一體化教學案例設計研究*
——基于數控技術專業零件設計與加工類核心課程

張 旭，李玉爽，戴曉東，張廣祥

（蕪湖職業技術學院，安徽 蕪湖 241006）

在職業教育實踐中，對專業課程尤其是專業核心課程的知識內容進行梳理歸納，設計并實施具有貫穿融合專業知識體系特征的一體化教學案例，有利于推進專業課程建設，提升人才培養質量。

1 專業課程教學實施中存在的問題

1.1 課程建設內容局限并且缺乏學科活力

1）數控技術專業課程基本概況。數控技術專業作為傳統的職業教育專業，在服務社會經濟建設方面具有很強的競爭力，專業課程在教學實施過程中具有很強的實踐性[1]。一方面，在專業基礎課程中，識圖與制圖 （機械制圖）課程要求學生具備識讀零件圖和裝配圖的能力，掌握機械制圖知識，能夠利用手工繪圖工具，對各種常見的機械零件或整機進行測繪，具備基本的零部件設計能力。另一方面，在專業核心課程中，計算機輔助設計 （Computer Aided Design， CAD）/計 算 機 輔 助 制 造（Computer Aided Manufacturing，CAM）等設計類課程要求學生能夠熟練掌握三維數字化造型軟件，構建學生創新設計能力；工藝類課程要求學生掌握數控加工工藝知識，能夠通過對產品進行結構工藝性、機床、夾具、刀具等方面的問題分析，合理制定零件的加工工藝規程；加工類課程則要求學生具備使用加工工具或機床設備的能力，通過正確操作實踐，加工出合格的零件。

2）核心課程建設缺乏活力。從上述表述可以看出，數控技術專業人才培養的核心要義集中在零件的設計和加工制造環節，設計類課程、工藝類課程和加工類課程在整個專業的課程建設中應該互融互通，構建從零件數字化設計到零件加工生產的整體式專業實施體系。然而，在實際課程教學實施過程中，各類別的課程實施 “各自為政”，專業任課老師在教學實施過程中鮮有體現綜合知識內容的教學設計，學生在知識的學習過程中僅能夠認知到單門課程的知識 “小池塘”，很難學習到專業知識體系的 “江河湖海”。單一化的課程建設思路阻礙了課程知識在專業知識體系中的有效流通，讓專業課程建設，尤其是核心課程的有機構建失去了應有的活力，人才培養的質量和效率大打折扣。

1.2 知識體系構建獨立并且缺乏多元合力

1）專業知識體系建設的重要性。首先，數控技術專業建設是系統性的工程，專業建設的重心是人才培養體系的構建[2]。要緊盯 “需求側”，持續優化 “供給側”，對于數控專業來說，人才培養要結合市場經濟建設需求、產業技術發展需求、職業崗位能力需求等諸多 “需求側”，不斷優化專業人才培養的 “供給側”，人才培養方案的優化本質上就是人才培養的知識體系的重構重建，使其更加符合時代的需求，保障數控技術專業人才的輸送能力。其次，科學完善的專業知識體系能夠在育人機制上實現良好的頂層設計，從數控技術的崗位需求到核心課程設置、從數控理論知識到加工實踐技能、從實驗實訓到師資建設等多方面形成育人機制協同發展。最后，科學的專業知識體系建設能夠大大提升人才培養質量和培養效率，尤其是在高職擴招100萬人的大背景下顯得尤為突出。

2）專業知識體系構建缺乏合力。數控專業知識體系構建過程中重要的要素有2個方面：一是核心課程知識體系；二是企業生產實踐資源。不同的核心課程知識體系對于專業知識體系的建設來說是主體，而充當客體的企業生產實踐資源是對主體的充實與強化，只有當專業知識體系建設中主體和客體形成合力，才能持續推動知識體系的構建與完善。現階段存在的問題主要源自于2個方面：一是主體間沒有形成合力；二是主體和客體間沒有形成有效合力。數控技術專業的設計類課程、工藝類課程和加工類課程作為專業核心課程，是構成專業知識體系的主體，但是課程建設和實施上的獨立導致不同主體相互間缺乏知識體系構建和人才培養的合力，而 “產教融合，校企合作”機制落實難的問題致使專業課程知識和企業生產實踐相脫節，不能有機銜接，因此主體和客體間的合力難以形成。

1.3 教研活動開展不足并且缺乏內生動力

任何專業的人才培養一線都是課堂，不同學科的知識和教學內容需要從不同的課堂呈現給學生，因此，專業教師定期開展教研活動，通過對整體專業知識體系構建、教學組織實施方式方法、成績考評管理等方面的探討研究，強化不同教師和學科間的紐帶關系，可以從教學端提升教育教學水平和人才培養質量。在實際教學開展過程中，相當數量的任課教師更傾向于 “各人自掃門前雪，不管他人瓦上霜”，在校工作時間少，教研活動難以組織開展，教育教學研究探討氛圍不濃厚，專業課程教學互融互通機制的形成缺乏推動力，專業課程建設難以在教學一體化方面形成加速度。

1.4 人才培養模式傳統并且缺乏辦學水平

數控技術專業的人才培養模式在很長一段時間以來保持著 “教、學、做”的基本模式，在職業教育育人模式不斷推陳出新的時代，德國 “雙元制”“基于工作過程的教學方法”等育人理念引入中國本土[3]，但由于社會文化背景和經濟基礎的不同，很多職業教育理念引入中國后產生了 “水土不服”現象。

本質上，數控技術專業的人才培養模式依舊沒有改變，專業核心課程依舊采用 “教、學、做”的育人模式，新課程、新方法的試點改革不夠深入，課程建設和發展已經滯后于社會需求發展，數控技術專業整體的育人水平和育人質量不夠高。

2 一體化教學案例研究的意義

上述問題的產生在很大程度上歸結于教師層面缺乏有效的教學研究活動，在數控技術專業的知識體系建設上和課程組織實施上缺少統攬性的抓手。因此，專業課程間尤其是專業核心課程間的一體化教學案例研究就顯得意義重大。

2.1 有利于構建專業核心課程間的知識邏輯體系

工科專業課程的學習十分注重不同課程之間知識邏輯體系的構建[4]。數控技術專業課程構建主要圍繞產品的數控加工制造展開，從零件圖紙到毛坯選擇，再到加工工藝的制定，其知識結構存在極強的邏輯關系。設計一體化教學案例能夠打破傳統課程教學實施中單一化的課程建設思路壁壘，避免課程實施上的 “各自為政”，能夠將專業核心課程間的知識內容有機串聯起來，實現知識內容的有機融合貫通，提升課程間的內在邏輯關系，形成專業教學主體間的合力。

2.2 有利于激發校企合作活力

一體化教學案例設計離不開企業生產實踐。大量優質的一體化教學案例必須從生產中汲取，而培養的高素質技能型人才也將更好地服務企業，學校和企業在人才培養的核心問題上能夠相輔相成，對于學校專業建設和企業發展是雙贏的局面。一體化教學案例設計要求理論知識聯系生產實際，要創新設計思路，把生產中的知識和技術轉化為案例的豐富內涵，為此就要求加強學校或專業與企業間的交流合作，扎實推進校企人才聯合培養機制的探究，深度激發校企之間的合作活力，這也很好地解決了上文中提到的 “客體”的問題。

2.3 有利于提升師資隊伍的教學水平

優質的一體化教學案例設計離不開教師隊伍的交流合作。首先，通過一體化教學案例設計研究，能夠很好地將專業課程教師凝聚在一起，更容易集思廣益，把優質的教學思路和教學方法融入到案例中，從而提升教學質量。其次，教師在交流探討中更容易激發自身創造性思維，將教學內容設計和課堂組織實施開展得更具創造性和實效性。最后，一體化教學案例設計研究能夠提升專業教學團隊的整體專業素養，教師之間的溝通交流也是相互學習、進步的過程[5]，在充分的交流討論中豐富教師自身的專業知識，拓展學科視野，增強專業綜合素養。

2.4 有利于創新人才培養模式

在教學過程中采用一體化教學案例，使得課堂教學不僅僅局限于 “教、學、做”的固定循環套路。因為案例中融合了專業的多課程知識內容，所以一體化教學案例的應用能夠讓教師以更加寬廣的專業視野啟迪學生，用類似于 “思維導圖”的方式引導學生對專業知識體系進行構建。一體化教學案例更加注重學生對科學知識理解能力的培養，在人才培養模式上具有較大的實踐創新。

3 一體化教學案例設計路徑探究

3.1 重塑專業知識體系

由于一體化教學案例的本質特征在于案例本身對于專業知識內容的容納量，因此在案例開發路徑方面需要追本溯源。首先，要梳理各專業核心課程的知識內容，繪制知識結構框架圖，在知識結構框架中提取重要知識點，歸納分類；其次，通過比對分析不同課程間的相近或相關知識點，進行不同課程間知識點的整合重塑；再次，根據產品加工制造的生產實際情況，梳理重塑后不同類別知識點之間的內在邏輯關系，根據內在邏輯關系把知識點進行串聯，構成邏輯化、一體化的知識點，并據此分別設計案例要素；最后，將不同的要素科學整合，形成最終的案例模型。

3.2 積極落實課程教法改革

數控技術專業作為傳統的職業教育專業，專業建設雖經過多年發展和改革，但授課方式方法相對來說較為陳舊。例如，制圖識圖類的課程仍然以傳統課堂講授為主，是 “填鴨式”的老方法，學生無法直觀感受工程圖紙在加工制造、檢驗檢測、安裝配合中的實際應用。新時代職業教育要求學生具有更多的沉浸式學習體驗，一體化教學案例能夠很好地滿足這一要求，這就要求對專業課程教學實施進行深入改革，這對任課教師尤其是老教師來說是較大挑戰，需要多方出臺切實可行的改革實施方案[6]，把一體化教學案例落實到教學課堂。

3.3 加強校企協同育人合作

職業教育離不開校企合作，數控技術專業的人才培養更加離不開校企合作。通過校企合作的方式建立校企人才聯合培養機制，促進企業的生產技術知識向職業教育流通，這有助于高質量復合型人才的培養，讓人才具備更好地服務社會的業務能力。在具體實施上，可以通過成立校企人才培養工作站，聘請企業一線技術能手、業務骨干、匠人能人等技術群體，聯合專業教師骨干開發、打磨、提升一體化教學案例，構建標準的教學資源庫，推進一體化教學資源建設。

4 采用一體化教學案例的專業課程建設

以數控技術專業為例，探討設計零件設計與加工類核心課程的一體化教學案例，為專業課程建設提供參考。

1）識圖與制圖課程。要求學生能夠正確讀懂圖紙，能夠對零件表達、尺寸公差、技術要求等內容進行技術分析，能夠利用繪圖工具規范制圖，涉及制圖規范、零件結構表達、尺寸標注、形位公差標注、工藝要求等知識點。圖1為軸類零件工程圖樣示意圖。

圖1 軸類零件工程圖樣示意圖

2）零件三維設計課程。要求學生在讀懂圖紙的基礎上，利用三維造型軟件，對零件進行數字化建模，涉及的知識點主要是各結構的特征生成方法。圖2為零件的三維造型設計示意圖。

圖2 零件的三維造型設計示意圖

3）加工工藝類課程。要求學生在讀懂圖紙的基礎上分析零件結構工藝性，合理編制加工工藝文件，涉及識圖、毛坯選擇、基準定位、工藝策略、工序技術要求、機床設備、刀具切削等知識點。

4）編程加工課程。要求學生能夠在正確讀懂圖紙的基礎上，依據加工工藝文件，編寫數控加工程序，進行加工模擬仿真，涉及的知識點集中在程序編寫規范、執行加工工藝文件、進行仿真加工。圖3為零件的仿真加工示意圖。數控加工程序的部分代碼示例如下。

O0001;

G21 G99;

T0101;

M03 S800;

G00 X42.Z2.;

G71 U1.R1.;

G71 P01 Q02 U0.4 W0.F0.3;

N01 G00 X0.;

G01 Z0.;

G03 X20.Z-10.R10.;

G01 X27.Z-20.;

5）加工操作類課程。要求學生將零件成品（見圖4）在機床上加工制造出來，課程教學主要目的是培養學生機床操作能力和安全生產意識。

圖3 零件的仿真加工示意圖

圖4 零件成品

5 結束語

通過具體實施案例，一體化教學案例能夠在專業知識框架構建和課程知識融通、銜接方面起到關鍵的紐帶作用，學生能夠通過一體化教學案例對不同課程知識和技能深入理解領悟，能夠從全局把控知識和技能的學習，體現出一體化教學案例在教學實踐、高質量人才培養方面的巨大優勢。