数控车床教学的微课应用实践

吴康福

(广东理工学院 广东肇庆 526100)

在科技竞争背景下，人才作为核心竞争力成为各国软实力角逐的“赛场”，除了大力引进高技术人才外，本国专业技术人才培养已成为国家发展的重 点[1]。当前，国家一方面加强核心技术攻坚，另一方面不断改革、完善教育制度，先后提出“要培养高技能劳动者”“增强学生实践能力 深入推动研学结合”等口号，并连续发布了“职业教育试点1+X” “国家职业教育改革实施方案”等教育改革政策[2]。

数控机床是机械工程和机械电子工程专业的一门选修课程，涉及机械技术、计算机技术、微电子技术、自动控制技术及自动检测技术等多学科领域，并广泛应用于制造业当中。因此，基于国家创新发展战略及教育改革号召，研究数控机床教育教学模式，改革教育方法，不仅能促进我国专业人才技能提升，更是响应国家人才培养基调的重要课题。

1 数控机床课程及特点

数控机床作为机械工程和机械电子工程的专业技术课程，其教学目的主要是为了让学生更加全面、深入地了解机械工程和机械电子工程相关理论知识，明晰机械原理、计算机控制、伺服驱动三大技术的应用，提升学生在生产制造领域应用数控机床的能力。由于数控机床具有较强的综合性，涵盖了机械技术、计算机技术、微电子技术、自动控制技术及自动检测技术等知识内容，其课程及大纲涉及：概述、计算机数字控制系统、数控机床的结构设计和总体布局、数控机床的主运动部件、进给伺服系统、数控机床的位置检测装置、进给系统的机械传动结构、数控机床的刀具与工作交换装置及数控加工编程。

基于课程内容及教学目的，为引导学生应用数控技术解决与专业相关的具体工程问题，培养学生的数控机床应用、设计与维护能力[3]，现教育体系将学习标准聚焦于4个方面：①通过理论学习与实践训练，提高学生在数控加工程序方面的编写能力；②通过机床数控系统控制综合实验，培养学生数控机床应用、设计、维护及解决实际问题的能力；③通过提升学生相关应用专题理论学习深度、技术剖析和操作熟练程度，拓展学生的知识；④加强学生对数控机床作为一种精密制造设备的了解。

2 微课教学设计思路

本设计根据笔者多年教育经验，立足于学生学习实际现状，结合数控机床课程及特点以及微课应用展开，体现了“工匠精神”对于职业能力培养的重要 性[4]。设计原则主要以企业具体职业岗位职能为标准，强调围绕教学重点、难点，提升学生应具备的实践操作能力。

2.1 数控机床教学现状及主要问题

从教学现状来看，数控机床课程较为复杂，一方面是由于其理论相对晦涩，课程中涉及大量机械、电力、计算机等知识理论体系，以上内容学习基础主要以数学、物理学等为主，就高职院校学生而言，普遍表现为基础知识不够牢靠，知识储备明显薄弱。另一方面，学生学习能力及积极性不足也是关键问题，高职院校学生具备一定学习能力，但新生面对本课程初期，往往表现为懵懂不知所措，在关键环节及核心知识点上一知半解，最终导致学习效果不佳，成绩不理想，周而复始导致学生学习积极性下降，被动学习，两者迭代造成恶性循环，学习效果难以理想。

此外，数控专业毕业学生普遍存在就业难问题。结合本校情况来看，数控作业学生毕业后在企业生产实际应用中普遍存在“脱节”状况，这也是毕业生到企业还需经3个月到半年培训才能上岗的重要原因。而之所以会造成以上问题，一部分原因是教师缺乏企业经验，学校选用的教材与实践内容又相差太远，行业的技术、工艺或规范更新频率快，而教材跟不上更新的速度；另一方面则是课程标准忽视了教学中学生为主体的教育理念。

2.2 微课介绍

微课(Microlecture)，是指运用信息技术按照认知规律，呈现碎片化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源。核心组成内容是课堂教学视频(课例片段)，同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源，进而以一定的组织关系和呈现方式共同“营造”一个半结构化、主题式的资源单元应用“小环境”。因此，“微课”既有别于传统单一资源类型的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等教学资源，又是在其基础上继承和发展起来的一种新型教学资源，其主要特点是：教学时间较短、教学内容较少、资源容量较小、资源组成“情境化”、主题突出、内容具体、草根研究、趣味创作、成果简化、多样传播、反馈及时、针对性强[5]。

2.3 应用设计

本设计分为6个教学环节，采用相应的教学手段递进讲解知识点。

①问题引入：自动化设备中应用气动技术的相关理论及实践，以视频为教育主体，介绍、引出微课的主讲内容，介绍应用案例，引起学生的注意。

②学习引入：教师以PPT、动画等形式，深入阐述气动技术手动换向控制的机理以及回路体系，在此基础上插入FluidSIM-P虚拟仿真软件相关知识，并鼓励学生搭建电磁换向控制的气动换向回路，在此基础上，与学生一起观察设计结果的仿真运行过程。

③知识点引申：针对点动控制电气回路分析、自锁的控制电路、带电气互锁的控制电路、带电气和按钮双重互锁的控制电路、带磁开关的控制电路等课程重点，进行代入式引导，通过观察现象，教师提出重点问题，引发学生思考，带学生进入沉浸状态。

④关键问题解答：在学生完成沉浸式思考后，教师可通过视频讲解回顾电磁阀工作原理，同时，结合FluidSIM-P虚拟仿真软件，完成实物仿真动画分析，引导学生在重点、难点领域的相关学习。

⑤课堂知识扩展：教师通过引入视频、PPT、多媒体等素材丰富课堂知识，同时加入企业实证案例阐述应用及生产实际操作，结合FluidSIM-P虚拟仿真软件展示现代企业应用，从而扩展学生知识纵深度。

⑥课程总结：以问题为导向，以实际生产为基础，总结课程主要内容和重点难点，给予学生启发，形成学习经验总结。

2.4 教学特点及效果

教学目标达成度：课程设计立足于校内教育层面、企业实际应用层面，可实现以下几点教学目标：有效提升学生利用仿真软件独立完成5种电气回路的设计；促进学生扎实掌握及熟练操作5种电气回路的工作原理及特点；改善学生理论知识与生产实践脱节状况；创新教学手段，调动学生积极学习态度。

教学效果：该设计已在本校进行初步实践，通过选取试点实验班级完成教育试点工作，效果良好。同时，通过本微课的应用，学生观看后总体反映，较传统教育模式而言，微课教学更易接受，互动性更强，知识理论与实践的高效衔接促进了学生对教学内容的深层次理解和吸收。

3 经验与启示

数控车床教学的微课应用作为现代科技与教育的有效融合，可有效改善数控车床专业学生学习现状，其新颖的教学模式，迎合了当前教育改革“理论联系实际”的教育要求。同时，作为创新教育手段，需要进一步检验质量与效果，并积极完善，深层次思考这一教育模式教材的表现、应用实践等问题，务求达到创新教育、培养人才的教育初衷。