“雙高計劃”下“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計” 課程建設(shè)與實施

鄭 煜 周新濤 付興娥 薛 攀

（1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械工程學(xué)院，咸陽 712000； 2.中國航發(fā)西安動力控制科技有限公司綜合計劃部，西安 710077）

在“雙高計劃”的建設(shè)背景下，陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械制造與自動化專業(yè)群立足陜西服務(wù)西部，以支撐“中國制造2025”關(guān)鍵裝備（數(shù)控機床）制造及應(yīng)用核心領(lǐng)域、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和傳承陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳統(tǒng)優(yōu)勢為指導(dǎo)，對接區(qū)域經(jīng)濟數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)高端，形成了以“懂設(shè)計、精制造、能維修、會服務(wù)”為核心職業(yè)能力的高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)目標。

《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計劃（2020—2023年）》明確提出要深化產(chǎn)教融合、校企合作、強化工學(xué)結(jié)合和知行合一。以懂設(shè)計為出發(fā)點，對接機械設(shè)計與制造（簡稱機設(shè)）的產(chǎn)品設(shè)計及改造、工裝設(shè)計和機械加工工藝編制等產(chǎn)業(yè)的高端崗位，為培養(yǎng)擁有高素質(zhì)創(chuàng)新型設(shè)計技能的人才，從課程建設(shè)團隊、課程標準和教學(xué)資源建設(shè)3方面開展深度產(chǎn)教融合，建設(shè)專業(yè)核心課程“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計”。在教學(xué)實施與評價上，通過翻轉(zhuǎn)課堂加項目化教學(xué)的手段，提升課程的教學(xué)效果，通過企業(yè)對學(xué)生能力的評價，證明了該課程對培養(yǎng)專業(yè)學(xué)生數(shù)字化設(shè)計能力具有重要作用。

1 課程背景

智能制造“中國制造2025”是制造業(yè)發(fā)展改革的重點項目[1]。作為國家裝備制造基地，陜西省的數(shù)控機床制造是其核心支柱產(chǎn)業(yè)之一。區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃也將裝備制造業(yè)作為了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)[2-3]。通過開展廣泛的專業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實裝備制造領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)字孿生技術(shù)已成為裝備制造技術(shù)發(fā)展的重要力量[4]，是打開敏捷設(shè)計、產(chǎn)品性能驗證、生產(chǎn)和產(chǎn)線數(shù)字設(shè)計與驗證以及生產(chǎn)規(guī)劃與決策的金鑰匙。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的不斷創(chuàng)新和使用，對培養(yǎng)群內(nèi)人才的設(shè)計能力提出了新的挑戰(zhàn)。

因此，如何培養(yǎng)懂設(shè)計且具備數(shù)字設(shè)計能力和適應(yīng)企業(yè)實際崗位需求的人才，以解決企業(yè)人才缺口問題，是“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計”課程建設(shè)的關(guān)鍵。為實現(xiàn)高素質(zhì)創(chuàng)新型設(shè)計技能人才培養(yǎng)目標，本課程在課程建設(shè)團隊、課程標準和教學(xué)資源建設(shè)3方面開展了深度校企合作。

2 課程建設(shè)

2.1 校企合作的課程建設(shè)團隊

校企合作的課程建設(shè)團隊是建設(shè)產(chǎn)教融合課程的先決條件和必要路徑。該團隊充分利用學(xué)校產(chǎn)業(yè)學(xué)院平臺，聘用企業(yè)技術(shù)專家王建軍擔任專業(yè)帶頭人，指導(dǎo)“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計”課程建設(shè)，同數(shù)字孿生技術(shù)龍頭企業(yè)西門子開展深度合作，以培訓(xùn)學(xué)習(xí)、項目合作和人才“傳幫帶”等措施打造課程建設(shè)隊伍。

2.2 課程標準

對接區(qū)域經(jīng)濟數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品設(shè)計及改造、工裝設(shè)計和機械加工工藝編制等相關(guān)崗位，從崗位的數(shù)字化設(shè)計和職業(yè)能力實踐出發(fā)，編寫“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計”課程標準。經(jīng)專家指導(dǎo)、課程建設(shè)團隊商議和專家組會議評審，確定課程的核心教學(xué)目標是3D-CAD在數(shù)控機床關(guān)鍵零部件設(shè)計中的應(yīng)用，輔助內(nèi)容為計算機輔助求解（Computer Aided Engineering，CAE）、產(chǎn)品概念設(shè)計（Mechatronics Concept Designer，MCD）和計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）等技術(shù)的 應(yīng)用。

“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計”是機設(shè)專業(yè)的專業(yè)核心課，意在傳承數(shù)字化設(shè)計概念，理解3D-CAD技術(shù)在數(shù)控機床零部件設(shè)計中的應(yīng)用方法和流程，擁有熟練的3D-CAD應(yīng)用技術(shù)，深刻體會所學(xué)知識和技能的重要意義，同時具備利用3D-CAD開展機械零部件技術(shù)創(chuàng)新的能力。

對接相關(guān)崗位實踐，細化職業(yè)能力要求，從職業(yè)能力要求出發(fā)構(gòu)建課程教學(xué)大綱，按照基礎(chǔ)技能訓(xùn)練、高階技能提升和技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用3大模塊的邏輯，明確項目順序、各項目教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標、教學(xué)手段、教學(xué)重難點和解決方法等，最后完成課程標準的編寫。部分項目建設(shè)的思維導(dǎo)圖，如圖1所示。

圖1 部分項目建設(shè)的思維導(dǎo)圖

2.3 教學(xué)資源建設(shè)

利用學(xué)校產(chǎn)業(yè)學(xué)院平臺相關(guān)機制，在教學(xué)資源建設(shè)中開展深度校企合作，將企業(yè)的實際項目引進課堂。課程建設(shè)團隊要同企業(yè)技術(shù)人員深入交流，消化企業(yè)技術(shù)特點，選擇合適的內(nèi)容作為教學(xué)項目引入課程，同時將企業(yè)生產(chǎn)實踐和技術(shù)創(chuàng)新中的難點問題引入課程和學(xué)生社團，在解決問題的同時提升學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新能力。

3 課程實施

3.1 課程實施策略

為適應(yīng)高職學(xué)生特點，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，培育高水平創(chuàng)新型設(shè)計技能人才，課程建設(shè)應(yīng)從以下3點思路出發(fā)。

3.1.1 混合式課堂

認知教育心理學(xué)家奧蘇貝爾曾提出“影響學(xué)習(xí)的唯一最重要因素就是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么”[5]。利用信息化手段提升課程學(xué)習(xí)質(zhì)量，建設(shè)“線上+線下”的混合式課堂，做到懂了再學(xué)，效果更好。參照現(xiàn)代認知心理學(xué)理論，從學(xué)生的認知規(guī)律出發(fā)，橫向設(shè)計教學(xué)要素，縱向設(shè)計教學(xué)流程，合理設(shè)置教學(xué)評估，開展混合式課堂教學(xué)。

3.1.2 項目式教學(xué)

采用理實一體化項目教學(xué)，在完成項目中學(xué)習(xí)知識和練就技能。本課程將教學(xué)項目模塊化，依據(jù)人才培養(yǎng)規(guī)律劃分為基礎(chǔ)技能訓(xùn)練、高階技能提升和技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用3大教學(xué)模塊。按3大模塊標準確定教學(xué)項目類型，劃分項目技術(shù)難度水平。按不同技術(shù)難度和所涉知識復(fù)雜程度，依據(jù)由易到難、由簡到繁的邏輯前后排列教學(xué)項目。同時，為了保證人才培養(yǎng)質(zhì)量，應(yīng)聯(lián)系企業(yè)實踐，做到教學(xué)項目的時時更新。

3.1.3 課程思政

從立德樹人、三全育人的根本任務(wù)思想出發(fā)，對接行業(yè)特點和專業(yè)群內(nèi)人才培養(yǎng)素質(zhì)目標，將課程思政融入課程教學(xué)設(shè)計，將知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造三者融為一體，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)知識和提升能力的同時塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀，使學(xué)生具有崇德向善、誠實守信、愛崗敬業(yè)、精益求精的職業(yè)精神，鍛造大國工匠精神。

3.2 教學(xué)設(shè)計

著名教育心理學(xué)家加涅認為，教學(xué)設(shè)計應(yīng)根據(jù)不同的學(xué)習(xí)結(jié)果類型創(chuàng)設(shè)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)部條件，并相應(yīng)地安排學(xué)習(xí)的外部條件[6]。根據(jù)這一原理，從縱向時間維度出發(fā)，分析教學(xué)設(shè)計的一般流程，明確每一個模塊的教學(xué)目標和每個模塊教學(xué)的終點狀態(tài)，再通過前端分析（主要包括學(xué)習(xí)者特征分析和教學(xué)內(nèi)容分析）確定起點狀態(tài)，然后制定教學(xué)策略，完成教學(xué)效果評估。

在混合式課堂教學(xué)中，線上教學(xué)是必備活動，線下是線上教學(xué)的延續(xù)。混合式課堂重構(gòu)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)，具有無固定模式和能夠經(jīng)常評估教學(xué)過程等特征。

4 課程應(yīng)用成效

通過“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計”課程的教學(xué)應(yīng)用，學(xué)生的數(shù)字化零部件設(shè)計能力和3D-CAD應(yīng)用能力顯著提升，在第九屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽陜西賽區(qū)取得了一等獎3項、二等獎6項和三等獎1項的優(yōu)異成績。經(jīng)企業(yè)鑒定，學(xué)生基本滿足數(shù)控機床零部件數(shù)字化設(shè)計能力要求，達到了數(shù)字設(shè)計崗位的職業(yè)能力要求，同時能夠完成部分零部件的創(chuàng)新設(shè)計。

5 結(jié)語

本文探討了“雙高計劃”下機械制造與自動化專業(yè)群機設(shè)專業(yè)核心課“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計”的建設(shè)與實施過程，總結(jié)了產(chǎn)教融合特點下課程團隊、課程標準和教學(xué)資源建設(shè)經(jīng)驗，依據(jù)高職學(xué)生特點合理開展混合式課堂教學(xué)，通過項目化教學(xué)的實施提升學(xué)生的數(shù)字化設(shè)計能力，達到了課程建設(shè)的初衷。