械制图、公差配合与机械测量、数控加工工艺以及数控车削编程与操作等基本理论课程，本门课程的学习要求学生能够看懂零件图并正确选择毛坯，再到工艺制定及加工制造，每一环节都具有非常紧密的逻辑关系。因此单一化模块化讲解的课堂实施容易产生“各自为政”的教学误区，而PBL教学模式激励学生小组在解决问题时，能够自发的将已学习的专业理论课程与专业核心课程之间建立联系，有效实现旧知与新知的融会贯通。

2 教学实践过程及意义

2.1 明确教学目标

结合数控技术专业人才培养目标，依据数控编程与加工实训课程标准，明确教学目标，包括知识目标、能力目标、职业素养等目标，确立本课程的教学采用了基于PBL教学模式的项目式教学方法。根据项目内容难易程度及要求学生对知识点的掌握情况，将企业生产零件引入各个教学项目当中，实现教学项目与企业生产的逐步对接，从循序渐进到深度融合。通过生产零件的实际应用及重要性，调动学生学习主动性和积极性，培养学生精益求精、追求卓越的大国工匠精神。

2.2 实施教学任务

本文以数控编程与加工实训中的某一项目学习为例展开探究。该项目依托企业实际生产，结合课程自身特点，将工程实例引入到课堂教学中，并分成了“理论引领—虚拟仿真—实操练习”三个实践环节，在实践过程中采用了基于PBL教学模式下的多种教学方法的综合运用。

2.2.1 问题引领，课前导学

教师在上课之前，应结合学生所学知识，针对项目创设具有可操作性并且真实的问题情境，将问题上传至职教云平台的课前预习模块。学生针对教师预留问题，查阅相关文献及资料，各组画出项目导学图，上传至职教云平台。既回顾旧知，又试探新知。

2.2.2 协作探究，课中研学

结合企业实际生产管理，模拟生产车间的班组管理模式，将学生按照4～5人一组分成不同小组，每个组员都具有明确的个人职责，分别负责采购、工艺、编程、加工、检验等不同模块。针对项目加工要求及教师预留问题，小组成员根据图纸协作探讨并进行分工，采购员负责选择毛坯以及各环节操作记录；工艺员负责编写工艺卡片；编程员根据工艺要求编写程序；加工人员利用斯沃虚拟仿真加工软件对前三项工作进行验证，确保操作无误后，对毛坯件进行机加工；检验员对成品进行尺寸等检验。

2.2.3 反馈评价，集思广益

各小组完成指定任务后，以小组为单位进行成果展示，分享汇报，既要说明具体操作方法，又要说明操作过程中遇到的问题及解决办法。之后，小组成员之间进行组内自评，小组之间进行组间互评，教师进行总评。

2.2.4 举一反三，课后延伸

根据本节课教学情况，教师布置相应课后问题，引导学生进一步深入学习探讨，举一反三，逐步深入，实现梯度式教学效果。基于某项目的整个教学环节任务实施如图2所示。

图2 教学任务实施环节

2.3 基于PBL教学模式下实践教学意义

（1）通过以问题为导向，学生为中心的教学模式，使学生养成了遇到问题能够主动查阅资料，自主探究解决问题的良好习惯，同时培养了学生自主创新、积极思考的职业素养。

（2）在协作探究环节，学生分工明确，各司其职，任何一个环节出现问题或时间上的延误都会影响整个项目的进度情况，让学生切实感受到自己在团队中的重要性，有效回避了以往以一人之力，解团队之忧的无分工教学误区，有效促进了学生之间的团队协作意识。

（3）评价环节在整个教学过程中非常重要。通过教师评价，再次明确项目执行过程中的重要知识点和注意事项，加深学生记忆理解及反思。通过学生评价，教师对学生的学习情况有了认知，学生对自身的学习情况也有了更深入地了解。在反馈评价环节，小组之间深入交流探讨，对于操作过程中出现的不同问题以及解决办法加深记忆与理解，通过组间交流，思维碰撞，有效提高学生学习的积极性。

（4）通过在教学过程中引入虚拟仿真环节，为学生提供充分的机床操作和练习机会，不管学生有没有接触过实操，都可以通过如图3所示，与车床实际操作面板相同的仿真软件进行仿真加工，该环节使得学生能够熟悉正确的加工操作流程，反复验证并优化加工程序。既能增加学生的信心和成就感，也降低了不规范操作导致的安全隐患风险。

图3 仿真软件界面

3 实践考核机制

本文所述数控编程与加工课程为一门实训课，按照设定项目采取了“一个项目，多个问题”的基于PBL教学模式的问题式教学，教学过程主要是以学生为中心的讨论式学习，因此对学生在项目实施过程性的考核非常重要。

为了进一步量化考核，完善考核标准，本课程以突出多元化、强调过程化的思想，构件综合化的考核评价体系。学生总评成绩分为平时成绩和期末成绩两部分，分别占比70%和30%。平时成绩按照如表1所示的标准进行评定，期末成绩由教师给定项目任务，学生独自完成工艺，编程，加工等各环节任务，最终由教师以及企业技师对学生作品进行评分。

表1 平时成绩考核评定表

4 结语

本文结合笔者实际在教学过程中所采用的教学方法，对将PBL教学模式引入到数控编程与加工实训过程的可行性及实践性进行了阐述。此教学模式有效激发了学生的学习兴趣，学生在自主学习、团队协作、组间交流等各方面都有了较为明显地提升，对于课程教学模式的认可度普遍较高。通过采用PBL教学模式的学习，使得学生能够主动将理论与实践知识联系起来，并融会贯通，而不在认为理论知识是枯燥无用的，同时也使得教师的教学能力和专业水平有了更大的要求和突破，在教师评价环节，能够针对不同小组实践过程中出现的问题给出有效地、专业地评价。实践表明，基于PBL教学模式的数控编程与加工实训是具有实践意义的，在今后的数控专业教学中应当被应用及重视并且不断完善、改进及创新。