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“三教”改革视域下中职数控加工“三六三”教学模式的课例探究

2022-01-26张俊

职业 2022年1期
关键词:数控加工改革教学模式

张俊

摘 要:随着职业教育“三教”改革的不断深入,立足中职课堂教学中的真问题(教师知识结构单一、实践教学内容枯燥、教学形式单调等),需要基于教师、教材、教法,解决现有的教学“堵点”和“难点”。本文以中职数控加工模块化课程项目——皮带传输机构的加工与装配为例,构建“一课多师”的教学新格局,打造“标准引领”的模块化课程,开展“学为中心”的多样化课堂,探究数控加工“三六三”教学模式,深化“三教”改革,促进了教与学方式的变革,提高了中职数控加工实训教学的实效性,旨在为企业培养更多的具备复合能力的人才。

关键词:“三教”改革 数控加工  “三六三”教学模式 复合能力

课 题:本文系2020年台州市教育科学规划研究课题“产教融合背景下数控专业创新型人才培养模式的实践探究”(课题编号:tg20456)的研究成果。

近年来,随着机械制造业的快速发展,企业对技能人才的需求越来越大。但中职学生进入企业后仍然需要较长的适应期和学习期,究其原因是学生的职业意识不强、专业技能单一,由此,反映出职业教育课堂教学中存在的问题。本文围绕“三教”改革引领教学发展,构建中职数控加工“三六三”教学模式,探讨如何着重提升学生的职业意识,推进以学生为中心的教育教学改革,强化学生的复合能力,从而把学生培养为符合企业需求的技术技能人才。

一、中职数控加工实训教学的现状

(一)教师知识结构单一

专业教师属于基层专业技术人员,大部分教师大学毕业后就进入学校,没有在企业经过历练,技术沉淀和经验积累不够,在实训教学中能接触到的只是本专业基础的知识或技能,其知识结构相对单一、知识面相对狭窄,培养的学生可能与实际需求脱节。

(二)实践教学内容枯燥

由于开设的课程学科化、教材选用大众化、实训图纸随意化,学校难以有效培养学生的社会实践能力和创新能力。同时,在具体的课堂教学中,理论教学偏多、技能实操较少、人文素养培育缺位,从而导致学生在就业后职业意识淡薄、岗位能力不强。

(三)课堂教学形式单调

在教学过程中,教师往往是开展实践活动的主角,没有发挥学生的自主性。教师在规划设计、内容制定、实践环节确定等方面过于片面化,常常只体现了教师希望学生达到的标准,学生在这个过程中很被动。

二、“三教”改革视域下中职数控加工实训教学的实施举措

(一)构建“一课多师”的教学新格局

如今,企业的转型升级使得企业对数控加工技能人才的要求已由掌握单一技能转为具有复合能力。学校要培养学生的复合能力,就需要有一批能满足教学需求的教师,有句话说:“一个人可以走得很快,但一群人可以走得很远”。“一课多师”队伍由名师、讲师、大师组成,名师介绍结构原理,讲师立足专业技能,大师突破技术难点。名师、讲师、大师主要开展项目式教学,以真实的工作任务、工作过程为依据,以典型的产品、项目来提高学生的复合能力。“一课多师”为创新教学团队的组建奠定基础,而创新教学团队正是“三教”改革视域下对师资培养的目的,旨在提升教师教学业务水平,通过共性发展、个性互补,共成长、共提升,从而促进“双师型”教师队伍的建设。

(二)打造“标准引领”的模块化课程

2019年2月,国务院发布《国家职业教育改革实施方案》(以下简称《方案》)。《方案》明确提出启动“1+X”证书制度试点工作,深化复合型技术技能人才培养模式改革。笔者在深入研究文件的基础上,以职业能力标准为逻辑起点,依据《中职数控技术应用专业国家教学标准》和《“1+X”数控车铣加工职业技能等级标准》,凸显“以能力为本位”的育人理念,分析学情特征,将原有以知识构建的学科式离散课程,改造为对接岗位群需求的模块化课程。模块化课程教学以工作过程为逻辑主线架构知识,考虑章节之间的逻辑关系,按照螺旋上升、层层递进、任务拆解的思路,融合新技术、新工艺、新业态、新标准,完成项目任务。

(三)开展“学为中心”的多样化课堂

笔者基于中职数控加工理实一体化教学模式,构建以任务为驱动的中职数控加工“三六三”教学模式,探究以“学为中心”的“自主性、开放性、活动性”的多样化智慧课堂形态。“三六三”教学模式以行动为指导,强调以学生为中心,注重发挥学生的能动性,让学生在自主学习、合作学习和探究学习中提升个人的复合能力。

三、中职数控加工“三六三”教学模式内涵

“三六三”教学模式引领学生课前学习知识、课中训练技能、课后拓展应用,整个教学过程与生产过程相吻合。课前知识学习包括三个环節:企业调研、慕课自学和课前自测;课中技能训练包含六个步骤:加工课堂以情境导入分析需求、工艺分析协商探讨、指令学习虚实结合、尝试加工破解难点、技能训练精益求精、质量检测总结归纳;课后应用拓展包括三个环节:在线拓展、校企应用和创新研学;装配课堂以情境导入分析需求、工艺分析协商探讨、人机交互虚实结合、小组合作模拟装配、师生互动实战演练、双师共评总结归纳。

四、中职数控加工“三六三”教学模式案例应用——以皮带传输机构的加工与装配为例

笔者经过企业调研和实践研究,发现智能制造皮带传输机构是很多机械制造企业智能生产线的重要部分,它由主动轮、从动轮、从动轴、轴承座、轴承瓦、电机、皮带等组成。以上零件可由数控车床和数控铣床加工完成。而“数控车床编程与加工技术”和“数控铣床编程与加工技术”属于中职数控专业的核心课程。于是,笔者带领团队重构教材,开发模块化课程,笔者以模块五皮带传输机构的加工与装配为例进行阐述。

(一)课前知识学习三环节

企业调研:课前学校对接企业,师生团队走访企业,了解企业生产现状,向企业师傅请教皮带传输机构的相关知识与技能,录制视频或做文字记录,上传至班级QQ群,便于开展交流讨论。

慕课自学:学生登录中国大学慕课网站,自学本专业开发的“数控加工技术与技能”相关课程内容,并结合教学资源包(视频、三维交互动画和图片等资源),进一步了解数控车铣综合加工的工艺要求。

课前自测:学生自学并完成线上测试。教师利用平台查看学生学习情况,做智能测评统计,掌握学生课前学习情况,提前预判教学重、难点,根据学生学习情况做个性化指导,共性点评。

(二)课中技能训练六步骤

整个项目分为产品结构分析、产品零件加工、产品整体装配三部分内容,产品零件加工和产品整体装配主要通过以下六个步骤完成。

1.情境导入,分析需求

笔者在课上播放口罩机皮带传输机构运动视频,邀请名师、大师讲解企业实际生产机构的运行原理与市场需求情况,分析机构的优势与发展趋势,引导学生快速进入角色。

名师、大师与学生面对面交流,共同探讨不同的机构装配方法可能会对机构运行带来的影响,引导学生在情境中提出问题。例如:皮带轮安装位置误差较大会怎么样?从动轴支架板的表面粗糙度不达标怎么解决?学生主动思考问题,进行头脑风暴,最后在情境的不断变化和问题的不断延伸中,探索新知、梳理内容。

2.工艺分析,协商探讨

在数控加工实训课堂中,工艺分析至关重要。整个教学项目是完整的教学单元,既涉及加工工艺的编制,也有装配工艺的编制。学生在学习过程中肯定会遇到难以解决的问题,如果以传统的教师讲授、学生记录的方式进行教学,只能收到授人以鱼的效果。于是,笔者将工艺编制交由学生完成,并引导学生通过回顾已学知识,参考机械工人手册,结合个人积累的经验,咨询名师、大师等方法,尽可能自主完成工艺编制任务。然后学生通过台前展示、台下探究的方式,验证工艺合理性。最后,教师给出最优工艺,给予学生一定的修正时间,打造“学为中心”的课堂。

例如,任务4从动轴加工,保证同轴度工艺的方法是什么?学生咨询协同教学的大师,共同探讨最优加工工艺。任务8机构的装配运行,从动轴、轴承座和支架板三者之间该如何保证安装不歪斜?学生先聆听大师的指导意见,再分组探究思考。

3.指令学习,虚实结合

数控加工实训教学,学生一方面要掌握零件加工工艺编制方法,另一方面要学会指令的应用。笔者結合学生的认知能力和基础水平,对口罩机皮带传输机构进行拆解和简化设计,按照层层递进、由浅入深的原则,带学生加工一个零件、掌握一套指令。与此同时,笔者结合课前的自学内容引导学生自主完成线上虚拟实操,在模拟过程中发现问题、提出问题、研究问题。学生通过自主实践,能更大地激发自身的学习主动性和自觉性。“学为中心”的课堂不仅提高了学生的自主学习能力,而且提高了教师掌控课堂的教学能力。

例如,学生在任务5简单轮廓加工中,在使用G41刀补指令时,由于未注意刀补值D与轮廓直径的关系,导致虚拟运行时出现CNC报警。学生查询相关资料和线上资源,发现是刀补值D大于轮廓直径所导致的报警。学生参考答案,独立解决问题,及时进行修改,避免了加工错误。

4.尝试加工,破解难点

有了一定的理论基础和虚拟实操的经验支持,学生就有了一定的自信。虚拟实操能够提高学生的编程正确率和操作准确性,但依旧无法避免个别实际加工问题所导致的产品质量不达标,如机床误差、刀具磨损等。针对这些问题,笔者引导学生尝试加工,破解难点。

尝试加工主要是通过对要保证质量的零件尺寸值放大2mm左右,依据工艺分析和指令应用进行零件的切削加工,加工停止后检测零件的加工精度与粗糙度是否符合产品技术要求。

笔者选派学生代表对自己的工艺和程序进行讲解,总结经验,扬长避短,分析零件质量问题。同时笔者请在尝试加工中零件质量合格的学生进行示范操作,其他同学通过同屏现场观看。示范操作后,笔者点评操作过程,讲解注意事项,学生掌握方法后再次回到各自工位进行实操训练。

5.技能训练,精益求精

从虚拟实操到尝试加工,学生已经拥有了足够的自信。尝试加工为最终保证产品质量预留2mm余量,学生再次训练就要做到精益求精。笔者做好巡视指导,督促学生做好观察记录,增强岗位意识、职业意识。

6.质量检测,总结归纳

零件质量检测利用工业级3D扫描仪和三坐标测量仪等智能检测设备,科学、精准、高效地进行评测。笔者要了解学生对编程指令的应用能力和零件加工质量情况,解决传统量具仪器检测效率低、检测精度不高的问题。大师参与学生作品评价,肯定优点,探究缺陷,利用各种资源,借助理实一体化教室信息检索设备,登录数字化校园教学平台,让学生按《学习评价表》进行自评和互评,笔者对各组成果做总评。

在项目最后的装配运行课堂教学中,大师通过观察学生装配后皮带传输机构的运行效果,分析学生装配中所存在的问题,亲自演示讲解,总结装配要领。

(三)课后应用拓展三环节

1.在线拓展

学生课后登录慕课网站,进入本专业自主开发的“数控加工技术与技能”课程,完成课后拓展习题,若有疑问,可通过答疑讨论区留言,教师和其他同学都可进行回复,及时给出答案。

2.校企应用

学生将完成的皮带传输机构带到企业,应用到口罩机自动化生产流水线上,请企业师傅对机构在整体自动化流水线中呈现的效果进行点评,分析其中存在的问题。同时,学生继续向企业师傅请教口罩机导线轮机构的运行原理等相关内容,为后续学习奠定基础。

3.创新研学

课后学生在大师的引领下完成轴承推力器装置的设计研发,以解决轴和轴承配合过程中因方法不当或受力不均所导致的轴和轴承表面损坏或出现轴承安装歪斜现象的问题。装置改进后,内部安装有压力传感器,可测扭矩,扭矩超过额定压力,会发出报警信号。这项发明现已取得国家实用新型专利。

五、小结

笔者基于“三教”改革,通过构建“一课多师”“标准引领”“学为中心”的教学格局,探究了中职数控加工“三六三”教学模式。“三六三”教学模式在整个项目实施过程中使学生的图纸识读能力、工艺分析能力、程序编制能力、质量检测能力、零件装配能力逐步提高,复合能力有所提升。学生在实训中的刀片损耗数、加工时长均有所减少,每堂课零件的完成率不断提高,厉行节约、精益求精的职业意识初步增强,为未来走上智能制造类的职业岗位打下坚实的基础。

参考文献:

[1]王岗.在线教育资源应用于专业课程教学的探索与实践——MOOC点亮你心中的“梦课”[J].职业技术,2019(2).

[2]王军红.1+X证书制度推动技术技能人才评价模式改革[J].江苏教育,2019(76).

(作者单位:温岭市职业技术学校)

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