数控车削编程及加工信息化项目教学设计与实践

党的二十大后，教育部职业教育与成人教育司提出了《关于深化现代职业教育体系建设改革的意见》指导文件，说明国家对职业教育重视程度之高前所未有，对职业教育改革的决心前所未有，足以体现职业教育在整个教育体系中的战略地位[1]。职业教育是与经济发展联系最为密切的一种教育类型，伴随着当前经济产业转型的重要时机和信息技术的飞速发展，职业教育迎来信息化转型的契机。构建职业教育的信息化课程体系，建设职业教育的信息化资源都是大势所趋。数控车削编程及加工是机械专业的一门核心专业课，操作性强，但常规讲解操作教学模式存在局限性，效率低，学生存在看不见、看不懂、不敢动、不会动等问题。信息化项目教学内涵在于信息化手段服务于项目的设计及实施，促进项目的高效、有序开展，这将给课堂带来耳目一新的新思路，注入新活力，增强产教融合性。本文以槽类零件编程与加工模块教学为例进行教学设计与实践探索，浅析信息化项目教学的应用。一、整体教学分析（一）项目教学内容分析将数控车削编程及工艺设计、编程加工、机床操作保养等内容进行整合，开发出校本活页教材。本教材由四大模块组成，即模块一：直线类零件编程与加工；模块二：圆弧类零件编程与加工；模块三：槽类零件编程与加工；模块四：螺纹零件编程与加工；模块五：综合零件加工。本次教学设计教学内容为模块三槽类零件编程与加工。槽类零件编程与加工模块包含以下四个项目：光纤适配器样品加工、光纤适配器批量加工、环槽轴样品加工、环槽轴批量加工。槽类零件加工模块，以企业订单为驱动，教学内容分层递进，从浅槽加工（光纤适配器加工）到宽槽加工（环形槽加工），有序递进；从样品加工到批量加工，有效对比。（二）收集平台学习数据，分析问题学情项目授课对象是数控技术应用专业二年级学生，授课时间在二年级下学期。通过分析学习平台收集的学习数据，剖析学生的学习痛点，及时调整对应的教学策略。1.知识与技能储备：具有一定的分析图纸能力；已经掌握直线、圆弧类零件加工方法及工艺流程；掌握外圆刀安装与对刀方法；熟悉常见测量工具的使用方法，但知识点呈现碎片化，不够系统。2.学生特点和学习态度：对专业实训课学习充满兴趣，喜欢动手实践操作，乐于展示自我能力和风采，具有一定的安全生产及规范操作意识，但有待加强。（三）依据学生实际学情，确定教学目标根据教育部颁布的课程标准、参照我校人才培养方案，結合“1+X”数控车铣加工职业技能等级标准，兼顾数控专业技能型人才市场需求，剖析问题学情，制订三维目标如下：知识目标：掌握槽类零件加工编程指令和切削用量等参数。能力目标：能正确编写槽类零件的加工程序并进行加工，能正确选择测量工具进行测量。素养目标：培养学生安全规范操作的职业素养和精益求精的工匠精神。（四）活用信息技术，调整教学策略1.教学理念：遵循“以学生为本”的教育理念，做中学，做中教，落实产教融合、高效实用的教学理念[2]。2.教学模式：依据学习目标，参照企业零件生产模式，每个项目都围绕工艺、编程、加工、质检四个主要环节展开教学。3.教学方法：采用情境教学法、任务驱动法、自主学习法、合作探究法等教学方法，创设企业生产情境，提高学生自主学习、探究学习、协作学习的能力。4.信息化手段突破重难点：（1）创设与企业生产环境相适配的理实一体化情境，教学过程对接生产过程，让学生在实施任务的过程中产生职业代入感。（2）信息化手段巧妙运用于四个环节，突破重难点。①工艺环节：二维码结合活页教材，引导学生自主进行刀具选用和工艺参数选择，提高学生自主学习能力。②编程环节：数控仿真软件使编程具象化，直观有效检验程序，为加工操作提供安全保障，突出程序编制重点。③加工环节：通过机床摄像头实时直播，学生可以更清晰地观看教师切槽刀对刀操作的演示，同时教师可以更明确地掌握每组学生的操作情况，突破难点。④质检环节：三坐标测量仪引入第三方结果，客观检测零件加工质量，从而指引学生找出问题所在，保证批量加工精度，突破难点。二、教学实施过程整个教学过程分为课前知识储备、课中任务实施、课后拓展提升三个阶段。课前引导学生自主学习，并根据学习平台反馈学情，及时调整教学策略；课中教学流程为分析任务→工艺编制→编程仿真→机床加工→零件质检→总结提升；课后撰写实践报告，及时巩固拓展知识。阶段一：课前知识储备教师课前预判学情，在学习平台上上传微课、相关零件案例，布置课前作业，引导学生查阅资料，培养自主学习能力。师生在学习平台上及时交流作业完成情况，生生互动，师生互动，教师及时答疑解惑，并对平台数据进行分析，剖析问题学情，及时调整应对策略。阶段二：课中任务实施参考企业生产模式及岗位设置，创设实践情境，营造岗位实操氛围，每组设有工艺员、编程员、操作员、质检员、安全员岗位，分组轮岗实训教学，提前让学生适应各类型工作岗位，多维度培养学生的职业素养以及团队协作能力。课中任务实施以工艺—编程—加工—质检四大环节为教学主线，环环相扣，层层递进。工艺环节：分析零件图纸，学生查阅工艺卡任务工单，拟定初步零件加工路线，通过扫描活页教材中的二维码选择刀具及合理的切削用量。小组协作制定初步工艺路线。通过教师讲解、学生仿真、小组互评等方式确定最优化工艺。从单件到批量生产，引导学生自主发现工艺的不同之处，校企合作，确定批量加工新工艺，进行软爪设计，突破教学重难点。在光纤适配器样品加工工艺分析环节中，教师借助自主设计的活页教材，引导学生利用二维码选择刀具及参数，激发小组讨论确定初步切槽工艺，增强团队协作能力，提高学生的自主学习能力。教师可以运用任务工单验证学生工艺分析整合能力，利用学习平台实现动态评价。编程环节：分层次讲解切槽指令，乐玩游戏巩固新知，学生根据图纸及工艺卡，编写加工程序，完成程序单。在理实一体化环境中，利用仿真软件校验所编程序，教师分析，学生互评，对比纠错，修订程序，确定加工程序并导入机床，实现做中学、做中教。在环槽轴零件编程环节，通过学习平台获得问题学情，对比新旧知识点，突出G75编程格式重点内容，利用小游戏巩固新知，学生对两种不同的程序有更精确的认识；运用数控仿真软件提前发现编程问题，突出宽槽编程与窄槽加工编程的不同之处，突出重点；教师在理实一体化环境中引导学生发现问题、解决问题，锻炼学生的自主探究能力，运用学习平台对编程任务工单进行有效评价，审核学生课堂编程完成效果。加工环节：借鉴企业生产模式，流程为准备材料—安全检查—教师示范—学生操作互动—教师巡视—点评纠错。运用机床摄像头实时直播，使加工操作更加直观，有利于学生观察教师操作演示，教师也可以及时了解学生操作情况，及时解决操作难点。教师巡回指导，及时纠错，结合任务工单，对学生操作情况进行评价打分，规范学生操作，培养学生严谨细致的职业作风。例如，在教学切槽刀对刀操作（难点）内容时，教师运用实时视频直播，对刀示范操作要点进行直观、全方位展示。学生在真实操作环境中发现操作难点，教师实时巡视指导，及时解决难题，提高学生规范性操作能力。针对各组操作问题，结合任务工单，生生互评，师生互评，及时总结，教师肯定学生的合作精神和创新能力，培养学生严谨的工作作风。质检环节：教师示范操作，学生根据质检任务单进行初步质检，填写质检单并上传至学习平台；引导学生发现问题，提出解决方法，学生再次测量，填写质检报告；运用检测新技术杠杆百分表打表测量，突破宽槽检测难点；运用三坐标测量仪进行零件测量，输出报告，保证检测精度，并进行反馈，引导学生找出问题所在，解决根源问题，精益求精的“种子”在这个过程中根植于学生内心。阶段三：课后总结提升学生根据项目的完成情况，总结批量与单件在工艺、编程与加工过程中的异同点，分析探讨实施过程中遇到的问题以及对应的解决方法，撰写实践总结报告，巩固所学知识与技能，并对批量生产的零件进行抽样检验。教师引导学生课后搜索查阅资料，举一反三，对内径槽、端面槽加工進行探讨学习。三、学生学习成效（一）提升核心素养，岗位竞争力增强1.知识层面拓宽。依托各类智能信息手段的运用，知识点变得更直观、生动、系统，学生自主学习的兴趣大大提高，增强了学习自信心。从项目的结果评价可以看出，学生的切槽工艺参数选择正确率由课前的70%提升到95%，掌握了G94、G75的指令格式，可以正确选用窄槽和宽槽的编程程序。学习平台的数据显示学生的课堂参与率达到100%，课后撰写的实践报告在讨论区的热度很高，学生互评优秀率达到91%。2.技能操作规范。创设理实一体化的情境，对接企业岗位设置，学生在四环节的技能操作能力逐渐规范，任务工单的数据体现了学生工艺、编程、加工、质检能力的进步与质变。精益组突破性较好，四环节规范操作分数由72分逐渐提升到95分，批量生产时零件的合格率由85%提高到97%，操作速度提高，工序交接有序，大大提高生产效率。3.素养内化于心。学生从微课学习、成果展示中了解国家制造业的发展历程及趋势，感受中国制造业的力量，充满信心，激发爱国热情；小组讨论合作中，团队合作意识加强；在切槽刀对刀操作中，学生一开始对刀具的装夹不够重视，导致切削角度改变，造成废品产生，经过教师示范指引，学生反思问题，深刻领会精益求精的工匠精神；加工后整理打扫，对机床及零件进行保养，学生发挥不怕脏、不怕累、肯吃苦、能吃苦的劳动精神，精心护理已加工好的零件，高质交付企业。（二）融通岗课赛证，获得全面发展职业教育必须面向企业，促进就业，才能真正做到产教融合。通过项目学习，学生对企业岗位的能力需求奠定了基础，在进行跟岗实习时能快速适应工作岗位，适应能力强，工作效率高，获得企业高度认可。学生在数控车铣综合赛项中稳定发挥，最终获得优异成绩。学生应积极参与“1+X”数控车铣加工职业技能考核培训，全面发展，满足社会对技能型人才的需求。（三）强化课程思政，发扬工匠精神为了培养德艺双馨的新时代技能型人才，教师在任务实施过程中强化知行合一，通过学习平