数控编程与加工实训课程教学设计*——以KN95 口罩辊轴组件数控编程与加工为例

王金凤 王娜 王秋红 孙伟

安徽机电职业技术学院机械工程学院 安徽芜湖 241000

0 引言

数控编程与加工实训课程是高职院校数控技术专业核心课程，旨在培养学生具有较强的数控职业技能，同时要求学生达到较高的职业素养、创新意识以及精益求精的工匠精神，是机械相关专业的职业院校毕业生上岗前的综合技能实践类课程[1-3]。目前，数控编程加工技术实训的教学内容是根据教材知识点设计训练项目，教学内容相对简单，上课采用传统的“教师教、学生练”的教学模式，模式相对单一[4]。将企业生产流程及生产检验标准与高校实训教学结合起来，才能使学生在实训过程中做到有“机”可谈[5]。随着信息技术对传统教育进一步深入以及教育改革的持续进行，以往的填鸭式教学模式亟须转变[6]。本文基于KN95 口罩辊轴组件数控编程与加工案例设计教学载体，从内容分析、学情分析、教学目标和教学重难点四个方面对课程进行教学设计，结合产教融合、多维课堂教学、课程思政等教学策略，通过项目任务驱动方法进行教学实施，充分发挥以学生为主、教师为主导的人性化教学思路，强化学生的自主学习、协作学习和解决实际问题的能力。

1 整体教学设计

1.1 教学分析

本教学内容选自数控技术专业核心课程数控编程与加工，课程安排在第三学期开设，专业主要人才培养方向为面向制造业的数控编程员、工艺员、操作工及质检员等岗位群。

课程贯彻《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》和《安徽省人民政府办公厅关于深化产教融合的实施意见》文件精神，按照行业企业对数控技术高素质技术技能人才的岗位能力需求和职业教育特点及规律实施。

1.1.1 教学内容

基于岗位工作流程确定数控编程与加工课程五大教学模块。每个模块侧重一个方面内容，内容从简单认知到单一技能再到综合实例应用，由浅入深进行能力培养。本教学内容选自模块三的项目二“数控铣削编程与加工综合实例”，参照数控技术国家专业标准、对接教育部“1+X”数控车铣加工、多轴数控加工两项职业技能等级标准，以及铣工职业资格标准，结合企业实际工作任务确定案例教学内容，确定数控铣削编程与加工综合实例项目——“KN95 口罩辊轴组件数控编程与加工”，共16 学时。课程以任务驱动教学全过程，教师在线发布任务工单，学生以小组为单位自主学习知识点，小组合作完成任务包括：产品工艺分析、数控编程及仿真加工、数控铣削加工，最后通过检测辊轴组件产品加工精度检验学生的知识技能。

1.1.2 学情分析

授课对象：数控技术专业二年级学生。

优势：1）已学习数控铣削编程与加工基础知识，具备完成简单零件的数控编程与加工技能；2）学生好奇心强，喜欢信息化教学手段以及理实一体化教学模式；3）具备数控铣削机床操作技能。

不足：1）部分学生性格内敛害羞，缺乏沟通与表达能力；2）分析、解决问题的能力有待加强；3）安全规范操作意识有待提高。

1.1.3 教学目标

通过学生学情分析确定三维教学目标，即知识、能力和素质目标。通过典型工作任务，旨在培养学生具有较强的数控职业技能，同时要求学生达到较高的职业素养、创新意识以及精益求精的工匠精神。

1.1.4 教学重难点

教学重点：复杂零件数控铣削加工工艺制定；自动编程刀路优化及仿真校验；正确建立工件坐标系。

教学难点：DNC 在线传输设置内容；安全规范操作能力；掌握精度控制方法。

1.2 教学策略

1.2.1 助力疫情防控，推动产教融合

结合疫情背景将企业口罩辊轴组件数控加工工作任务融入教学任务，使学生明确掌握专业技术技能的重要性，紧跟数控技术领域的新技术、新工艺、新规范。

图1 教学内容结构图

图2 任务驱动全过程

实践车间配套安全防护装备，保障实践教学的安全有序实施。教学过程中邀请企业高级工程师参与指导，融入企业项目运行机制，将企业安全规章制度、监管制度、技术要求等融入教学活动中。

1.2.2 以学生为主体，构建多维课堂教学

明确以学生为主、教师为主导的人性化教学理念。依据行业专业标准，基于将岗位任务融入课堂任务的教学理念，合理利用信息化教学手段及平台构建多维课堂教学。教师利用信息化教学手段在线直播示范讲解，通过异质分组形式，实训车间现场通过“一对一”的个性辅导，梳理重难点知识内容，引导学生分组讨论、自主探究完成任务目标。课堂组织采用组间竞争机制，提高学生沟通交流、团结协作能力。教学内容实施采用课前准备、课中实施、课后拓展的形式，通过课程教学平台完成全程、全员、全方位的信息采集。

1.2.3 合理融入课程思政元素，达成育人目标

合理融入课程思政元素，明确课程思政的具体要求，将立德树人、培育工匠精神贯穿整个教学过程，实践环节突出安全规范操作意识、6S 现场管理、劳动教育，共同达成育人目标。

1.2.4 将工作过程融入教学过程

教学内容选自企业真实案例，一线教师为企业提供技术服务的同时，也将邀请企业工程师参与教学环节，将企业工作流程与教学过程相融合，提升学生的职业素养能力。

图3 学生参与度

图4 工作过程融入教学过程

1.3 教学实施

教学内容采取项目驱动法进行教学，利用国家数控实训基地和课程相关网络教学资源及教学平台资源库，组织“课前准备、课中实施、课后提升”教学活动。以校训为载体将班级学生分成修德、练技、立业、报国四个组，课程主要以小组为单位实施。项目实施过程坚持以学生为主体的教学理念，有效利用线上线下教学资源，使所有教学环节紧密结合。

结合学生的认知规律及企业实际工作流程设计四大教学模块（16 课时）。

模块一：KN95 口罩辊轴组件认知及工艺分析（2课时）

课前，教师在线发布案例教学项目任务工单，组织学生在学习通平台学习相关课程教学资源。

课中，在创新设计实训室讲解KN95 口罩辊轴组件认知内容，以小组合作的方式进行封边板齿形部分创新设计任务，然后投票评选出学生最喜爱的创新设计作品。过程中培养学生创新思维意识。之后，按照工艺制定流程完成口罩辊轴组件零件图纸工艺分析、确定加工特征面、加工工艺路线以及数控加工工艺卡片制定任务。

课后，总结工艺方案，通过省级慕课数控加工工艺与实施进行知识点拓展。

模块二：数控编程（5 课时）

学生课前进入学习通平台，明确口罩辊轴组件数控编程与仿真加工任务，制订任务计划并实施。

课中，教师针对学生提交的封边板及辊轴零件自动编程作业出现问题进行引导分析，提高学生解决、分析问题的能力。然后将自动编程程序导入仿真系统完成加工前仿真环节，并通过观看《大国工匠》纪录片，领悟大国工匠精神内涵。

课后，针对出现的薄弱点进行总结分析，利用慕课平台课程资源进行知识点拓展。

模块三：数控加工（7 课时）

课前，学生在线领取封边板及辊轴零件加工任务单。

课中，教师运用直播投屏的方式讲解DNC 在线传输过程、对刀操作等重难点知识技能，按照企业工作流程实施加工过程，小组分工协作完成封边板、辊轴的数控加工，最后教师会根据现场学生在数控加工过程中出现的问题进行梳理总结，提高学生职业技能及素养。

课后，利用平台资源进行知识点拓展，逐步掌握数控加工技能。

模块四：质量检测（2 课时）

课前，学生在线领取质量检测及分析任务单。

图5 任务实施流程图

课中，学生学习三坐标测量机工作原理及测量方法。重点学习数控产品质量分析与控制方法，教师以直播投屏示范教学方式总结测量要点。各小组轮换完成零件项目检测，超差组别需分析产生误差因素，引导学生掌握质量控制方法。

课后，在学习通平台上传学习总结，对提出创新工艺的学生进行积分奖励，提高学生学习积极性，进而培养学生达到教学目标的要求。

2 教学反思与改进

2.1 教学硬件资源方面

考虑到学校数控实训室设备数量的限制，尚没有条件实现人手一台设备的要求。

改进措施：合理安排教学计划，不断将企业行业新技术、新工艺引入教学环节，通过数控仿真实训软件等信息化教学软件辅助教学，不断提升学生职业技能目标。

2.2 认真贯彻“1+X”证书试点

学院数控技术专业作为全国第三批“1+X”证书试点院校，参赛课程数控编程与加工对接“1+X”证书数控车铣加工以及多轴数控加工职业技能等级标准，全面推行“1+X”证书试点。

3 结束语

教师以企业真实案例为载体，为企业提供核心技术的同时，助力疫情下企业复工复产。将企业案例整合成教学资源，融入课程教学项目，培养学生职业技能目标，充分展现一线教师的教学能力以及社会服务能力。课程项目实施结束后，学生积极发挥自主探究教学方法的应用，努力提升学习能力，主要体现在利用网络平台提供的教学资源帮助提升学习效率；针对加工过程中出现的问题，学会分析零件加工误差原因；积极探索项目实施创新工艺；完成数控设备安全操作规程的学习，满足安全、文明生产的职业能力要求。课后学生取得铣工中、高级专业核心岗位资格证书。积极将课程打造成为技能竞赛选手选拔、培养的主阵地，以赛促学、以赛促教，学生在国家级、省级职业院校技能大赛中成绩显著。