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基于现代信息技术探究数控专业整合教学的实施与成效——以“典型零件的测绘与3D打印”教学设计为例论文

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2024-10-22 11:46:48    来源:    作者:liziwei

摘要:中职学校通过开展项目教学、情境教学、模块化教学,推动现代信息技术与教育教学深度融合,按照生产实际和岗位需求设计开发模块化、系统化的实训课程体系。通过现代化教学手段,直观和抽象交错出现的理实一体化教学方法,突出学生动手能力和专业技能的培养,充分调动和激发学生学习兴趣。这种科学的思维方法和探究方法,让学生构建自身知识体系,从而在真实情境中突破重难点。通过模块化和情境化设计,避免了系统性的理论学习,学生能够在项目引领,在协作互助的过程中他们的协作意识和能力都有了提高,获得学习成果。

  [摘要]中职学校通过开展项目教学、情境教学、模块化教学,推动现代信息技术与教育教学深度融合,按照生产实际和岗位需求设计开发模块化、系统化的实训课程体系。通过现代化教学手段,直观和抽象交错出现的理实一体化教学方法,突出学生动手能力和专业技能的培养,充分调动和激发学生学习兴趣。这种科学的思维方法和探究方法,让学生构建自身知识体系,从而在真实情境中突破重难点。通过模块化和情境化设计,避免了系统性的理论学习,学生能够在项目引领,在协作互助的过程中他们的协作意识和能力都有了提高,获得学习成果。

  [关键词]信息技术项目化教学策略岗位能力

  《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》中明确指出:职业学校要普遍开展项目教学、情境教学、模块化教学,推动现代信息技术与教育教学深度融合,提高课堂教学质量。按照生产实际和岗位需求设计开发模块化、系统化的实训课程体系,提升学生实践能力。基于《机械制图》课程综合实训内容“典型零件的测绘与3D打印”,融入信息化教学平台、资源平台、专业绘图软件和3D打印技术,学生从实际零件的测绘开始到3D打印成型结束,在阶段性任务的推动下,体验了零件生产的全过程,职业综合素养得到了很大提升,充分体现了课程开发的“情景化”“模块化”。

  一、整合教学设计分析

  (一)教学定位及作用

  《机械制图》课程是数控技术应用专业学生必修的一门专业技术基础课。课程理论严谨,逻辑性强,有丰富、直接的工程背景,其主要研究对象是常用机械零部件之图样的表达、识读与绘制。为了更好地落实专业人才培养方案和课程标准要求,实现“专业设置与产业需求对接;课程内容与职业标准对接;教学过程与生产过程对接”。项目以《机械制图》第九章零部件测绘为基础,通过草图绘制、零件测量、二维绘图、三维建模、3D打印等完整的零件生产过程,让学生在学习过程中体验实际生产流程,实现学习过程与生产过程的完美对接。

  项目依托“1+X”机械工程制图职业技能等级证书(初级)资格认证考试,避免《机械制图》综合实训与《车工实训》《铣工实训》内容重叠,利用学校3D打印实训资源优势,将零部件测绘与3D打印有机结合,既实现了机械零件生产全过程的呈现,同时也让学生学到了新的技能。学生对3D打印的好奇与探索为本次项目实施的全过程提供了不竭的学习动力,也为项目目标的达成打下了坚实的基础。“常用零部件的测绘”是机械制图课程中综合实训的核心教学内容,偏心轴类零件在装配体部件中极具典型性。同时对接校企合作企业委托,为企业快速生产,学生提升综合产品设计与打印能力。项目以任务驱动方式,让学生体验偏心轴的测绘与3D打印过程,潜移默化对学生进行职业素养教育,突出严谨细致、踏实肯干的工匠精神;任务全过程采用小组探究的方式,培养学生自主学习,团结合作的团队意识;教学过程对接工作过程设计,对标行业要求,体现以人为本的教学理念。

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  (二)课程授课对象情况分析

  1.职业愿景和学习态度

  学校数控专业学生除了部分参加对口高考,大部分都将进入实操岗。这部分学生主要愿意从事工艺编程、产品设计,加工操作及设备维护等次之。其中大多数对理论学习缺乏兴趣和动力,但对实操有一定的兴趣和动手能力。

  2.知识基础

  在前期课程中已经学习了常用量具使用、机械制图、机械零件的精度、轴的结构、CAD计算机绘图的基础知识和技能。实践能力不足,未进行过以任务为导向、基于工作流程的综合实训。

  3.认知能力与学习特点

  他们的学习技能知识的水平较高,学生个性活泼好动,思维灵活,想象力丰富,善于使用现代信息工具和动手实践。但自主学习能力欠缺,缺少学习方法,理论学习的兴趣有待提升,对教师的教学依赖性较强。

  (三)教学目标及重难点

  结合学情分析和教学内容分析,依据学校《数控技术应用人才培养方案》,结合行业用工需求,遵循理论与实践相结合的一体化教学模式,制定《机械制图》课程标准,层层分解教学目标。根据人培方案和课程目标,对标企业用工要求,确定各任务的教学重难点,通过多途径方式层层分解、循序渐进地去解决和突破,让不同程度的学生能够更好地理解和接受。例如在任务“偏心轴的草图绘制”中,教学重点是草图绘制的一般步骤和方法,难点是轴类零件的尺寸标注和技术要求。教学过程中通过“低起点”“小步子”“快反馈”的方法,通过设置不同难度的轴类零件绘制,循序渐进地展开任务,及时发现学生在绘图过程中的问题及时解决。

  二、课程教学理念与策略

  (一)教学理念

  作为综合性的实训项目,在设计初把项目的情境性、系统性作为第一要务。让学生通过本项目的实施能够体验完整的生产流程,实现教学过程和生产过程的无缝对接。针对中职学生的学习特点和实际情况,采用“低起点、小步子、快反馈”教学方法实施全过程。“低起点”就是降低学习门槛,不管是以前已经学过的旧知识,还是新理论,我们都是通过在课前学情分析的基础上有针对性地设计任务、让每个参与的学生都“想学”;“小步子”就是在任务的难度和跨度上想办法,在渐进式任务的驱动下,通过小组协同不同程度的学生都“能学”;“勤练习”是灵活运用“做中学”“学中做”理念,将提升学生动手能力提升作为首要目标,避繁就简、化理为实,最大程度地发挥中职学生的特长,让他们“好学”;“快反馈”就是在学生完成每个任务阶段,都通过不同形式的评价给予及时鼓励,让学生在学习中体验成功的喜悦,从而“乐学”。

  通过现代化教学手段,对教学中理论的抽象的内容形象化、具体化,达到重难点的突破。充分发挥教师的主导作用,让师生双方边教、边学、边做,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。采用理论和实践交替进行,直观和抽象交错出现的理实一体化教学方法,突出学生动手能力和专业技能的培养,充分调动和激发学生学习兴趣。这种科学的思维方法和探究方法,让学生构建自身知识体系,从而在真实情境中突破重难点。

  (二)教学策略

  第一,教学方法上,针对学生的学情,适度调整课前预习的任务量,着重在课上采用讲授法、直观演示法、任务驱动法,以学生为主体,教师为主导的理实一体化教学模式。通过任务驱动法调动学生学习兴趣;通过演示法提高课堂效率;根据集中指导和讨论指导法,促进学生学习积极性;采用归纳总结法开发学生思维能力,构建学生知识体系。

  第二,教学手段上,教学设计基于偏心轴的测绘到3D打印流程,以真实工作任务为导向开展教学。利用“智慧职教资源平台”“一平三段教学平台”“仿真软件”“微课”“希沃直播投屏”“中望CAD”“中望3D”等信息化手段进行线上线下混合式教学。

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  第三,教学组织上,着眼于学生的发展,强调以学生为中心。将实际生产工作流程与实际操作相结合,学生自主学习与小组协作相结合,调动学生自主学习的积极性和参与感。在学习过程中,强调学生主动参与,由学生自己确立学习目标,小组成员协作完成工作任务。

  第四,教学评价上,采用立体多元化评价,如小组自评、小组互评、教师评价,最终获得综合性评价。线上:“学习通平台”获取学生对知识点的预习信息,实现无感知评价。线下:小组自评、小组互评、教师评价、测试评价。激发学生学习兴趣,让学生在学习中获得成就感。

  三、教学实施与成效

  (一)教学实施

  在课前,教师利用“一平台”——泛雅教学平台发布课前学习任务,学生利用“三端”学习平台、智慧职教资源网、仿真软件、微课视频等对任务进行分层式自主学习,师生同台对预习疑问进行交流和讨论。学生课前对资源的学习进度等数据,教师一目了然进行呈现,对学情分析和教学设计予以数据支撑。

  在课中,教师根据学情数据进行任务分组,明确每个学生角色。通过案例情境学习,激发学生学习的兴趣,引入思政元素,提升学生品格和素养教育。过程中师生相互交流和讨论,使学生明确教学主题。任务分析过程中,以教师为主导抛出问题、设置课堂活动,以学生为主体引导相互讨论、探究教学方法,采用生生竞赛抢答、师生同台竞技、小组积分等多种课堂互动模式,提升课堂的互动性。鼓励和引导学生积极参加活动、回答、演示等形式,提升学生学习的自信心。多角度、多任务、多形式为一体的教学策略完成理论任务分析的自主探究学习目标,从而解决教学重点。为了解决教学难点,采用教师演示并投屏直播,下发分组任务,以小组为单位根据教师演示、微视频,自主完成任务。教师巡回指导,阶段性总结演示,协助学生完成任务练习。教师和学生对提交任务进行点评,真正使学生“动”起来,课堂“活”起来。通过线下教师、小组、组间评价,学习平台对课前预习、课堂活动、课堂测评进行线上评价,形成了课前与课后、线上与线下、教师与学生、学生与学生、过程与结果的多元化评价体系。

  以任务“偏心轴的草图绘制”教学为例,课堂教学内容以偏心轴的测绘与3D打印为任务引领,通过分析草图绘制在整个项目任务中的位置和作用,让学生理解草图绘制在本项目以及实际工作中的应用。轴类零件的草图绘制相对简单,难点在于通过观察零件实物,确定视图的比例和表达方案。另外尺寸标注对于刚接触草绘的学生来说也是难点,教学中要利用轴类零件尺寸及基准相对单一这个特点作重点分析,让学生在进行尺寸标注时目标明确,思路清晰。通过“低起点”“小步子”“勤练习”“快反馈”的方法,设置不同难度的轴类零件绘制,循序渐进地展开任务,及时发现学生在绘图过程中的问题及时解决。教学中要特别强调草图绘制是零件测绘和实际工作的重要环节,草图是专业人员交谈、记录、创作、构思的有力工具,是体现专业人员专业能力的重要方面,必须努力做到线条明显清晰、内容完整、投影关系正确、比例匀称、字迹工整,从而体现一丝不苟、严谨规范的工匠精神。

  在课后,利用学习平台发布课后作业,引导学生巩固所学知识,利用学习资源进行知识拓展,探究新知。

  (二)教学成效

  1.项目内容设计中体现了“新业态”

  3D打印作为本区域重点发展的战略性新兴产业,对中高级人才需求旺盛,亟需学校培养相关人才。项目中拓展3D打印任务,既避免了本项目和车铣综合实训项目相重复,也充分利用了区域3D打印产业基地的资源优势。相对以往的轴类零件加工,需用到数控机床在机加工实训室完成,教学环境比较嘈杂,学生对大型设备的操作也比较排斥,学生学习兴趣较弱。3D打印的快速成型所具备的直观性也可以较好地引起学生的兴趣,让学生产生成就感,增加学习兴趣,也为学生就业后快速适应岗位打下扎实的基础。

  2.有效教学策略,提升教学效果

  “低起点”“小步子”“勤练习”“快反馈”教学策略作为学习普通学生学习的有效策略,特别适合中职学生实际。项目将内容细分为多任务,降低教学起点,运用学生所熟知的、浅显易懂的、直观形象的方法去推进任务的发展。“小步子”是细分学习任务和对学生每一点微小进步和成功的发现和肯定。“勤练习”体现在每次任务上,都增加了学生自己动手操作的环节,让他在自己操作过程中产生新奇感,以达到激发他们的学习热情与兴趣。“快反馈”依托学习平台,形成教学全过程、多元化评价体系,学生学习情况得以及时反馈,及时调整教学策略、因“生”施教,教学效果得到有效提升。

  3.学生的劳动精神和责任意识得到了培养

  项目实施的全过程都采用小组协作完成,每个学生承担的任务可能各不相同,一旦个人的任务没有完成,可能影响这个小组整体任务的完成。学生在协作过程只有不断磨合,取长补短才能顺利地完成小组共同的任务。在协作互助的过程中他们的协作意识和能力都有了提高,同时也必须所有成员都能够积极动手、善于动手、敢于动手,才能更快、更好地完成任务目标,体现劳动精神和工匠精神的职业素养。

       参考文献:

  [1]陈辽军,张赫男.以项目化、模块化、理实一体化为基础构建和优化课程体系——以机械基础类课程为例[J].考试周刊,2011(71):206-208.

  [2]鹿宏成.理实一体化在汽车专业教学中的探究[J].高等职业教育(天津职业大学学报),2011,20(5):55-57+65.

  [3]叶行铨.小步子诱导教学法在电子电工专业教学中的应用[J].甘肃教育,2022(23):123-126.