机床夹具设计课程信息化教学设计的研究与实践

◆戴有华 陈秀珍 钟兴

作者：戴有华，江苏农林职业技术学院机电工程系讲师，研究方向为数字化设计与制造、职业教育教学改革；陈秀珍，高级工程师，江苏农林职业技术学院机电工程系，研究方向为数控加工；钟兴，江苏农林职业技术学院机电工程系讲师，研究方向为机械设计及理论、模具设计与制造（212400）。

随着信息技术的发展和课程改革的深化，我国正在大力推进信息技术在教育过程中的应用。2010年，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中指出要“强化信息技术应用，提高教师应用信息技术水平”[1]。2012年起，教育部每年举办一次全国职业院校信息化教学大赛，其中的一项赛项是信息化教学设计比赛[2]。信息化教学设计是指运用系统方法，以学为中心，充分利用现代信息技术和信息资源，科学安排教学过程的各个环节和要素，为学习者提供良好的信息化学习条件，实现教学过程全优化的系统方法[3]。

机床夹具设计课程是机械设计与制造专业的一门重要的专业技术课程，但本课程专业性很强，内容琐碎，系统性差，学生学习起来容易觉得枯燥无味。对机床夹具设计课程进行信息化教学设计，变革教学方式、知识呈现方式、教学互动方式、评价考核方式，以增强教学效果。

1 课程信息化教学设计的思路

1962年格拉泽提出“教学设计”的概念，此后在美国正式确立了教学设计学科。信息化教学设计于20世纪80年代后期引入我国，我国也开展了主要基于建构主义学习理论的信息化教学设计研究，并于20世纪90年代就已经有教学系统设计开始进入课堂[4]。基于建构主义学习理论的信息化教学设计的主要任务是运用信息技术，提供丰富的信息资源，创建一个以学生为中心的开放的学习环境，让学生在这样的环境中进行建构性的学习[5]。

课程信息化教学设计的总体规划：教师根据本课程的教学目标和学生的实际情况制订本课程的学习任务；为使学生完成学习任务，教师再制订本课程的教学过程安排，教学过程分为课堂学习和课后自学两方面；在课堂教学中为每个教学过程设置相应的教学情境，并根据教学情境选用适当的教学方法、制作所需的教学资源；在课后自学方面为学生设计一个自学辅助系统，自学辅助系统中使用了课堂学习时所采用的教学资源；最后还要设计一个学习效果评价系统，通过该系统反应学生的学习效果，教师再及时根据学生学习效果调整整个教学设计中各部分的具体设计，如图1所示。

本课程信息化教学设计的思路是坚持以课堂教学为主、课后自学为辅，课堂教学过程中以学生为中心，教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习要素，充分发展学习者的主动性、积极性和首创精神，使学习者有效地实现对所学知识的意义的建构。课后自学过程中，学生可以自主选择学习内容、安排学习的顺序、进行远程学习，自学辅助系统也要成为公开的、完整的学习资源以供其他想自学本课程知识的人员独立使用。

2 机床夹具设计的信息化教学设计

在课程的信息化教学设计中，重点是要依次设计好学习任务、教学过程、教学情境、教学资源、自学辅助系统和学习效果评价系统。

学习任务设计 学习任务是教学目标的具体化，也是对学生行为最终结果的描述，各个任务还可以细化为有意义的子任务集[6]。学习任务的确定是根据本课程要达到的教学目标、学生情况来制订，并要及时根据学生的学习效果做适当调整。机床夹具设计的教学目标是依据课程标准，对应本专业职业岗位群的职业标准中所要求的知识、技能、情感目标来制订。学生情况主要是职业院校的学生学习热情不高、知识基础较为薄弱、但仍然愿意学习；另外，这些学生接受过金工实习，对工件装夹有所了解，但是本课程的实践经验性很强，学生还需大量地接触各类夹具。所以，通过本课程的学习，学生要掌握如表1所示的知识和技能。

图1 课程信息化教学设计的总体规划

教学过程设计 教学过程是学生在教师的指导下对自己的学习方式、学习途径和学习过程的安排。信息化教学设计过程应该充分体现学生在学习过程中的主动性，要让学习者在不同环境中应用所学的知识，要让学习者根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案[7]。因此，机床夹具设计的课堂学习要在理实一体化教室进行。首先，教师通过资料演示引出教学任务；接着，创设教学情境引导学生探究知识，通过项目任务驱动学生分组协作学习；然后，通过各种教学资源形象生动地向学生讲解本项目中用到的知识，再通过一个个问题引导学生建构知识和完成项目任务。整个过程中教师要根据学习效果评价系统反馈的学生学习效果来及时对学习过程作调整，最后指导学生在课后应用自学辅助系统进行自学巩固。

表1 学习任务

教学情境设计 创建真实的教学环境，让学生带着真实的任务去学习。不同的环境能够给学习者带来不同的活动效果，通过与实际经验相似的学习情境的创设，来还原知识的背景，可以恢复知识的生动性、丰富性。创设接近真实情境的方式有创设故事情境、创设问题情境、创设模拟实验情境、创设协作情境等[8]。教学情境的创设方式要根据项目任务来选用，通过各种教学资源辅助为各项目任务创设教学情境。比如：在机床夹具的组成和类型的学习中，可以创设故事情境，通过录像资料演示辅助讲述工厂里应用各种夹具的情况；在设计定位方案的项目中，可以创设模拟实验情境，学生在实验中寻找和比较定位方案；在模仿设计车床夹具的项目中，可以创设问题情境，问题诸如“异形工件上有需要车削加工的部分该怎么办呢”“异形工件在车床上怎么装夹呢”“这个夹具在设计时要注意什么呢”；在设计基础的专用夹具的项目中，可以创设协作情境，给出一个工件的工序图纸，要求为其设计专用夹具，让同组的学生分别担任制图员、设计员、工艺员、加工人员、装调人员等，相互协作，在规定时间内完成夹具的设计制造。

教学资源设计 信息化教学资源不同于CAI课件，信息化教学资源是根据事先规划好的教学方案把教学内容设计成一个个可填充小单元里的资源素材，由学生根据自己的情况和喜好来组合[9]。信息化教学资源是帮助搭建教学情境的载体，是促进学生提高知识建构效率的形象生动的媒体文件，是教师根据教学内容需要收集整理的、或者是亲自制作的、甚至是请公司制作的多媒体素材，如PPT演示文稿、各类夹具照片、企业里使用夹具的现场录像、夹具的三维模型、定位原理和夹紧原理的动画、夹具工作过程的动画、学生作品案例等。由于机床夹具设计里普遍根据夹具图纸分析夹具结构和工作原理，因而识读复杂装配图的能力一定程度上制约了学生对夹具知识本身的学习。所以，可以利用三维软件创建出这些夹具的三维模型，在简单分析图纸后，再通过夹具的三维模型帮助直观地展现夹具的各部分结构，如图2所示，有利于学生准确、快速地探讨和理解夹具本身的知识点。所有这些教学资源都要做成电子档，并且方便查找或链接使用。

图2 制作出的夹具三维模型

自学辅助系统设计 自学辅助系统是为支持学生课后自主学习而设计的，供学生在网络环境下可以自由地学习到本课程完整内容，使用本系统可以随时学习任一章节或者是其中某一段的内容。自学辅助系统是课堂教学的延伸，帮助学生加强对在课堂里尚未掌握的知识的学习，可以反复学习难于理解的部分。自学辅助系统中的书籍、课件、教学视频要尽量切分为很小的一段，可以按知识点来切分制作。另外，把课堂里使用的教学资源都可以放在这个系统里，并且要做好导航和链接，方便学生在各部分学习内容间的跳转，如图3所示。学生在使用本系统自学时，能完全自主地规划自己的学习路线。在系统中还要提供习题库，供学生及时巩固和检验学习效果。

图3 机床夹具设计自学辅助系统

学习效果评价系统设计 信息化教学评价在检查学生知识、技能掌握情况的同时，要收集学生学习行为和教学目标是否达到的信息，为及时调整教学设计提供实际依据。信息化教学评价系统要包括学业成就评价和职业素养评价，学业成就评价主要是针对知识和技能的掌握情况；职业素养评价针对学习能力、操作规范性、团队合作精神、工作态度等。信息化教学评价的形式要多样化，如考勤记录、平时小测验、职业素养计分、团队成员互评、课程设计、期末考试、创新设计大赛等，综合这些方式来评出学生的总评成绩。信息化教学评价的过程要体现及时性，让形成性评价结果反馈到整个信息化教学设计中，指导调整信息化教学设计中的各个模块，改善学生的后续学习，更利于学生的知识建构。

3 机床夹具设计的信息化教学实践

开展机床夹具设计的信息化教学要求教师：首先，要掌握新的教学理念，坚持学生为中心的教学模式，提高自身的信息化教学能力，充分做好信息化教学设计工作；然后，在整个教学过程中采用恰当的教学方式，如可以采用任务驱动式引导学生由易到难地完成任务并建构知识，采用讲授型法传授完成项目中所需的知识和技能，采用探究式学习探究各类典型夹具，采用团队协作式完成夹具设计任务，采用个别辅导式顾及学生个体差异。笔者对平行班级中的一个班进行了机床夹具设计信息化教学实验，对比来看，开展信息化教学班级的学习效果更好。

4 总结

信息化教学是现代教育的必然走向，信息化教学设计仍然是新的教学研究领域。信息化教学更符合学生的学习认知，能够增强学习效果，但也对教师的教学能力提出更高的要求，需要教师不断在信息化教学设计、信息化实训教学等方面继续研究和实践。本文在机床夹具设计信息化教学设计方面做了研究，取得一些成果，可以为其他课程进行信息化教学设计提供借鉴。■

[1]高越飞,王兴辉,邱永权.教师信息化教学设计能力构建研究[J].中国教育技术装备,2011(7):17-20.

[2]关于举办2014年全国职业院校信息化教学大赛的预通知[EB/OL].http://www.nvic.com.cn/FrontEnd/ZZBMDS/New Paper.aspx?NewID=c99ba4f1-3633-4dd3-be64-1b57ec6ed52d.

[3]宋志英.大学教学内容信息化教学设计探究[J].通化师范学院学报,2005(9):60-62.

[4]戴富禧,任俊达,李志平.信息化教学设计在中国的发展简评[J].科技创新导报,2010(10):146.

[5]周坤亮.信息化教学设计研究综述[J].南京晓庄学院学报,2011(1):64-67.

[6]林昉.新课程理念下教师信息化教学模式及教学设计的研究[D].福州:福建师范大学,2008(8).

[7]王寅龙,李前进,李志祥,等.信息化教学设计的过程、方法及评价要点探究[J].中国教育信息化,2011(3):15-18.

[8]庞英智.信息化教学设计研究[J].吉林省经济管理干部学院学报,2010(2):94-97.

[9]杜治汉,赵呈领,赵随英．从CAI课件设计到信息化教学设计[J]．高等函授学报:自然科学版,2003(2):21-24.