罗胜阳 李延军
摘要：针对目前职业学校数控实训教学中普遍存在教学效率低下的瓶颈问题，以移动互联网生态视角对数控实训教学现状进行分析，探讨在移动互联网生态下数控实训的教学模式、教学手段、实训环境等方面存在的问题，并提出了创新方法；通过移动互联网生态下数控实训教学平台创新建设应用实践，探索翻转课堂教学模式在数控实训教学的应用。
关键词：移动互联；数控实训；翻转课堂；教学；创新
中图分类号：G718 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2018）04-0062-06
近年来，移动互联网技术在各行业的融合发展趋势明朗，正迅速地向社会、经济、文化等各领域进行广泛渗透扩散，移动互联网生态已经蔚然成形，且逐渐成熟。移动互联网生态融合了网站、微信平台、移动APP、移动OA等移动互联网元素，各个元素之间数据互通、相互联系，最終实现信息的高效流通，形成良性生态，智能手机在校园里已经普及，学生平时可以使用手机上网阅读、收看视频、社交聊天、游戏娱乐等。在移动互联网生态下，教师如何利用互联网思维来与时俱进地创新教学方法，探索运用移动互联技术、物联网技术提高教学效率，显得尤为重要。目前，在各个职业学校的数控实训教学中，普遍存在“数控实训设备数量不足；教学效率低且教学质量不高[1]；人均占机训练时间偏少，课上学习任务不够饱满；实训课题内容不新颖，不能激发学生学习兴趣；因学生编程数据或代码错误、操作不熟练导致失误等造成昂贵的数控设备损坏，实训风险非常大”等问题，这些问题极大地限制了数控实训教学的有效开展和课堂教学效率的提高。针对上述问题，在当今职业教育领域中众多的教育工作者都在做积极探索。本文在移动互联网生态背景下，探讨如何利用移动互联媒体技术对数控实训教学进行创新。
一、移动互联网生态视角下数控实训教学现状
（一）教学模式缺乏与时俱进的创新实践
一直以来，以赫尔巴特为代表的传统教学模式是学校课堂教学的主要形式，即以教师为中心来建立权威的教学关系，以知识灌输来贯穿教学过程[2]，数控实训教学也不例外。这种教学模式在非网络化的背景下，是合理存在的也是符合现实学情的。在传统的教学媒介环境中，教师对学生传授知识技能基本上是以集中面授教学为主要形式，这种形式的缺点在移动互联网生态视角下显而易见：教学过程局限于整块固定时间，教学互动也无法实现空间穿越，教学过程仍然是建构在是二元对立关系基础之上[3]。
（二）网络技术未能成为有效的教学手段
职校教师给学生传授数控加工知识技能，传统的教学方法通常是教师先在教室中给学生讲授编程理论知识，然后指导学生在微机上进行数控仿真加工，最后组织学生到实训车间进行加工实践，这三个环节所使用的教学手段，如黑板板书、多媒体课件、仿真系统虚拟加工，机床加工零件实物等，在物理层面与操作上都是分开的，未能充分运用现有的网络技术形成有机统一，使整个教学过程冗繁。
（三）实训环境缺少企业生产实战
当前，各职业学校在数控实训教学过程中，除基础编程部分的理论知识外，动手操作训练用的图纸基本上是实训教师自拟设定的虚拟零件，这些虚拟零件往往是孤立存在的，与企业生产加工的真实零件的技术标准和要求相差甚远，学生在训练完成后，所加工出来的虚拟零件的生命周期也就宣告结束，对于企业而言没有实际的现实意义，显然，缺少真枪实干的企业生产环境的数控实训教学，技能考核标准高度和宽度都远远不够，实训教师对学生知识技能重编程轻工艺的教学，所培养出来的学生在真正接触企业生产零件时，势必力不从心，无从下手。再者，职校学生在数控实训中加工出虚拟零件后，因为所加工的零件后续在生活中没有实际用途，这会导致学生在学习心理上没有获得感，久而久之使学生觉得数控实训学习枯燥无味，慢慢地失去了学习兴趣，缺少学习主动性，实训教学效率低下。
二、移动互联网生态下数控实训教学创新
（一）以移动互联思维创新数控实训教学设计
教育信息化是当今世界教育大势趋之一，如今移动互联网技术的高速发展，教学信息大数据共享的时代已经到来。在此背景下，自21世纪初期至今在国际教育界影响深远的混合式学习思想，其内涵也发生了新的变化，强调将传统课堂教学的优势与数字化或网络化学习的优势很好地结合起来，在教学过程中，不仅要充分发挥教师的引导、启发、监控教学过程的主导作用，同时也要突出体现学生的积极性、主动性和创造性[4]。在如今移动互联技术环境下，智能手机在校园中已经普及，“移动学习”已经成为教学设计的前沿，因此，以移动互联思维创新数控实训教学设计，是提高教学效率的有效途径。在数控实训教学中，教师可以运用混合式学习的原理，利用翻转课堂教学模式，课前布置学习任务，引导和要求学生充分利用网络资源完成课前作业，使学生对新知识新技能的浅层认知过程，在课前的自主学习中完成，而课堂则变成了教师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识运用、技能交流等，从而达到更好的实训教学效果。
实训教师在数控实训教学中以移动互联思维创新教学设计，如录制微课视频、制作学习网站、手机APP等，使课程教学在网络环境中进一步优化，借助智能手机实现“移动学习”， 把“移动学习”与“课堂面授”这两种教学模式相结合起来，各取所长，突出优势，进行翻转课堂教学设计，提高教学效果。
（二）运用物联网技术搭建理实一体化教学平台
数控实训是对学生的识图能力、工艺知识、数控系统、编程理论、操作技能等知识与技能全面综合训练的过程，学生对数控机床操作技能的熟练掌握必须要有相应的编程、工艺等理论基础，而编程、工艺等理论知识的进一步理解巩固又需要通过机床操作来实现，两者相辅相成。目前，职业院校在数控实训课堂教学改革方面，对理实一体化教学的探讨很多，但在具体实施过程中，部分职业院校存在理论知识讲授得不够系统深入，有轻理论偏实践的现象，这对学生今后在该专业方向的长远发展是无益的，这种现象的存在，有教师的主观因素，也跟学校在理实一体化教室的建设思路不清等客观原因不无关系。因此，以移动互联网的思维，运用物联网技术创新数控实训理实一体化教学平台，可以为数控实训教学创造良好的理实一体化教学环境。随着5G网络新技术的应用普及，物联网技术现已日臻成熟。通过物联网技术，把传统教室、电子教室、计算机仿真，数控机床等实训要素联通成一个教学网络，使教学信息互联互通，实时共享，由此搭建一个融入数字化车间的理实一体化数控实训教学平台，实现真正意义上理实一体化教学环境。
（三）引入企业真题提高产品质量意识
职业院校开设的数控技能实训课程，建议采取项目化教学手段，由指导教师安排课题任务，以项目的形式给学生布置训练内容。在综合技能训练阶段，指导教师应引入企业生产的真题，作为实训项目的内容，对学生进行训练，训练中严格按企业的生产管理要求，以加工出符合企业要求的零件为最终目标，为企业做生产加工。企业生产的零件，只有合格品与废品之分，使用企业生产中的产品零件来训练、考核学生，传统的60分及格作为考核通过的标准来衡量显然已不可行，只有合格品是100分成绩，废品是0分成绩，这对学生的要求极高。在训练过程中，学生要全面考虑零件的所有加工因素，不能有丝毫失误。因此，数控实训项目内容，应引入企业的生产零件，真题真做，使学生在企业的生产环境中进行训练，学生在编程方法、工艺方案、切削用量、尺寸精度、表面質量、加工效率等方面都能得到极大煅练，有利于全面提高学生技能水平、产品质量意识等职业能力。职业院校在企业生产的真题真做环境中培养出来的毕业生，毕业时无须再培训就能够直接胜任岗位工作，肯定会受到用人单位的欢迎。
三、移动互联网生态下数控实训教学平台创新建设应用实例
下面以一个数控实训教学平台实例，阐述移动互联网生态下数控实训教学平台创新建设应用思路。
（一）建设思路
先分别建设配置有数控机床操作面板的数控加工仿真理实一体化实训室和数控实训车间，并在无线网络环境下，实现仿真计算机与数控机床之间数据的双向无线传输。然后，再把仿真计算机的服务器接入互联网，利用现有的移动互联网技术，使智能手机无线访问仿真计算机服务器，以达到智能手机与仿真计算机互联互通的目的，实现移动互联网生态下的混合学习，翻转课堂式理实一体化教学。
（二）平台组成
数控实训教学平台主要由智能手机终端、仿真教室、数控车间这三大部分组成，如图1所示。各大部分之间的数据通过无线网络技术实现互联互通。
智能手机终端是学生平常的智能手机。在课程开始讲授之初，任课教师首先要求每一位选修该课程的学生，在其手机上下载安装开发好的“数控机床编程与操作APP学习平台”，任课教师指导学生管理好自己的业余时间，要求学生利用业余时间在手机上浏览“数控机床编程与操作APP学习平台”上的教学内容，如自主收看微课视频、在线练习等，以获得所需的知识技能，为上课时操作练习做准备；任课教师可通过智能手机，随时随地了解学生的课前学习与练习情况，及时掌握学生的学习动态，为授课时深浅快慢指明方向。
仿真教室主要配备计算机、机床操作面板、服务器、无线路由器（AP）、投影仪、多功能电子白板等电子设备；计算机安装有数控加工仿真软件，具备零件的仿真编程加工功能；机床操作面板与车间里实操训练用的数控机床的操作面板规格型号大小功能均一致，其内部电路通过改装后，与计算机通过RS232接口数据线连接一起；机床操作面板可实时操控计算机里的虚拟机床，学生在仿真教室里应用数控加工仿真软件对零件进行编程、仿真加工等操作，均通过机床操作面板完成；服务器接入因特网，实现与外部网络的联网，同时存储学生的学习资源，接收来自学生、教师的智能手机终端反馈的教学信息，与仿真教室里所有计算机通过无线路由器（AP）实现数据传输。
数控车间里的数控机床通过设定局域网分配的IP地址，具备无线网络通讯功能，通过无线路由器（AP）可以接收来自仿真教室里的服务器的加工程序信息，也可以向仿真教室里的服务器发送加工程序信息，即在数控加工仿真软件里通过练习验证正确的零件加工程序，可以发送到车间对应的数控机床上，而在车间数控机床上实际加工完零件后得到最终优化的加工程序，也可以发送回仿真教室的计算机里，实现数字化车间的实训教学环境。
（三）数控机床编程与操作APP学习平台设计
通过对数控机床编程与操作这门课程的知识点、技能点的梳理，以“翻转课堂”的理念，指导设计数控机床编程与操作APP学习平台，使平台适合学生的现实学情，且易于操作，实用性强。
1.平台功能
数控机床编程与操作APP学习平台具有加工中心和数控车床两大学习模块，具备面向教师端的“答疑、监督”两大功能以及面向学生端的“课程视频、课前作业、学习记录、知识分享、我问你答”五大学习功能。数控机床编程与操作APP学习平台的功能如图2所示。
2.平台登录
学生（或教师）在手机上下载安装数控机床编程与操作APP学习平台后，在APP学习平台登录界面输入个人学籍信息完成注册，通过后台验证即可登录，登录时选择学生或教师进行登录，如图3所示，学号（教师输入工号）和密码以及用户角色由后台程序判断，然后跳转到对应用户角色的首页，教师登录的首页比学生登录的首页多了[答疑]和[监督]功能，其他内容显示方式相同，如图4所示。
3.课程视频与课前作业
学生在APP学习平台首页选择[课程视频]链接进入自主学习页面，学生根据自已的课程选修方向，选择加工中心或数控车床，进入相应课程模块的[课程视频]页面，如图5所示，课程视频由主讲教师以微课的形式在课前事先录制好，上传到APP学习平台上，供学生课前业余时间点击收看学习。学生在收看完相应章节的课程教学视频后，要求完成课前作业，课前作业的题型有选择题也有编程题，以客观题为主，由授课教师上传布置，学生课前利用智能手机在APP学习平台上完成作答后上传到教学平台的服务器，学生课前作业页面如图6所示。
4.学习记录与监督
学生可以按课程日期查看自己的学习记录情况，学习记录页面如下页图7所示。学生通过该页面可以清楚地看到课程视频是否已经收看学习完毕，课前作业是否已经完成提交。在如下页图8所示的监督页面，任课教师可以按课程日期统一查看班级学生的课前学习情况。监督页面上记录着学生课程视频、课前作业的完成情况，若有学生在课前没有完成相应的学习任务，任课教师点击该生相应的“未完成”记录符号，可以给该学生发送预先编辑好的手机短信，提醒该生相应的课前学习任务还未完成，需要在课前完成，学习平台的这些功能使任课教师对学生的课前学习可以进行全天候无线监督，部分学生懒散的学习习惯能够得到及时纠正，有利于促进好学风形成。
5.答疑互动及分享
学生在学习过程中，遇到问题也可以通过APP学习平台的[我问你答]页面，给教师留言，教师在APP学习平台上及时给学生答疑解惑。通过[知识分享]页面，学生和教师可以把平时收集到的一些学习资料，如文档、视频等，上传到APP学习平台，经后台审核整理后发布，与大家一起分享知识。
（四）移动互联网生态下数控实训教学平台的应用
该数控实训教学平台，在移动互联网生态环境下，教学信息通过无线网络实现整合、共享，把传统的课堂教学、移动互联学习、虚拟现实教学、动手实践等充分结合起来，使各种教学模式的优点得到了发挥融合。应用互联网技术以翻转课堂的模式来展开理实一体化教学，强调学的自主性和教的引导监督性，创新了教学方法。数控实训教学平台的应用模式，也可以理解为学生闯关式学习模式，其过程是：教师要求学生在课前必须收看课程视频，自主学习即将要上的实训课内容，并在课前完成相应的作业提交，学生的这些学习活动由学习平台服务器做好记录，当上课时，只有学生在课前都完成了收看视频和提交作业的情况下，学生到教室上课时才可以登录计算机数控加工仿真系统，进行下一步的仿真练习；学生在数控加工仿真软件中完成了零件的编程加工后，需通过教师在学习平台上确认验收，确保无误后，零件的加工程序才能传输到车间里对应的数控机床上，为下一步在车间的实际加工做准备，这时，学生才能到车间在数控机床上对零件进行实际加工训练；当学生在车间完成零件的加工，得到合格的零件后，学生又可以把优化过的正确加工程序传输回学习平台的服务器中，供学生本人整理记录，教师评估学习效果以及分享。在整个学习过程中，学生要进入下一个学习环节，必须完成前置的相应任务，才能到达。
任课教师在课前根据实训教学目标，以微课的形式制作好讲课视频，上传至数控实训教学平台的服务器中，供学生课前通过智能手机自主学习，课后复习，学生可以充分利用自己的业余时间安排学习，记住教学要点。与此同时，学生在课前完成相应的作业练习并提交，任课教师课后对学生每章节的学习效果及时给予评价，不仅能让教师方便了解学生的学习状态，学生也可以随时查看自己在全班的学习等级，便于查找原因补差补缺[5]，实现了任课教师对学生的学习过程在APP学习平台上进行全程监督。仿真加工是数控编程操作技能练习入门和提高的有效手段。目前，数控加工仿真软件的操作，通常是直接利用计算机的键盘、鼠标来操控虚拟机床，这使学生（尤其是初学者）在仿真练习过程中，对数控机床的熟悉以及操作技能体会不深，难以理解。本教学平台通过对数控机床的操作面板进行改造，使操作面板能够控制计算机中的虚拟机床，使学生在仿真练习过程中的机床操作更为真实，体验到了实际的机床操作感觉，当学生到车间动手操作真实的机床时，减少了熟悉机床操作的时间，提高课堂效率。
综上所述，以移动互联网生态视角审视目前职业院校中数控实训教学存在的一些问题，主要体现在教学模式、教学手段、实训环境等没有跟上时代的发展，而所强调的理实一体项目化教学，亟需在网络环境下，整合智能手机、计算机、数控机床等硬件资源，实现各硬件设备之间教学信息互联互通的数控实训教学平台；平台能利用APP软件、虚拟仿真等软件技术，把教学信息通过移动互联网实现整合、共享；以翻转课堂教学模式，把传统的课堂教学、移动互联学习、虚拟现实教学、动手实践等充分结合起来，使各种教学手段的优点在此教学平台上得到了发挥。实践证明，昆明理工大学城市学院现代制造技术中心通过基于移动互联网技术的数控实训教学平台的建设，在运用混合学习理念翻转课堂教学模式等提高数控实训教学效率方面所做的探索应用，效果良好。
参考文献：
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（責任编辑：张维佳）
