1、2023年第1期 安徽电子信息职业技术学院学报 No.l 2023第22#（总鎗 12锄）JOURNAL OF ANHUI VOCATIONAL COLLECE OF ELECTRONICS&INFORMATION TECHNOLOGY Sum No.124 Vol.22文章编号1671-802X（2023）01-0069-04基于BOPPPS和CDIO的数控实训教学模式改革与实践曹贝贝，张凯，杨英伟，周芸梦（洛阳理工学院工程训练中心，河南洛阳471023）摘要：分析机械类专业数控实训的教学现状，针对数控实训课程的特点、以及传统教学模式中存在 的问题，将BOPPPS教学模式和CDIO工程教育模
2、式引入到数控实训的课程教学中。提出教学改革总体 思路:在理论教学中，采用BOPPPS实现以学生为中心的参与式教学模式；在实践教学中，使用CDIO构 建以工程能力培养为主导的实践教学体系。教学实践证明，此教学模式能够有效持续激发学生学习主动 性,培养学生的工程实践能力。关键词：BOPPPS；CDIO；数控实训；教学模式中图法分类号：G642.0 文献标志码:A1引言对于机械类专业学生来说，数控实训不仅仅是 一个通识必修的实践环节，更对后续其他专业课程 的学习以及从事相关专业技术工作都有着非常重 要的作用。传统的教学模式更多的只是让学生体验 数控加工的形式,大部分学生只会按照教师的操作 步骤来简单
3、的“复制”所教动作,实训流于形式,这 种浅层学习显然无法达到对知识的理解和运用，更 谈不上培养具有解决复杂工程问题的能力。如何改 进教学模式来多方位调动学生的学习主动性、有效 持续激发学习兴趣,是值得探索和研究的问题。BOPPPS模型是加拿大广泛推行的教师技能培 训体系ISW的理论基础是基于认知理论和建构 主义提出的一种以教学目标为导向、以学生为中心 的教学模式，由Bridge-in（导入）、Objective（教学目 标）、Pre-assessment（前测）、Participatory Learning（参 与式学习）、Post-assessment（后测Summary（总结）六个教学环节
4、构成。这六个环节构建了连贯、有效、完整的教学过程已。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改 革的最新成果,CDIO代表Conceive（构思Design（设计Implement（实现Operate（运作），它以产品 研发到产品运行的生命周期为载体，注重培养学生 的工程实践能力、个人创新能力和团队协作能力。针对机械类专业数控实训的教学现状，结合洛阳理 工学院高水平应用型本科学院的定位，将目前国际 上主流的BOPPPS和CDIO两种教学理念融到数控 实训教学过程中，探索新的教学模式,这可以让学生 以主动的、实践的形式把理论学习和实践训练有机 结合。2机械类专业数控实训现状及改革思路 2.1教学
5、现状经调研目前全国大部分高校对于机械类专业数 控实训采用理论教学和实践教学相结合的模式进行 授课,在数控实训教学中主要存在以下问题：（1）在理论教学方面重编程讲解,理论性强,学 生理解比较困难，学习效果不佳。一般机械类专业 学生都是在大一下学期或者大二上学期进行工程实*收a 0M：2022-07-18作者简介:曹贝贝（1991-）,女，河南洛阳人，助教，硏究方向:机械电子工程。基金项目：2021年度洛阳理工学皖教育教学研究项目（2021JYYB-087）2023-03-20XUEBAOYA曹贝贝，等*基于BOPPPS和CDIO的数控实训教学模式改革与实践第1期训，由于还未学习相关专业课程眄对数
6、控加工基本 没有概念,在短时间内既要学习数控机床的加工原 理、组成、加工工艺和安全操作规程，又要学习数控 编程的知识,尽管教师已经很系统的安排各个知识 点，但内容枯燥，学生只能被动地接受知识，难以产 生兴趣,大部分学生很难做到课上理解,无法为实 践教学打下坚实的基础。(2)在实践教学方面形式单一，轻自主设计分 析。大多数学生是第一次接触数控机床，传统的实践 教学通常采用指导教师示范讲解、学生观摩学习的 方式进行，受到学时、人数及设备数量的限制，要使 每个学生对数控机床由陌生到熟练操作是非常困难 的。同时由于实践教学没有理论教学的充分支撑又 很难进行拓展冏,以及在实际操作中存在高危、不可 逆的因
7、素,出于安全因素的考虑，在实践教学中往往 只是安排一些指定动作或者已有程序的零件加工，导致综合型或者创新型的项目较少，无法有效持续 激发学生的兴趣，也满足不了部分学生的需求。2.2改革思路(1)在理论教学中使用BOPPPS教学理念,结合 线上线下混合式的教学模式,对数控实训的教学内 容、授课计划进行全面的修订。线上分享资料供学 生自学以节省实训时间，线下按照BOPPPS教学法 实施,激发学生兴趣,把握学生学习情况，合理安排 重难点进行精讲。同时基于一定理论知识学习自动 编程方法,在搭建好的仿真平台上编制程序、验证 程序、模拟加工，虚实结合,从而保证实践环节能够 安全有效地进行O(2)在实践教学
8、中融入CDIO工程教育模式，构 建基于CDIO的具有特色的三级实践项目,融入课 程思政元素，充分发挥学生的创造活力，满足不同 层次学生的需求，提高学生解决具体实际问题的能 力，在实践项目中体验工程文化，培养工程素质。3基于BOPPPS模型的混合式理论教学设计BOPPPS是基于建构主义提出的以学生为中心 的教学模式叫它是六个环节的英文首字母，其中 B入,常用生活实例、图片或视频等引出教学 目标，意在吸引学生的注意力，激发学生的求知内 驱力。0教学目标,明确学习目的，让学生知道 在本节课后应该学到什么、能做什么，为后面的测 验评估打下基础。P前测,了解学生已经具备的 知识和能力,根据学生情况和教学
9、目标实时调节教 学的深度和进度。P参与式学习,教师通过积极 引导充分发挥学生的积极性参与到教学活动中，但 是需要根据学生前测的结果对本环节做出动态调 整。P后测,在课程结束时通过测试来检验学生 的学习程度是否达到教学目标，以便教师掌握学生 的学习效果。S总结，教师收集学生反馈的基础 上进行知识点的梳理。BOPPPS是一种强调教学互动的闭环教学模 式，能有效提高学生在课堂教学中的参与度，及 时获取学生的反馈信息以便灵活调节后续教学 活动冈。但是在实际的课堂教学实施过程中，教师 很难在短时间内掌握所有学生的学习情况，同时随 着学生在课堂教学中参与度的不断提高，在有限的 时间内教学的内容就要相应减少
10、現结合线上线下 混合式的教学模式，借助“超星”等平台将教学从课 堂中延伸到课前和课后,能够有效弥补BOPPPS模 型的短板，减轻课堂教学环节的压力，从而确保高 效的课堂效率和良好的教学效果。优化后的教学模 式基本框架如图1所示。(1)导A(Bridge-in)：作为整个教学活动实施的 重要环节,也为了保障课堂教学时间,将导入环节 放在课前的线上学习活动中，来激发学生课前学习 的主动性。课前在超星平台上发布明确的学习任务 和视频、音频等教学资源，让学生带着问题做好课 前线上学习。一般把数控实训安排在传统加工实训之后,学 生在掌握传统加工的基础上，通过观看仿真软件自 动加工葫芦的视频,让学生直观看
11、到数控加工的过 程,对数控加工有简单的了解和感性的认识,吸引 学生注意力，通常学生会认为具有强大功能的数控 机床完全可以取代传统机床，在此基础上提出问题 引发学生思考:数控加工与传统加工的区别，数控 机床是否可以完全取代传统机床，对比传统加工数 控加工有什么样的特点。XUEBAO2023-03-20曹贝贝，等*基于BOPPPS和CDIO的数控实训教学模式改革与实践 第1期图1 BOPPPS模型与混合式相结合的教学模式(2)教学目标(Objective)：教学目标要具体化,是教学活动的起点和归宿，贯穿于教学活动的全过 程。根据课前线上的测验评估适当的调节线下课堂 教学目标,要让学生“蹦一蹦能够到
12、桃子”。数控实训的教学目标是：理解数控机床的特 点、加工原理、应用及加工过程，初步掌握数控手工 编程和自动编程的方法。(3)前测(Pre-assessment):该环节放在课前线 上,借助平台发布测试问卷,指导教师也有充分的 时间来收集并分析测试结果及后台提供的学习情 况数据，掌握学生已经具有的相关知识储备情况，在课堂教学中总结纠正学生出现的问题，适时调节 教学的侧重点。测试问卷以选择、填空、判断这些简单的客观 题型呈现，来了解学生的识图能力、以及对机床的 简单认识、数控编程基础知识的掌握情况。(4)参与式学习(Participatory Learning)：作为课 堂教学的核心环节，占用的时
13、间最多，指导教师通 过启发式教学法、案例教学法来充分发挥学生的主 体性。根据学生课前线上学习情况的反馈适当的回 顾线上教学资源，有侧重地讲解学生共同存在的问 题,促使学生加深理解。再通过编程实例让学生对 数控程序有更加直观清晰的认识，之后给出简单的 阶梯轴图纸，让学生分小组制定加工工艺和规划刀 具路径,进行手工编程,而这个过程也是在加深学 生对知识的内化,培养他们初步解决具体工程问题 的能力。结束后总结学生存在的问题，提出对于复 杂零件手工编程是否方便的问题，从而引出自动编 程。借助仿真软件让学生掌握自动编程的方法，另 一方面对于初次接触数控机床的学生来说，既可以 熟悉数控加工的流程,又能够在
14、实训中规避一些不 安全操作提高安全性。(5)后测(Post-assessment):针对数控编程基础 知识中易错点和重难点提出问题:机床坐标系和编 程坐标系的联系和区别？我们在实际加工中对刀采 用的是什么坐标系？(6)总结(Summary)：在课上最后十分钟，用思 维导图的方式系统地梳理、回顾主要知识点，帮助 学生们自查学习情况,以便利用第二课堂巩固知识 点，更好地与实践课程接轨，起到承上启下的作用。4基于CDIO的实践教学设计学生在传统的实践教学中只是简单照搬指导 教师所指定的动作或者指定程序零件加工，一方面 不利于对高素质工程人才应具有的思考、决策、分 2023-03-20XUEBAO曹贝
15、贝，等*基于BOPPPS和CDIO的数控实训教学模式改革与实践第1期析、团队合作及创新等方面能力的培养，另一方面 也无法对学生的各方面能力进行考核。”工程训练 A”课程作为机械类专业的一门通识必修实践课程，数控实训是其中重要的一个环节，其入门操作较为 简单,重在理解原理的基础上进行应用和实践。围 绕机械类专业的人才培养方案以及“工程训练A”教 学大纲的要求，在实践教学中融入CDIO工程教育 模式，构建基于CDIO理念分阶段递进的三级实践 项目，实现对不同层次学生在实践能力上差异化的 培养和评价。第一层为强化技能操作的基础层次，现场熟练 完成指定动作,比如说开关机、对刀、图形显示等操 作以及完成
16、已有程序零件的自动加工。在示范相关 操作的过程中融入安全操作规程的讲解,使学生具 备严谨的工作态度,培养一丝不苟、认真专注、追求 卓越的工匠精神。第二层为拓展层次,在熟练掌握指定动作的基 础上自主设计并加工产品，立足理论知识，以产品 为导向，从整体上对产品进行构思、设计、实现和运 作。在产品设计实现的过程中要选取合适的切削速 度、进给量等加工参数，培养学生精益求精的工匠 精神。第三层为强化学生综合设计和创新能力的创 新层次，主要针对有兴趣和科研需求的学生。以竞 赛为途径来增强学生的实践能力，提高他们的工程 素质,培养他们的创新精神,让他们具备产品加工 制造过程中的质量意识、成本意识、安全意识、环保 意识、团队意识等工程意识,使之具有一定的工程 文化素养、团队合作精神、工程职业道德规范。实训坚持“重视过程,淡化结果,允许失败，鼓 励实践”的考核原则，考核点分布于学生工程训练 的全过程。考核内容和成绩占比为:实际操作技能 占50%,实习报告占30%,实习表现（考勤、随堂问 辩、实训纪律、安全文明生产）占20%o基于CDIO 的实践教学设计可以有效区分学生的实训成绩，让 考核更加科学。5改革
