機械制造類專業課程行動導向課程教學設計

李 慶，吳亞蘭

(安徽機電職業技術學院數控工程系，安徽蕪湖 241000)

機械制造類專業課程行動導向課程教學設計

李 慶，吳亞蘭

(安徽機電職業技術學院數控工程系，安徽蕪湖 241000)

本文以往年全國職業院校技能大賽項目為案例，對職業技能大賽項目指導和課堂教學進行設計整合。在教學設計過程中，以“行動導向”“工學結合”“項目教學”的方法和模式為指導思想，對教學資源設計進行了研究，以期對應用技術型高校推進教育教學改革和職業院校機械制造類專業課程建設有所貢獻。

技能大賽；工學結合；數控技術

1 明確該項目教學設計的指導思想

根據職業教育特點，采用了“行動導向”的“工學結合”項目化教學模式，即學習的內容是工作，通過工作實現學習，工作和學習是一體化的。在教學過程中，遵照學生的一般認知規律和工作過程順序進行設計。學生通過對自身經驗的反思和批判性檢查，驗證、豐富和更新自己的行動模式和認知結構，達到提升行動能力、解決職業活動中的問題的目的。在工學結合一體化課程中，采用以學生為中心的教學方式。學生在沒有教師直接幫助的情況下圍繞已經明確的學習目標獨立完成學習任務，教師的任務是為學生獨立學習起起咨詢和輔導的作用。如圖1所示，項目教學是師生通過共同實施一個完整的“項目”而進行的教學活動，項目是指以生產一件具體的、具有實際應用價值的產品為目的的工作任務。

圖1 以學生為中心的教學方式

2 根據教學設計的指導規劃教學內容

可將教學資料內容規劃為如下幾個方面的內容：教學方案、工作任務單、課程引導文、引導性教學PPT、學習參考資料清單。

2.1 學習者特征分析

高職學生已經學過了獨立的和分散的專業課程。如何將這些專業基礎課程和專業課程相銜接，將學過的知識系統化，是目前高職教育亟需解決的問題。現在學生已經具備了以下的能力：能夠完成中等復雜零件圖的制作和輸出，手工編制較簡單的CNC程序，操作數控銑、數控車床，應用一種CAD/CAM軟件完成零件的三維建模，手動檢測零件的尺寸精度，編寫數控加工工藝文件，使用專業術語交流，借助技術手冊閱讀圖紙的相關技術要求。

2.2 教學方案設計的主要內容

課題名稱：低碳環保風力裝置機械部件創新設計與制造。

教學時間安排：10課時。

學習/工作任務描述：學生根據低碳環保風力裝置的部分圖紙，在“理實一體化”教學區內，以低碳環保的設計和制造方法，在規定時間內完成產品的設計、制造和調試工作，并及時記錄和總結自己掌握的知識和技能。

學生以團隊的形式共同完成該項任務，需要進行必要的分工和合作，最終實現低碳環保產品的設計和制造。每組學生在此過程中，需要與設備管理員、工具管理員做好交流溝通，安排好加工時間段。在設計和制造過程中學生要明確低碳環保設計理念，注意使用現有設備、工裝夾具、刀具和量具完成加工制造任務，注意設計的零件與現有零部件的配合關系，在幾何精度方面查閱相關技術手冊。該任務需要嚴格遵守國家標準和安全準則，規范設計制圖和設備操作。在任務結束時要歸納整個設計和加工過程，對遇到的問題進行總結，自覺保持安全作業，遵守“5S”的工作要求。

教學/學習目標：學生以小組的團隊形式，在指導教師的引導下，根據低碳環保產品設計理念和思路以及國家相關技術標準和機床設備使用安全準則，提出對低碳環保風力裝置的產品設計方案，并能夠在小組內進行比較和評價，得到最佳實施方案。學生要能夠對比和評價產品的數控加工工藝方案，最終確定最佳的解決方案，并實施加工。根據產品的裝配和調試的相關技術標準，學生要對已完成的任務進行總結、評價和匯報。

學習完本項目后，學生應能夠完成低碳環保小型產品的設計和制造，包括設計原理分析、機械零件設計、計算機輔助設計、計算機輔助制造、數控加工工藝方案的優化與制訂、數控程序的編制與調試、中等復雜零部件的數控車與數控銑配合的操作加工。通過該項目的實施，學生更加關注低碳環保產品的設計和制造，其相關的環保意識也有所增強。

教學對象：高職教育制造類專業的第五學期學生(制造類專業，例如機械設計與制造、機械制造與自動化、數控技術、計算機輔助設計與制造、精密機械技術、機電一體化技術等專業)。

教學內容：根據低碳環保的理念，某企業設計出了低碳環保風力裝置。現給定一風能，根據能量轉換原理，創新設計與制造一風能驅動葉輪轉動，進而帶動傳動機構和驅動機構，實現物料傳送的機械裝置，如圖2所示。物料尺寸Φ25mm×10mm，物料材質為塑料或尼龍；頂桿作直線往復運動，行程范圍為30～50mm。

圖2 風力裝置示意圖

教學過程：僅提供該裝置部分工程圖和部分零部件，讓學生根據所提供的產品工程圖(部分)，分析、討論該低碳環保產品的設計理念和使用場合，編寫產品設計說明書。在掌握新產品的整體結構后，完成缺少的零部件設計，遵照國家標準完成工程圖的制作；完成該產品的三維實體圖的繪制，實現虛擬樣機的裝配；對設計零件進行工藝分析，制定出合理的工藝方案，按照工藝文件完成零件的數控加工制造；最終將產品所有零部件裝配，進行裝置調試。

教師需要參與學生的設計方案和工藝方案的討論過程，指出關鍵問題所在，如對于CAD/CAM軟件使用能力、標準件的選用方法、數控加工工藝的制定思路、數控加工操作尤其是數控車/數控銑的組合加工、裝配調試的注意事項等。

2.3 教學環境設計與資源配置

推薦如圖3所示的布置教學車間，學習討論區與加工區以玻璃幕墻隔開，一是避免噪聲，二是保護學習討論區設備。中間區域為小組學習和討論的主要場所，需要配備電腦和電源插座。該設計模式有利于理論與實踐相結合教學的實施，學生可以在加工現場旁進行討論和學習，這很好地解決了實踐與理論分離的問題，有利于綜合性教學課程的開展。

圖3 教學環境設計

其中，學習資料包括學習/工作任務單、課程引導文、引導性課件、機械加工工藝手冊、機械設計手冊、機床手冊。由于該項目屬于開放式教學，需要配備兩名教師：一位主導教師，一位現場指導教師。

2.4 教學流程設計

表1 教學流程設計表

2.5 學習評價

本課程屬于理論與實踐一體的綜合性技能課程，應注重過程考核。因此采取班級內評分和組內互評相結合、學生評價與教學評價相結合、設計評價與制造加工評價相結合的辦法，具體實施辦法如表2所示。

表2 成績評價表

可通過表2得出各小組的得分，然后由小組內互評，得到每個人得分的系數。例如，某學生所在小組得分“優”，在小組互評中獲得了“優”的等級，該學生在總評得分時才能得到“優”的等級，以此類推。

另外，職業院校學生自我管理的學習能力普遍不高，在推廣項目教學過程中遇到很多困難。可以根據教學方案設計思路編寫課程引導文，引導學生獨立學習的項目教學方法，讓學生清楚完成任務應該通曉什么知識、具備哪些技能和條件等。教師要在學生對任務和產品進行認知前利用PPT軟件對他們作整體引導，讓學生明白該項目實施的目的，應完成的任務，流程有哪些，完成的時間要求，注意事項有哪些，最后提交的成果形式以及最終課程評價的方式等。

3 結語

上述設計和規劃能夠引導學生順利地完成學習任務，達到預期的教學目的。這種行動導向的“工學結合”項目化教學模式，通過近似真實的工作環境培養學生的職業素養，增強學生學習的興趣，培養學生自主獲取信息和適應團隊工作模式的綜合能力。該教學項目的設計，是技能大賽引領教學改革的一次探索和嘗試，是將技能大賽項目向課堂轉化的一個典型案例，也是應用技術型學校進行行動導向課程改革探索的典型案例。

[1]趙志群.職業教育工學結合一體化課程開發指南[M].北京:清華大學出版社,2009:1-4.

[2]姜大源.職業教育:類型與層次辨[J].中國職業技術教育,2008(1):1.

2014-12-01

國家骨干院校重點專業建設項目(10-15-03)。

李 慶(1981-)，男，山東曹縣人，安徽機電職業技術學院數控工程系講師，碩士，從事計算機輔助設計與制造、數控技術應用研究。

G642

A

2095-7602(2015)04-0109-04