数控专业课堂教学中应用信息化技术的实践研究

文| 顾云男

以科技促进教育信息化发展是新时期教育高质量发展的必然趋势，数控专业是一门以实践性为主的专业课程，其与信息化技术的应用息息相关，需要以信息化助力专业课程教学的高质量发展。在实践中，数控专业课堂教学应以就业型人才为培养目标，把握好企业岗位对数控专业人才提出的综合能力要求，构建信息化数控专业课程体系。为了更好地促进数控专业的人才培养，教师还需要从资源库建设、课堂教学模式以及教学评价入手，积极革新原有的人才培养理念，实现高质量转型。

党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”，三者之间具有强烈的耦合关系，以科技促进教育信息化发展，提升人才培养能力，已经成为当前教育事业发展的方向。如今，智慧教育发展势头愈发强烈，各类信息技术在教育中的应用，大大提升了教师教学效率，对促进教育高质量发展具有重要的现实意义。同时，因为智能手机、平板电脑等设备的普及，学生的学习方式也发生了巨大的变化，不再仅局限于课堂与书本之中，可以凭借自身意愿随时随地开展学习，有效提升了学习效率。数控专业作为一门实践性较强的专业课程，其本身与信息化技术发展密切相关，为了提升课堂教学效率，应用信息化教育手段，培养高质量数控专业人才。

一、信息化项目教学

信息化项目教学是以信息技术为依托，以项目学习为基本方式，通过真实的任务设计和项目实施，在任务完成的过程中进行知识、技能和情感态度价值观等方面的培养与提升。它是一种以学生为中心、以培养学生创新精神和实践能力为重点、以信息技术应用为核心内容、以“任务”为中心的教学模式。它能促进学生主动学习、自主学习、合作学习，引导学生自主建构知识、获取知识、应用知识，最终解决实际问题。

项目教学具有以下四个特点：一是实践性。项目教学是在一定的教学情境中，教师选择和确定主题，指导学生开展体验式、探究式、合作式等学习活动，学生在教师的指导下完成任务、实现目标的活动过程。二是自主性。项目教学中学生是活动的主体，教师引导和帮助学生自主完成项目任务。三是合作性。项目教学以小组为单位开展活动，每个小组都有明确的分工和任务。四是体验性。项目教学中教师要善于创设情境，引导学生进行体验式学习，在真实的情境中感知、探究知识和技能。传统的课堂教学模式主要以教师为中心，而在信息化项目教学模式中，学生才是学习的主体，教师只需要设计好学习任务和学习情境即可。因此，教师要利用信息化技术来开展项目教学活动。

二、信息化项目教学设计

（一）项目＋信息平台选择

本研究通过深入企业调查，结合教学对象的具体情况，确定教学内容以数控车削螺纹零件与Solidwork 这两门课程为主，分别以“Solidwork 软件”“3D 朋克平台”“数控仿真软件”“学习通App”为主要教学平台，并将其整合为“螺纹零件的工程绘图+3D 朋克平台”“螺纹零件的工艺分析+学习通App 平台”“螺纹零件的加工编程+学习通App 平台”“数控车床的操纵+虚拟仿真软件”“螺纹零件的质量检验+学习通App 平台”。

（二）项目实施过程

在实施信息化项目教学时，教师首先要明确项目、信息平台，制定出与项目教学相适应的方案，然后再进行项目教学。本文以“数控车削螺纹零件”项目为例，详细阐述了该课程在实践中的应用。

（三）项目任务分析

一是利用“Solidwork”CAD 软件，对螺纹零件进行三维立体图形的绘制，并利用此软件所附带的功能，将3D 立体图形转化为工程图形，调整其尺寸及技术要求，直到工程图形满足国家标准；二是对此项工程的技术分析，包括材料的选择、尺寸的精度、轮廓的构建、参数的计算等；三是加工程序的编写，包括精确工件等高线节点坐标，合理选择与工件匹配的编程指令，精确编写加工程序，并利用虚拟仿真软件进行加工示范，验证加工程序的正确性及有关参数的设计。

（四）信息化手段的融合

要使信息化手段在课堂教学中起到作用，一是在讲授前教师引导学生在学习通App 上观看将要学习的项目微课视频，通过翻转课堂，学生在教师讲授前了解所学项目的基本知识。二是教师要求学生在“学习通”App 上完成手写签名。在学生画出工程图后利用3D 朋克平台将3D 图像转化到手机上，让学生在课后深入思考零件三维图。三是这套虚拟仿真设备，可以让学生在学习理论知识的同时进行一些机器操作，降低了学生的失误率，同时也不会出现设备不足的情况，大大提升了培训效果。

三、实施过程

为了改善教学效率，使全班50 名学生都能参与到这个计划中，本课程将这个计划分成以下几个部分：

先绘制工程图，编写加工程序，进行虚拟模拟操作，之后将学生分成几组，每一组都要完成一个小项目，在这些小项目结束之后，各个组之间的课程可以互相交换，直到所有人都可以根据预先设定好的学习过程，将所有小项目的课程全部学习完毕。

一是以“Solidwork”为工具进行螺钉类产品工程图纸的制作，在完成螺钉类产品的3D 立体图纸后，使用本工具所附带的转化和产生图纸的能力进行制作。通过此专题，学生既可以了解如何作画，又可以熟练运用此软体。在学生利用Solidwork 软件画好图表之后，可以将3D 图表上传到3D 朋克平台，再产生一个二维码，用手机进行扫描。这样就可以在下课之后在手机上对这些零件的3D 图形进行分析、研究和回顾，而不用通过电脑打开三维软件。

二是开展螺纹程序编制的项目学习，通过对所涉及螺纹制品工艺参数的分析，学生了解螺纹的构造，并且了解螺纹深度、切入时分刀次数、切入深度、切入点的计算方法。然后，针对数控机床的种类，引导学生选用适当的螺杆指令。最后根据图像所对应的数控机床编程模型进行编程。为了让学生能够在每个阶段都主动参与，并且能够及时进行沟通，把学习通App 平台与教室相结合，提高了课堂效率。

三是利用虚拟模拟实验平台对所开发的数控加工设备进行模拟实验。在此信息平台上，学生不仅能实时地校对工艺方案，并能获得教学结果的反馈，还能在课堂上更好地理解设备的整个操作过程，为以后进入实践车间奠定基础。而且，这个虚拟模拟平台可以转换多种常用的CNC 系统，因此，它拓宽了学生的知识面，增强了他们在工厂中的适应能力。

四是正确利用数控仿真软件，丰富数控专业教学。数控仿真软件是一种模拟数控加工机床在虚拟环境中运行的软件，它可以让学生在无人监控的情况下进行上机操作，这样可以避免由于学生错误操作而造成的安全事故。软件能够模拟数控机床的各种动作，包括加减速、变速、暂停、退出等功能。软件操作界面友好，能够使学生在不影响正常生产秩序的情况下进行上机练习，同时还能够提高教学效率，缩短学生在教学过程中的实习时间。

第一，验证教学。在教学中，学生通过动手实验和实践来探究新知识，并通过实验来验证自己的猜想和假设，从而巩固知识。首先，通过亲自动手实验验证猜想和假设是学生自主学习的重要一环。在学生探索新知的过程中，教师可以从旁指导，甚至可以把学生实验的过程作为一种练习方式来设计。其次，在验证的过程中，学生是学习的主体，教师也不是知识的唯一权威者，教师在课堂上起到引导和支持的作用。为了让学生体验到“自己是学习的主人”，教师要用开放包容的心态去接纳不同的意见和建议。在教学过程中，教师要有强烈的自我意识和自我反思意识，对课堂教学实时监控、及时调整。例如，在讲解G75 宽槽循环命令时，字符P、Q 的含义较难理解，此时可以使用CNC 仿真软件，让学生输入相应的编程命令进行模拟加工，并根据刀具的运动路径来了解G75 命令的使用情况。这种教学方法是理论与实践相结合的教学方法，既能使学生学得快，又能活跃课堂气氛。

第二，纠错教学。有这样一种情况，学生的程序编写完全正确，但由于录入过程中出现错误而造成机床报警或者工件加工出错。为了强化学生的自我检查能力，尤其要提高程序录入的正确性。教师可以在程序中留下错误，让学生通过数控仿真软件进行检验纠错。这样不但提高了学生程序录入的准确性，而且让学生在编程方面的知识得到强化。

第三，情境教学。随着信息化时代的发展与进步，我们已经进入信息化时代。因此，为了培养学生的信息化技术能力，我们可以采用三维软件对教学内容进行模拟和演示。比如，在教学加工螺纹零件时，教师可以使用三维软件对零件加工过程进行模拟演示，这样既能让学生掌握螺纹孔的加工过程和加工技巧，又能提高学生的学习效率和学习兴趣。随着信息化时代的发展与进步，很多职业学校都应用了数控仿真教学软件来替代传统的数控课堂教学方式。应用仿真教学软件可以为学生提供良好的学习环境与学习氛围。在数控专业中引入仿真软件时，教师要指导学生利用仿真软件来辅助自己学习零件加工过程，让学生了解如何进行零件加工操作以及零件加工流程和工艺等内容。教师应用数控仿真软件进行教学，不仅可以为学生提供良好的学习环境与学习氛围，还可以让学生利用仿真软件进行零件加工操作与工艺分析等内容的学习，这样不仅能提高学生的学习兴趣与效率，还能提高学生的数控专业能力。

此外，教师还可以利用数控仿真软件的考试功能，按照职业资格鉴定中级工的能力标准设置模拟考场，用考试训练学生的操作水平，这样的教学就变成了一种特定的情境教学。学生将来要走上工作岗位，技能掌握情况是一方面，理论考试也不能忽视。检验学生的技能水平要通过技能鉴定考试，拥有职业资格证书就是学生打开就业大门的一把钥匙。

五是正确利用微课，丰富数控专业教学。

第一，传统的教学模式主要是以教师为主体，学生处于被动接受的地位，这种模式难以激发学生的学习兴趣，导致教学质量下降。教师可以根据课堂教学内容制作出不同类型的微课，通过丰富多样、新颖生动的视频调动学生学习的积极性，吸引学生的注意力。在数控专业教学中，教师可以选择不同类型的微课进行讲解。例如，机床加工中经常涉及编程方面的知识内容，教师可以利用微课对相关知识进行讲解，这种方式可以增强学生对机床加工编程方面知识的掌握力度，促进学生数控专业能力的提升。

第二，教师可以针对数控加工中的难点制作微课。如在数控车床的实际操作过程中，学生不能够熟练掌握工件装夹、刀具的选择，并且由于切削速度过快，在加工时容易发生加工表面被刮伤等问题，这就需要教师制作视频来分析机床加工时所出现的问题。在视频制作过程中，教师可以通过案例分析的方式详细分析数控机床实际操作过程中遇到的问题。例如，在讲解如何选择合适的刀具时，教师可以借助视频分析刀具选择对机床加工精度的影响，通过讲解不同刀具的特性和选择方法等提高学生对刀具选择的认识。

第三，在数控专业教学中，由于很多内容涉及理论知识，学生难以理解和掌握，因此，教师可以将相关内容制作成视频，让学生通过观看视频直观地理解和掌握教学内容。如在机床加工编程部分中涉及刀具、刀柄等的选择以及切削用量的确定，教师可以把这些内容制作成视频，通过视频为学生展示数控机床加工过程中所需要的刀具、刀柄以及切削用量等相关知识，帮助学生更好地理解和掌握这部分知识。

总之，职业教育中数控专业课堂教学工作的开展是十分重要的，而在开展专业课堂教学的过程中应用信息技术能够起到良好的作用。数控专业教师需要注重课堂教学质量和效率的提升，并且应当注重全面培养学生素质，而这一切都离不开信息化教育工作。教师在开展数控专业课堂教学时，需要重视信息化教育工作，这样才能切实提升数控专业课堂的教学效率。