数铣编程理论与操作实训课程一体化教学项目设计相关问题探讨

【摘 要】从学习需要分析、学习者分析、学习内容分析等方面，探讨数铣编程理论与操作实训课程一体化教学项目设计的相关问题。

【关键词】一体化教学 项目设计 问题

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）02B-0116-03

数控设备应用是中职机械类专业的主要知识和技能要求。虽然不同专业的课程体系有所不同，但是都将数控设备编程和数控加工实训分为理论课和实训课，分别在课堂教学和实训教学中完成。在教学改革实验过程中，应用项目教学法，将数控编程理论与操作技能实训两门课程合并为数铣编程理论与操作实训课程。项目教学法教学过程中，决定教学效果的关键是项目对学生自主学习的引导与激励作用，因此，项目设计是关键。本文以广西第一工业学校为例，探讨数铣编程理论与操作实训课程一体化教学项目设计的相关问题。其工作内容涉及学习需要分析、学习者分析、学习内容分析等。

一、学习需要和学习者分析

学习需要是指学生学习新课程之前的状况与学习新课程所期望达到的状况之间的差距，这个差距揭示教学的必要性。期望是指社会对学生能力素质的要求以及学生自身发展的要求。对一门具体课程而言，衡量期望值的指标是课程标准或教学大纲。数控铣床编程理论与操作技能（一体化教学）课程期望是理论知识达到中职数控设备编程课程教学大纲规定的教学目标；操作技能达到中级数控铣床操作工国家职业标准规定的技能要求；并通过国家职业技能鉴定考核，取得相应的职业资格证书。这是课程总的教学目标。

学习者分析是要找出学习者的背景、学习特性及先备技能，为制定教学目标、教学策略、教学媒体、教学过程以及教学评价等具体的教学设计过程提供依据，创造适合学习者的课程。本教学的学习者为中职第二学年学生。较多学生希望得到尊重、理解、平等相待，有强烈的自主要求与成功自豪感；部分学生学习基础较差，对纯理论的课堂教学提不起兴趣。先备技能是已学完机械类专业基础课程，掌握了识图、机械加工工艺知识和基本技能，具备计算机及CAD/CAM软件应用基础。

二、学习内容分析

学习内容是为实现教学目标，要求学习者系统学习的知识、技能和行为的总和。学习内容有一定的层次结构。为便于进行项目组合，这里将学习内容按编程理论和操作技能两部分分别划分为单一学习单元（一般为一个知识点）或单一基础技能（一般为一项技能，以下统称为学习单元）。划分时，每个学习单元内容应尽可能保持知识体系的教学单位特征，理论知识和操作技能要便于融合成一个有机的“项目”组合体。同时，要考虑教学的时间安排，避免在同一个“项目”中包含过于冗长的理论内容或繁多的操作技能内容。学习单元按层级分析法划分，一个学习单元可以是第一层级划分的内容，也可以是多个层级划分后的内容。

为满足以实训教学作为主要教学活动形式的一体化教学，学习内容分析以数控铣床零件加工的基本流程为出发点，逐个层级进行分析。详见图1。

图1 数控铣床零件加工基本流程

由图1可知，要在数控铣床上完成零件加工，必须经过分析零件图―编写零件加工数控程序―程序输入数控系统―操作、运行机床加工工件。其中，分析零件图和编写数控程序主要涉及编程理论知识，程序输入数控系统和操作、运行机床加工工件主要涉及操作技能，也有相关的理论知识。

对加工流程作进一步分析，得到第一层级划分的学习内容，如图2所示。

若第一层级划分的学习内容还不能作为单一学习单元，则应进行下一层级划分，直至所有内容都划成单一学习单元。需要说明的是，学习内容的多层级划分以第一层级划分得到的“程序指令代码”学习内容的再划分为例说明，如图3所示。

三、教学项目设计

教学项目设计的目的是通过对教学资源、学习过程和学习内容进行组织安排，创设有效的教学系统，以促进学习者的学习。教学内容既要具备项目教学法的特征，又要符合一体化教学的要求。项目教学强调以工作任务为依托组织教学内容，以学生为主体开展教学活动；一体化教学强调以实际操作为主要内容，将所学理论与实践完全融合起来，边做边学，为用而学，学以致用，达到既掌握理论知识，又学会操作技能的目的。根据数控编程和数控设备操作的特点，将教学模块确定为：能体现一定学习阶段应掌握的编程理论和操作技能的一种典型零件。再以一系列按循序渐进顺序排列的典型零件，体现数控铣床编程理论和操作实训的全部内容。全部教学活动在实训中开展，一个学习阶段以一种零件作为工作任务，让学生独立操作机床完成真实的零件加工。从图样分析、工艺准备、加工方案的设计与实施，到完成后的评价，都由学生具体负责。学生以已有知识、技能经验为背景，探求解决问题的方法，找出需要学习的新理论知识和操作技能。先通过自学、小组内的互学，掌握较容易的内容，再通过教师进行针对性讲授、操作示范等，解决重点难点问题。教师在加工方案的设计、实施与评价过程中进行指导、疑难解答，使学生在完成零件加工的过程中获得编程理论知识，掌握机床的操作技能。通过一个个项目的实施完成教学任务。

教学项目设计如表1所示。要确定项目的教学目标、整合编程理论和操作技能内容、进行零件设计等。

教学项目的教学目标确定要由整体到部分，即各教学项目的目标应由课程总教学目标来分解得到，每个项目的目标是课程总教学目标的一个部分，以全部项目教学目标的总和来实现课程总教学目标。确定目标时应遵循知识和技能形成的规律，注意项目内学习内容之间的横向联系和各项目之间的纵向联系，项目的排列顺序应保证从已知到未知。学习目标要用可观察的行为术语来描述，使师生双方对学习产生的结果完全明了，便于学习者主动参与学习，也便于教师对学习是否发生进行准确判断，为评价学生的学习提供可测量的标准。

编程理论和操作技能整合，是指将一定数量的理论学习单元和操作技能基础单元按理论知识与操作技能的相关性组合在一个教学项目中。组合过程要对教学内容、教学进程、教学方法进行整体规划，统筹安排，注意知识、技能、情感各部分内容之间的协调衔接。知识与技能的协调是将理论知识置于“用”中去学，使理论教学中每一个知识的理解尽可能都以操作实训中的直接感性认识为基础，而操作实训过程又都始终在理论指导下进行，实现理论教学与操作实训相互融通，相互促进。情感协调是指在内容整合时要考虑学生的学习情绪。学生对学习材料感到困难，会产生焦虑和恐惧，失去学习信心；而学习内容没有新颖性，又不能激发学生的学习欲望。因此，每个项目都要包含适量的新知识，并且新知识要和学生已有的知识建立紧密的联系，尽量在已有知识的基础上纳入新内容。项目与项目之间，按知识的形成顺序、关联性质和掌握难易程度，以项目中的操作基础技能为主线，由浅入深，循序渐进，排列成一条知识链，使学生能够水到渠成地领悟和接受新知识，提高学生的学习热情和学习兴趣，引导学生主动地学习。一个教学项目可以包含若干个基础操作单元和理论学习单元。

加工零件设计需将各项目的操作技能和理论知识通过设计体现到零件的加工内容中。零件设计内容需要考虑零件的轮廓形状特征、技术要求、材料等要素。每个零件配加工质量评定表，按满足设计条件的程度分为优质、良好、合格、不合格4个等级。一个教学模块设计一种类型加工零件，同一类型加工零件，在基本加工内容、技术条件、难易程度、材料不变的情况下，按相似原则设计多个零件，供不同组别的学生随机抽取，以提高学生的学习兴趣。数铣编程理论与操作实训一体化教学项目设计详见表2。

图3 程序指令代码学习内容的多层级划分

表1 教学项目设计实例

编号 项目名称 图例 零件技术特征 教 学目 的 编程理论学习单元 操作基础技能单元

1 简单槽状零件手动加工 加工表面的几何形状为平面、与坐标轴平行的沟槽，加工精度为IT10，加工余量可在一次走刀中完全去除（沟槽表面形状和尺寸由刀具决定）；刀具轨迹坐标值直接由尺寸给出；加工时刀具只需沿坐标轴的方向直线进给；工件材料为软材料（模块2-5同）。 了解数控铣床的基本结构、运动坐标、熟练掌握手动操作方法；掌握刀具装卸操作；熟练操作机床手动进行刀具相对工件的精确移动。 基本结构组成；机床操作规程；机床坐标系；操作面板；数控铣床的工具系统。 系统启动与停止；手动操作；刀具安装与拆卸；工件装夹找正。

表2 数铣编程理论与操作实训一体化教学项目

项目名称 1.简单槽状零件手动加工 2.简单槽状零件编程单段加工 3.简单外轮廓零件加工 4.简单内、外轮廓零件加工

图例

项目名称 5.较复杂内、外轮廓零件加工 6.高精度零件加工 7.孔系零件加工 8.多型腔规则分布零件加工

图例

四、教学评价

项目教学法追求的不是学习成果的唯一正确性，因为评价解决问题方案的标准并不是“对”或“错”，而是“好”或“更好”。教学评价的目的重过程、重能力，评价的标准制订依据教与学的实际情况，重视教学资源，重视学生的自我评价能力，将教学评价作为教学的重要组成部分。基于项目教学法的教学评价理念对学生学习效果评价的基本出发点是，将评价作为教学过程的一项内容，以学生的自我评价为主，教师评价为辅。鼓励学生自尊、自重，主动参与。评价的重点放在学生自身知识、技能、情感合格能力上。具体做法是，为每个学习项目设计一份学习效果评价表，如表3所示。让学生在项目学习过程或学习结束后填写，评价内容不让学生感到任何压力，以减轻学生的心理负担。评价方式简单明了，使学生乐意去完成。教师的评价一般是对学生自我评价的认同，肯定学生的进步，使不同收获的学生都有成就感。一般不在评价表中进行纠错，确实需要纠错的，也要用建议的语气进行。教师的评价应能比较客观、确切地反映出每个学生学习的效果。

表3 数铣编程理论与操作实训学习效果评价表

模块名称：简单槽状零件手动加工

评价项目 评价标准 自我评价 说明

理论知识 知道 理解 运用 综合

基本结构组成 了解数控铣床的结构组成

机床操作规程 熟悉数控铣床的操作规程并在操作过程中自觉遵守

机床坐标系 熟悉数控铣床的坐标系及运动方向规定

操作面板 熟悉数控铣床的操作面板

数控铣床的工具系统 了解数控铣床的工具系统

模仿 理解 协调 熟练

系统启动与停止

手动操作 熟练操作机床手动进行刀具相对工件的精确移动

刀具安装与拆卸 刀具正确安装与拆卸

工件装夹找正 工件装夹正确

工件加工质量 优质 良好 合格 不合格

学习情感 接受 思考 兴趣 热爱

学习意愿 再学一遍 进入下阶段

教师评语

【参考文献】

[1]吴光明.数控铣/加工中心编程与操作技能鉴定[M].北京：国防工业出版社，2008

[2]陈海滨.数控铣削（加工中心）实训与考级[M].北京：高等教育出版社，2008

[3]张英伟.数控铣削编程与加工技术[M].北京：电子工业出版社，2010

[4]胡迎春.职业教育教学法[M].上海：华东师范大学出版社，2010

[5]邓泽民，赵沛.职业教育教学设计[M].北京：中国铁道出版社，2009

【作者简介】吴桂勇（1972- ），硕士，广西第一工业学校教务科副科长，研究方向：模具设计、数控加工、CAD＼CAM数控技术。

（责编 苏 洋）