吉林机械工业学校《数控》课堂教学模式.docx
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吉林机械工业学校《数控》课堂教学模式
第二章
数控技术应用
专业概述
本专业归属于加工制造类。
本专业坚持立德树人，面向加工制造类企业的编程、加工、维修、检验等岗位，培养从事数控加工手动编程、软件编程、工艺制定、质量检测、设备操作及管理、设备及自动化生产线调试、维修、保养等工作，德智体美全面发展的高素质劳动者和技能型人才。
本专业学生在校期间可考取人力资源和社会保障部颁发的职业资格证有数控车床操作工证，数控铣床、加工中心操作工证，数控机床装调维修工证、普通车床操作工证。
学生毕业后可以选择到加工制造类企业就业，也可以选择到高职院校的数控技术专业和本科院校的机械设计制造及其自动化专业继续学习深造。
加工制造类企业对本专业一线员工的专业能力有较高的要求，需要员工具备机械加工工艺、数控编程、自动化控制、机械制图、公差与配合等专业理论知识，以及数控机床的加工操作与维修、普通机床的加工操作、工量夹具应用等专业技能，可谓理论与实践并重。
因此在专业教学中需要为学生搭建一个“通过实践学习理论，再利用理论指导实践”的学习平台，使学生能够将理论与实践有机融合，并且使学生的自主学习、团队合作、独立解决问题等基本能力得到培养和锻炼。
此外在本专业的教学实际中还具有数控设备价格昂贵，维护困难，耗材多，专业知识较抽象，初学者不宜直接操作设备进行学习等特点，因此采用数控仿真软件开展教学，是本专业理想的教学手段。
我校通过实践研究逐渐形成了“任务引领，仿真实践”的课堂教学模式，学生通过实践体验，完成任务，激发学习兴趣，培树学习信心；通过渐进式的教学目标，科学的教学设计，创设民主、和谐的教学氛围，积极客观的课堂评价，实现有效教学，提高学生综合能力，提升教学质量和效率。
一、“任务引领、仿真实践”课堂教学模式
（一）涵义及适用范围
1．涵义：
“任务引领、仿真实践”课堂教学模式是指以工作过程为导向将教学内容设计成渐进式的学习任务，在教师的引导和启发下，学生利用仿真软件，通过主动学习、实践体验、总结反思等学习活动完成学习任务，从而帮助学生从感性认识向理性运用转变，实现有效教学的一种课堂教学模式。
2．适用范围：
《数控车床编程与操作》、《数控铣床、加工中心编程与操作》、《CAD/CAM技术应用》等课程的学习。
（二）理论基础
1、“主导—主体”教学理论。
“主导-主体”即教师主导、学生主体。
教师主导指教师担负教导、引导、辅导、评价、育人等作用，学生主体是充分发挥学生的自主性、主动性和创造性，让学生真正作为认识的主体，能动地观察认识客观世界。
在“任务引领、仿真实践”课堂教学模式中要求教师的教学设计要符合学生的认知规律，教学中要使学生明确学习目标，并以任务为主线，以评价为激励手段，实施有效的课堂教学组织。
学生的主体性体现在学情是教学设计的基础，设计符合学生认知规律的教学过程是教学设计的基本理念，调动学生学习的自主性、主动性和创造性是教学设计的基本要求。
教师的主导性体现在对教学过程的有效组织和调控，对学生学习兴趣的有效激发和保持，对学生专业思维的有效引导和建构，对学生能力的有效培养和锻炼。
2．建构主义教学理论。
建构主义理论的核心可概括为：
以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。
建构主义认为：
学生是认知的主体，是知识意义的主动建构者；教师只对学生的意义建构起组织、指导、帮助和促进的作用，学习是在一定的情境，并借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程。
在“任务引领、仿真实践”课堂教学模式中教师要按照学生的认知规律为学生设计、组织一个由感性到理性的建构学习过程。
学生通过这一学习过程对专业知识及其应用进行主动地建构，对专业能力和基本能力进行主动地建构。
教师利用这一过程采用组织、引导、点拨、评价等方法对学生的主动建构过程进行促进。
（三）模式特点
1．主导性。
教师通过设计任务，为学生创设一种有利于他们主动学习和发展的环境及条件；通过布置任务，精讲多练，引导学生由浅入深地开展学习、应用、观察、领悟等学习活动；通过评价激发学生学习积极性，进而使课堂教学效率得到了提高。
2．主体性。
教师基于学生的认知特点和认知基础进行教学设计，在教学过程中学生积极进行知识的学习与讨论，应用与实践等活动，积极发表见解，交流意见，合作探索，发挥其课堂教学的主体作用。
3．目标性。
将教学内容设计成一个学习任务，并将其分解成若干个子任务，一个任务中又可包含若干个小问题。
在教学中，让学生在任务和问题的驱动下，由浅入深、循序渐进地进行学习，逐步完成任务，最终实现教学目标。
4．实践性。
利用仿真软件，学生将所学的知识进行实践运用，对知识进行体验、验证，有利于抽象知识的理解，有利于发现认知上的偏差；同时，通过工作过程导向学生的学习及实践，有利于培养学生的专业能力，使教学更贴近生产实际。
5．探索性。
由于仿真加工不存在安全、耗材等方面的问题，所以有利于教师设计探索性的任务，学生在应用中可自由探索指令的功能，有利于学生对知识的理解，更有利于培养的学生探索意识和能力。
（四）操作流程（基本环节）及流程图
1．信息整理，感性了解。
目的是通过学生自主地搜索、整理与学习任务有关的生产加工信息，了解工件的应用实例，帮助学生建立感性认识。
教师活动为构思教学流程，设计学习任务，准备教学素材及用品。
学生活动为以小组为单位利用书籍、网络等信息源搜索相关工件的生产加工信息，了解相关工件实际应用，并进行组内交流。
2．温故知新，引入任务。
目的是通过回顾相关的教学内容，为新授内容进行铺垫；通过对旧知的回顾，使学生的注意力集中，调动学生学习积极性；通过展示与生产实际相关的任务，教师质疑，激发学生的学习兴趣。
教师活动为应用举例，提出问题，引导、激趣，并由此引入任务。
学生活动为思考回答，观察分析，发表见解。
本环节主要应用的教法是提问法、点拨法、举例法，学法是观察法、讨论法。
3．创设情境，明确任务。
目的是将知识或技能转化为具体的工作过程，帮助学生初步建立直观印像，激发学生的学习兴趣，明确学习目标，为深入学习打下基础。
教师活动为利用仿真软件或课件演示，明确工作过程及相关内容，使学生对所学知识有初步的、直观的认识。
学生活动为观察、反馈。
本环节主要应用的教法是讲授法、演示法，学法是观察法、目标学习法。
4．引导探究，落实任务。
目的是使学生在教师的引导下逐步开展新知识、新技能的学习，学习新知识、新技能的基本运用，培养学生的学习能力和分析总结能力。
教师活动为精讲知识、演示技能、引导学习，将知识和技能的重点落实，难点突破。
学生活动为获取信息、思考问题、发表见解，使学生掌握知识和技能的要领。
本环节主要应用的教法是讲授法、演示法、引导法、讨论法，学法是观察法、自主学习法、讨论法。
5.仿真操作，尝试运用。
目的是使学生利用仿真软件对新知识、新技能的基本运用进行尝试，培养学生的动手能力，加深对新知识、新技能的理解和掌握，使新知识、新技能进一步地具体化。
教师活动为布置任务、强调要点、观察指导。
学生活动为仿真操作、自检互检，分析原因。
本环节主要应用的教法是任务法、指导法，学法是实践法、合作学习法。
6．综合运用，实践任务。
目的是通过学生完成与生产实际贴近的工作任务，对新、旧知识和技能进行融合，进行综合运用，对学生的学习结果进行检验，加强学生对所学知识和技能的运用能力，使理论和实践有机结合，使技能更加熟练。
教师活动为布置任务，明确要求，强调要点，观察学生工作状态，并进行指导、点拨、激励、督促等活动，进行过程性的总结与评价。
学生活动为按任务要求进行实践，体验知识与技能的运用，并对实践结果进行自检、互检，讨论，分析等活动。
本环节主要应用的教法为任务法、指导法、讨论法，学法为实践法、合作学习法、讨论法。
7．交流总结，评价任务。
目的是通过交流、总结和评价，促使学生对学习过程进行自我鉴定和反思，有利于知识的内化，有利于培养学生的学习能力，帮助学生树立正确的学习观。
教师活动为组织学生开展交流总结，对学生进行客观地评价，对学习中出现的问题进行归纳分析。
学生活动为结合任务的实践过程及实践结果，进行发表见解、讨论、归纳、总结、反思等活动，将知识内化。
本环节主要应用的教法为引导法、讨论法、评价法，学法为归纳法、讨论法、反思学习法。
8．夯实基础，拓展延伸。
目的是通过完成课后任务使学生巩固新知识、新技能的理解和应用，拓展知识的应用，收集整理下一次课的有关知识；通过检查反馈，帮助学生查缺补漏，加深理解。
教师活动为布置课后任务、对学生的课后任务进行检查、评价、反馈。
学生活动为运用所学知识完成课后任务、拓展知识的运用、收集下一次课的相关信息。
“任务引领、仿真实践”教学模式操作流程
（五）应用效果及注意事项
1．应用效果
（1）能够充分体现“教师为主导，学生为主体”教学思想。
在此模式下，注重学生学习活动的设计和组织，以学生的认知特点为设计依据，为学生搭建专业学习的平台创设学生主动学习的氛围，让学生利用已有的知识和方法主动探索新的知识，使教学过程与学生的思维合拍。
课堂上教师负责引导学生进行学习，组织学生开展交流，激发学生的学习热情，使每个学生都能参与到学习活动中。
（2）激发了学生的学习主动性和学习兴趣。
在此模式下，学习中学生有较多的展示自我的空间，学生通过讨论交流向同学和老师展示自己独到的见解，进而获得成就感和满足感。
学生在成就感和满足感的驱动下，学习主动性加强，兴趣浓厚。
（3）将理论教学和实践教学有机结合，突出实践技能的培养，使学习过程贴近实际应用。
在此模式下，教师按照工作过程来设计教学过程，导向学生的学习过程，按生产实际来要求学生。
而学生则是通过实践来验证知识，检验学习效果；运用理论来指导实践过程，通过实践操作，不断提升技能，养成良好的操作习惯。
（4）提高了教学的有效性。
以“主导——主体”理论为指导的教学中教师导向性的教学组织，有针对性的专业问题，能够为学生的探索学习指引方向，有利于专业知识和专业技能的传递，有利于学生用专业方法解决专业问题的能力形成，因而这种模式对于专业学习的课堂是有效的。
2．注意事项
（1）要重视设计任务环节的作用。
设计任务环节是重要的基础环节，要求教师在总体教学目标的基础上，细化“任务”，细化知识点和技能点；教师要根据学生的特点和有关原则撰写出任务书和学习进程。
任务设置应遵循以下原则：
任务要吸引学生，任务要分层次，要注意知识点的系统性和连贯性。
（2）要营造热烈积极的课堂教学氛围。
教师应把握教学内容，从学生熟知或兴趣问题出发，营造符合学生心理特征、激发学生趣味性、参与性、竞争性的情境，使学生努力完成任务。
恰当、积极的评价方案及教师的评价艺术对学生的学习兴趣起着重要的促动作用，是学生在学习过程中体验收获和成功的“助推器”。
（3）要正确定位教师在教学活动中的角色。
在教学中要注意区别教师在课堂上所起到的作用是主导性还是主体性。
教师是教学过程的设计者，是教学进程的引导者，是教学氛围的激发者，是学习过程的评价者，教师不应是知识的传授者、灌输者。
（4）要注意体验任务环节的应用。
在本教学模式中的学生开展学习的基本流程是“体验功能——学习知识——实践运用”，这种流程有利于抽象的数控指令的理解、学习和巩固。
实施该环节时教师要对学生的体验过程进行引导，为学习和实践环节作好铺垫。
（5）要注意仿真加工与真实加工的差异。
利用仿真软件进行学习有诸多优点，但由于它与真实加工存在的差异，有可能使学生养成不良的操作和编程习惯，至使真实加工中出现安全问题。
为避免此现象，教师应在教学中注意按实操规范来要求学生，使学生清楚实操规范，并养成良好的操作习惯。
（六）教学设计实例
“任务引领，仿真实践”课堂教学模式教学设计
课题
台阶轴加工程序编制
授课时间
2014.11.17.
授课班级
14级3班
授课类型
讲授新课
教具准备
课件、示例程序、学案
出席人数
12
教学目标
知识目标
使学生掌握G90指令的功能及指令格式，能够编制台阶轴加工程序。
能力目标
培养学生合作学习能力和归纳总结能力。
情感目标
培养学生学习兴趣，帮助学生树立学习信心。
教学分析
重点
G90指令的功能。
难点
G90指令的走刀路线
关键
编程中坐标的设定
课堂教学模式
“任务引领、仿真体验”课堂教学模式
教学流程
1、信息整理，感性了解（课前）
2、温故知新，引入任务（7分钟）
3、创设情景，明确任务（6分钟）
4、引导探究，落实任务（12分钟）
5、仿真操作，尝试运用（20分钟）
6、综合运用，实践任务（25分钟）
7、交流总结，评价任务（10分钟）
8、夯实基础，拓展延伸（课后）
时间
安排
教学流程及主要内容
教法及教师活动
学法及学生活动
7分钟
6分钟
12分钟
20分钟
25分钟
10分钟
【温故知新，引入任务】
1、请学生回答台阶轴在实际中用哪些应用？
2、展示加工图样一，学生观察图样中工件的加工余量与前面学习时所用图样有何区别？
能否一次走刀完成加工？
3、请学生编写该工件的加工程序。
4、导入任务
【创设情境，明确任务】
1、明确G90指令的基本用途——圆柱面的粗加工。
2、加工程序展示。
3、指令走刀动作演示。
4、明确任务
【引导探究，落实任务】
1、学习G90指令格式及参数含义
2、坐标参数练习
3、学习G90指令走刀路线
4、G90指令走刀路线拓展练习
【仿真操作、尝试运用】
1、基本功能的体验运用。
2、问题的指导分析及改正。
【综合运用、实践任务】
1、台阶轴加工工艺的制定及粗、精加工程序编制。
2、讨论加工工艺及加工程序。
3、操作软件，实践任务。
【交流总结、评价任务】
1、总结新知，强调要点
（1）G90指令格式及参数含义
（2）G90指令的走刀路线
（3）G90指令的应用
2、问题回顾，原因分析
3、评价任务
【提出问题，引入任务】
1、提问、评价，对台阶轴的应用进行简单叙述。
2、评价，引出“如何编程”的问题。
3展示工件加工工步分解图，引导学生分析加工动作进行编程并板书程序
4、引导学生总结该程序编制方面的不足——程序段数较多，进而引入新知——外圆车削固定循环指令G90。
教法：
提问法，点拨法
【创设情境，提出任务】
1、结合工步分解图，说明G90指令基本用途。
2、展示G90指令编写的加工程序，并结合学生的回答进行对比说明，再次强调G90指令的作用。
3、利用仿真软件通过连续运行和单节运行两种方式演示G90指令的走刀动作，并结合程序说明G90指令的功能。
4、提出本节课的知识目标——G90指令的格式及参数含义。
教法：
讲授法、演示法、对比法
【精讲演示，引导学习】
1、展示G90指令的格式并结合图样说明坐标参数的含义。
说明G90指令是01组的模态指令。
并与学生一同回顾模态指令的应用。
2、展示图样，引导学生说明坐标参数并填写G90指令。
3、结合走刀路线图（或演示仿真加工程序），说明G90走刀路线，重点突出走刀方式的固定性和“对角点”坐标对G90指令走刀路线的作用。
4、展示G90指令其它类型的“对角点”坐标设置，引导学生说明具体的走刀路线及应用举例。
教法：
讲授法、问题法、举例法
【布置任务、观察指导】
1、布置工作任务和要求。
2、观察学生练习情况。
3、以组为单位引导学生对出现的问题进行分析和纠正。
教法：
任务法、指导法
【布置任务、过程评价】
1、下发任务书，并说明任务要求。
2、检查各组工艺制定及加工程序编制等任务完成情况。
3、展示各组制定的加工工艺及编制的加工程序，组织全体学生进行讨论，对各组出现的问题进行解释和纠正。
4、针对共性问题进行总结和评价。
5、组织学生实践任务。
教法：
任务法、讨论法、指导法
【归纳分析、总结点评】
1、引导学生对本节课所学内容进行归纳。
强调“固定路线”及“对角点坐标”。
2、组织学生对自己在学习和实践中所出现的问题进行回顾，引导学生对问题的原因进行分析。
3、总结评价学生的学习过程，肯定收获，指出不足。
教法：
引导法、评价法
【回顾旧知，调整状态】
1、思考、回答。
2、观察、思考，发表见解。
3、多名学生按加工顺序完成的加工程序
学法：
问答法、观察法、讨论法。
【了解任务，明确目标】
观察、听讲、回应
学法：
目标学习法、观察法
【渐进学习，掌握要领】
1、记忆，听讲，回顾模态指令的应用特点。
2、进行练习，说明结果，讨论不同。
3、观察、听讲、理解、掌握。
4、观察、判断、说明结果，讨论不同。
学法：
练习法、讨论法
【仿真体验、检查分析】
1、开展操作、编程等任务体验。
2、以小组为单位与教师一同分析任务中出现的问题。
3、独立改错，再次体验。
学法：
实践法、合作学习法
【实践任务、新旧融合】
1、以组为单位讨论制定工件加工工艺，并填写加工程序单。
2、上交加工程序单。
3、以组为单位对本组的加工程序单进行说明，回答老师或同学的提问，对本组出现的问题进行改正。
4、独立完成实践任务进行仿真加工。
学法：
实践法、合作学习法、讨论法、
【自我总结、内化知识】
1、由一至两名学生对本节课所学新知进行归纳。
2、每组出一名学生对本组学习和练习中出现的问题进行回顾，并分析原因。
学法：
归纳法、讨论法、反思学习法
板书设计
台阶轴加工程序编制
一、指令格式：
G90X（U）Z（W）F；
二、参数含义：
（X，Z）为切削终点的绝对坐标；
（U，W）为切削终点的增量坐标；
F用于指定进给量。
三、走刀路线：
矩形路线
教学反思
本次课在任务的驱动下，学生按照“体验——学习——运用”这样的认知模式开展了学习活动。
课堂教学中学生学习的目标性强，学生的主体性突出，学习活动参与面广，教师的主导作用较为显著。
这种先体验后学习的模式使得抽象的指令变得直观，利于学生的学习。
讨论交流活动及有效地评价调动了学生的积极性，活跃了课堂气氛，学生的参与度较高。
教学中引导分析、归纳总结等环节使学生的能力得到了培养和锻炼。
附图
工步分解图
图样一
任务书
——台阶轴加工程序编制
任务一：
仿真体验
工作要求：
应用G90指令完成图样的加工程序并仿真加工，体验G90指令坐标的运用及走刀路线，如有问题要认真查找改正，并分析原因。
任务二：
仿真实践
工作要求：
1、以小组为单位，讨论分析该工件加工工艺，并认真填写加工程序单
2、独立编写该工件加工程序，应用G90指令编写该工件粗加工程序，用G01指令编写精加工程序，仿真加工该工件并检验尺寸。
如有问题要认真查找改正，并分析原因。
材料：
45#钢，毛坯：
Ø40mm×120mm
任务三：
总结反思
工作要求：
1、归纳本次课的新知识，总结你在本次课中的收获，请写在下面。
2、本次课的实践运用中你是否出现过问题？
如果有，问题是哪些？
什么原因造成的？
怎么解决的？
图纸
机床及系统
刀具
量具
夹具
加工顺序及切削用量
操作步骤
加工程序
数控加工程序单
班级：
姓名：
亮点：
1、该课堂教学模式能够依据中职业学生认知特点、企业用人需求及学科知识特点，以有效教学为目标，进行设计。
2、该教学模式能够注重理论与实践的有机结合，使学生的学习活动更贴近生产实际。
3、该模式有利于解决数控专业教学设备不足的问题。
不足：
文字语言需要精炼，立足点要再高些。
吉林机械工业学校张秀兰
教案中小标题略有问题，修改王利新4.10
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