高職實踐類課程教學改革探索與實踐

連碧華

(南京機電職業技術學院，江蘇 南京 211135)

0 引言

數字化制造時代，信息化與工業化的深度融合推動著企業升級轉型，發展智能裝備、建設數字化車間和智能工廠以實現數字化生產、智能生產正成為制造類企業的新課題。在全新的制造模式下，計算機技術、網絡技術、制造技術與管理技術的交叉、融合沖擊著高職教育。產品生命周期中數字化軟件工具的使用不僅帶來了崗位設置的變化，也對崗位人才提出了更高的要求。掌握制造專業理論知識、熟練使用數字化軟件和數字化設備、并會對數字化工廠平臺實施生產過程管控的復合型技術技能人才將成為數字制造時代企業發展不可或缺的部分。那么，如何培養制造企業轉型所需的機械制造類人才就成為高職院校重點思考且亟待解決的問題。面對中國制造業新業態，我院在深入分析數字制造時代企業崗位及人才需求特征變化的基礎上，調整人才培養方案，優化人才培養模式，以課程教學改革為著力點，探索課程育人新模式，力爭為企業培養具備較強實踐能力和創新能力的一線人才[1-2]。下面以數控技術專業核心課程“典型零件數控銑削工藝與編程”為例，進行數字化制造模式下的專業課程教學內容、教學模式、教學評價等方面的探索與實踐。

1 課程教學現狀與問題

不論是傳統制造還是數字化制造，零件的工藝與編程依然是產品加工的關鍵。數字化制造模式下的工藝與編程由于加入了數字化元素而賦予了新的內涵，但目前“典型零件數控銑削工藝與編程”課程存在以下問題，嚴重阻礙了學生能力的發展。

a)課程教學內容寬泛，實用性不強

“典型零件數控銑削工藝與編程”課程將工藝知識、編程知識及職業資格標準應會知識融入到各教學項目中，形成課程教學內容體系，但該體系存在以下的問題：1) 沒有針對能力培養設計遞進的學習活動情境，只是簡單地將知識點、技能點融入教學項目；2) 沒有抓住企業產品制造工藝與編程要點，教學內容寬泛；3) 缺乏數字化工藝、數字化制造數據協同管理等數字化制造元素。

b)課程教學脫離現代企業工作需要

課程教學采取了項目教學、任務驅動等教學法，教學過程按照手工下發任務單，由教師分析、學生手工完成工藝文件和程序單，并應用仿真軟件檢驗程序方式開展教學活動，教學過程貼近傳統企業工作過程，但在數字化制造模式下，圖樣、工藝文件、程序等都是以數字形式存在，所有數據都與數字化管理平臺相互關聯。因此，傳統課程教學模式已不能滿足現代企業工作需要。

c)課程教學手段陳舊，信息化水平低

在課程教學中，主要借助仿真軟件、多媒體課件等開展教與學的活動，雖然理、實結合的教學手段有效地培養了學生的專業能力，但信息化時代，通信技術、網絡技術等數字技術與制造裝備的融合，數字化工廠的產生，使得企業一線需要大量掌握專業技術技能、了解并掌握數字化系統應用的復合型人才，而目前課程實踐教學僅限于仿真軟件和單純的數控設備，教學手段陳舊、信息化水平低，無法滿足學生信息技術應用能力培養的需求。

2 課程教學改革探索與實踐

創新驅動著企業的發展，在數字化制造模式下，企業所需要的是懂數字技術、會應用數字化平臺、能進行數字化生產管理的具有一定創新能力的人才，因此必須對“典型零件數控銑削工藝與編程”課程進行改革創新，以培養學生工藝、編程基本能力、數字化軟件應用、數字化網絡平臺使用及創新發展能力為出發點，從教學內容、教學模式、教學平臺等方面入手，改革現有的課程體系和教學方式，探索并實踐課程育人的教育教學新模式。

1) 以項目教學法教育理念為指導，開發新的課程教學內容

項目是企業員工為創造獨特產品、服務等而開展的一系列復雜并相互關聯的活動，有其明確的目標和目的。在職業教育中，為培養與企業要求相匹配的應用型技術技能人才，應采取項目教學法[3]。新課程的課程體系和教學內容開發借鑒德國“項目教學法”思想，在崗位工作任務、能力需求分析的基礎上，結合數控技術專業人才培養方案的目標，首先把課程的學習領域劃分成若干個具體的項目情境，每個學習情境按照行動導向活動與活動之間的關系設計了若干個工作任務；其次，按照工作需要選擇與每個工作任務相應的基本知識及技能，對照本課程的知識點、技能點及能力要求，對各任務需涵蓋的知識點、能力點進行補充和完善，從而確定了課程的教學內容。在此基礎上根據工作過程需要安排各任務學習內容的先后順序，做到課程體系結構知識有層次、能力有梯度；再次，參照企業實例選取項目情境案例，將教學轉化為情境任務基本載體，依據任務實現的理論知識和技能設計并優化各情境任務教學載體，構建并形成賦予課程教學內容的任務零件體；最后，分析數字化制造模式下各環節之間的關聯性及所采用的數字化軟件，按照數字化軟件在課程教學中的不同用途，將其引入到項目任務教學內容中，設計出基于數字化工廠平臺、體現數字制造時代特性的課程教學體系。圖1為課程項目開發過程圖。

圖1 課程項目開發過程

2) 以數字化制造流程為行動導向，改革課程教學模式[4]

以完成項目任務為目標而開展的一系列基于工作實際的活動被人們稱為行動導向。在機械產品制造類課程中采用基于工作過程行動導向教學法，通過任務的開展驅動學生的行為活動，讓學生在活動中了解制造過程，模擬工藝知識、制造知識的應用，在實踐中獲得對知識的感性認識，進而獲得知識，并在學會知識和技能后指導下一個任務開展。如此循環，通過一個個任務活動的學習、實踐，逐步積累有用的知識，提高其動手能力，繼而能轉化為制造能力并獲取相應的生產技能。同時，在任務實施過程中通過發現問題、解決問題，培養學生分析問題、解決問題的能力以及自主學習、溝通、協作等素養，從而提高了學生的綜合素質。

本課程面向企業機械產品加工流程，以企業產品主要生產活動過程：工藝—編程—加工為基礎，通過分析機械產品數字化生產過程中各環節活動內容及活動與活動之間的關聯性，設計了本課程基于機械零件制造工作過程的以工藝、編程、仿真加工等活動為導向的行動導向教學過程(圖2)，應用于每個項目任務中。在任務驅動行動導向教學過程中，各任務的教學內容、所要實現的目標不同，教學方法也不盡相同。本課程在創新課程教學過程模式的同時為各任務設計了相應的教學方法(表1)，并具體應用到教學實踐中：通過單項任務仿真教學等方法，引導學生學會學習、學會任務實施的行動導向過程與方法、學會發現問題、解決問題的技能；通過綜合項目現場實踐的方法，讓學生自主學習和應用知識與技能，獨立或成小組在數字化工廠的機房、車間場所開展任務活動，完整體驗與企業工作環境、工作任務相匹配的生產活動過程，獲取專業能力、方法，取得實踐工作經驗和相應的數字化生產技能。

圖2 課程教學過程

表1 課程教學方法設計

3)創設數字化工廠準職業環境，改革課程教學手段

隨著CAD、CAM、CAPP(計算機輔助工藝規劃)及PDM(產品數據管理)等軟件在數字化企業中的普及應用，“典型零件數控銑削工藝與編程”課程教學除培養學生工藝分析與編程能力外，還要讓學生掌握CAPP、PDM及數字化網絡管理軟件的應用。學院適應制造業發展需要，建設了集數字化設計、數字化制造及數字化管理功能于一體的數字化工廠[5]，創造數字化企業的準職業環境，教學過程通過數字化網絡平臺發布任務、從數據庫提取零件模型的方式代替手工下發任務單和圖樣，應用CAPP軟件生成數字工藝替代手工編寫工藝，通過CAXA網絡DNC管理平臺進行產品設計數據、工藝數據、制造數據之間的協同管理取代傳統紙質數據管理，實現全過程數字化。

4) 以崗位能力培養、素質養成為核心，構建基于“行動導向”課程評價體系

課程育人核心目標在于培養學生具備專業崗位職業能力和綜合素質，建立與目標相一致的考核評價體系不僅能引導學生主體的學習活動，激發其學習的主動性和積極性，而且還有利于教師監控教學活動和學生學習活動的變化，及時調整教學組織以糾正目標偏差。“典型零件數控銑削工藝與編程”不僅是一門基于工作過程行動導向的崗位方向課程，其課程考核評價除了體現對學生零件工藝分析能力、編程與加工調試能力、分析問題并動手解決實際問題能力以及數字化平臺使用能力的評價外，還注重對學生職業道德、自主學習、團隊協作及批判性思維與創新等職業素養的評價。以上述要素為評價指標，以過程性考核和成果展現為主要形式，依據學習情境培養目標的不同，分別設置了不同的占比，并構建了以學生為主體、以能力和素養為核心，基于行動導向的多元化考核評價體系[6-7]，課程考核評價具體見表2。在課程教學實踐中采用該考核評價體系，學生能夠參照評價表中行動導向指南開展任務，根據任務需要進行資訊、學習和行動，有效地解決了以往學生不知如何開展任務的問題，對學生自主學習起到了指引作用。教師借助評價體系指標可以直觀地了解學生學習中的薄弱環節，通過和前面任務環節相同指標比對中能清楚地知道課程難度的轉折點，有利于教師有針對性地進行教學糾正和改進，從而促進教學質量的提高。

表2 課程考核評價表

5)課程教學實例

以綜合項目——墊板零件工藝與編程為例，基于數字化工廠云平臺的教與學過程：在數字化工廠云平臺上由教師下發項目任務書，采取啟發引導教學方法，師生共同分析項目任務內容，分析任務實施工作思路；教師示范從云平臺提取零件三維數字化模型，學生模仿并調出零件模型，在線分析零件特征，獲取零件幾何信息、技術指標等；在教師知識傳授、指導下，學生學習工藝知識并對零件進行工藝分析，制定零件機械加工工藝過程及數控加工工序內容，應用CAPP軟件制作數字化工藝文件并傳送至云數據庫；學習編程知識，按工藝編寫數控加工程序，使用仿真軟件檢驗加工程序，將準確的數控代碼推送至數字化工廠云數據庫；在CAXA網絡DNC管理軟件平臺上實現數字化工藝、數字化制造數據協同管理，借助通信軟件將制造數據傳輸至數控設備，控制設備完成零件的試加工；反饋制造信息(如質量信息等)至CAXA網絡DNC管理平臺，修改并完善項目任務過程信息并實施入庫管理。

3 結語

以數控技術專業核心課程——“典型零件數控銑削工藝與編程”為例，分析傳統課程教學存在的問題，從課程教學內容、教學模式、教學組織與教學策略等方面進行了教學探索。選擇數控專業2017級、2018級共3個班實施課程教學改革，經后續專業綜合實踐課程——典型零件數字化設計與制造課程教學反饋得知，3個班學生能夠綜合應用本門課程所學的知識和技能解決實際問題，其數字化平臺使用能力大大強于其他班級學生。實踐證明，課程教學改革成效顯著，其思路和方法可為實踐類課程的教學改革提供參考和借鑒。