“機電產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與仿真”課程教學(xué)改革研究*

林 歡 ， 柳岸敏

（常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164）

1 背景分析

高職教育的目的就是根據(jù)行業(yè)和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，依托行業(yè)企業(yè)、校企聯(lián)盟和信息產(chǎn)業(yè)園，以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，以能力為本位，培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的、實踐能力強、具有良好職業(yè)道德的高素質(zhì)高技能型人才。

隨著《中國制造2025》的實施與推進(jìn)，專業(yè)基礎(chǔ)扎實、融合度高、創(chuàng)新能力強的高技能人才需求逐步凸顯[1]。制造業(yè)的發(fā)展推動了機電一體化技術(shù)的發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品層出不窮，作為先進(jìn)制造技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)在機電行業(yè)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用[2-3]。企業(yè)調(diào)查表明，數(shù)字化設(shè)計與制造人才是國家技能緊缺人才。

教學(xué)改革在改革教育與社會脫節(jié)現(xiàn)象的方面，旨在促進(jìn)教育進(jìn)步，提高教學(xué)質(zhì)量，滿足不斷變化的社會需求。這就要求高職高專院校建立與社會崗位需求相適應(yīng)的課程教學(xué)體系，而目前的高職“機電產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與仿真”課程設(shè)計教學(xué)模式及課程體系不符合實用型、技能型專業(yè)人才的培養(yǎng)要求。因此，課題組就“機電產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與仿真”課程如何應(yīng)對數(shù)字化設(shè)計與制造行業(yè)高素質(zhì)高技能型人才需求提出一些方案和看法。

2 課程特點與作用

“機電產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與仿真”課程是高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電一體化技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，它以“機械設(shè)計基礎(chǔ)”“機械制圖與CAD”“機電產(chǎn)品安裝與制作”等課程為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)。其功能與教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生能夠綜合運用先修課程所學(xué)知識和掌握的技能，培養(yǎng)學(xué)生利用三維CAD設(shè)計軟件進(jìn)行機電產(chǎn)品三維造型設(shè)計、三維裝配及表達(dá)、二維工程圖生成和機電產(chǎn)品仿真分析等能力；同時以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為輔線，讓學(xué)生學(xué)會從新的視角思考問題，用創(chuàng)新思維方法觀察問題，用創(chuàng)新技法解決問題，幫助學(xué)生樹立創(chuàng)新意識，提高分析、解決現(xiàn)場問題的能力。

通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生先修的機械制圖、機械設(shè)計、電氣安裝與調(diào)試、液壓與氣動的安裝與調(diào)試等知識在本課程中得到了綜合應(yīng)用，并融合創(chuàng)新方法及思維，為后續(xù)頂崗實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)，也為了今后勝任機電產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、改造和技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)等崗位準(zhǔn)備了相關(guān)的知識和技能。達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)字化技術(shù)（CAD）進(jìn)行機電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計及表達(dá)的職業(yè)能力的目標(biāo)，滿足企業(yè)對機電產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、執(zhí)行和技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)職業(yè)崗位的需求。

3 教學(xué)改革措施

3.1 課程思政融入

數(shù)字化設(shè)計與制造人才作為國家技能緊缺人才，必須掌握三維機構(gòu)設(shè)計、三維虛擬裝配、仿真與分析等技術(shù)，同時應(yīng)具有強烈的社會責(zé)任感、明確的職業(yè)理想和良好的職業(yè)道德。該課程在項目實施過程中進(jìn)行分組教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作、互利互助的精神。同時，始終堅持以德立身、以德立學(xué)、以德施教，注重加強對學(xué)生的世界觀、人生觀和價值觀的教育。例如，結(jié)合武漢疫情期間雷神山、火神山醫(yī)院的建設(shè)，講解機電產(chǎn)品從圖紙設(shè)計到生產(chǎn)加工的過程，體現(xiàn)工程設(shè)計者和建設(shè)者的價值。

3.2 行動導(dǎo)向教學(xué)模式

該課程通過模擬企業(yè)真實產(chǎn)品設(shè)計和工作過程中的職業(yè)氛圍與情境，以機電產(chǎn)品為項目載體，以三維CAD軟件Autodesk Inventop Pro為數(shù)字化設(shè)計、分析及仿真工具，設(shè)計教學(xué)活動，組織教學(xué)，建立工作任務(wù)與知識、技能相互聯(lián)系，保障了學(xué)生機電產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計、分析及仿真的從業(yè)能力和職業(yè)資格的獲得。課程以真實機電產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計為實現(xiàn)核心，按照企業(yè)實際生產(chǎn)過程的導(dǎo)向，將課程內(nèi)容整合、細(xì)化為產(chǎn)品數(shù)字化造型、產(chǎn)品數(shù)字化裝配、工程圖繪制、產(chǎn)品工業(yè)表達(dá)、產(chǎn)品仿真分析五個任務(wù)模塊，理實合一，形成“產(chǎn)品引路、項目驅(qū)動、學(xué)生主體、分層遞進(jìn)”的行動導(dǎo)向教學(xué)模式，如圖1所示。在項目學(xué)習(xí)和設(shè)計的過程中，學(xué)生應(yīng)有解決問題、克服困難的信心，從而體驗到成功的喜悅，并養(yǎng)成與人協(xié)作、尊重他人、尊重科學(xué)、敢于質(zhì)疑的工作習(xí)慣和創(chuàng)新品質(zhì)。

圖1 行動導(dǎo)向教學(xué)模式

3.3 多種教學(xué)方法的應(yīng)用

科學(xué)有效的教學(xué)方法能使學(xué)生對學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣，通過理論與實踐相結(jié)合的方式能使學(xué)生較快地提高空間想象能力，與理論互相聯(lián)系、相互滲透。教學(xué)中以模型、實物為載體，分階段、分層次設(shè)置教學(xué)情境，可以達(dá)到較好的教學(xué)效果[4]。

在該課程中主要應(yīng)用引導(dǎo)文這一宏觀教學(xué)法，如圖2所示。是借助引導(dǎo)文教學(xué)文件引導(dǎo)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)和工作的教學(xué)方法。在課程中圍繞“機電產(chǎn)品零件三維數(shù)字化模型設(shè)計、機電產(chǎn)品三維數(shù)字樣機裝配、產(chǎn)品工程圖創(chuàng)建、產(chǎn)品仿真分析和工業(yè)表達(dá)視圖創(chuàng)建”提出了一系列難度不等的引導(dǎo)性問題。學(xué)生通過閱讀引導(dǎo)文，可以明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，清楚地了解應(yīng)該完成什么工作、學(xué)會什么知識、掌握什么技能。在引導(dǎo)文的引導(dǎo)下，學(xué)生必須積極主動地查閱資料，獲取有用的信息，解答引導(dǎo)問題，制定工作計劃，實施工作計劃，評估工作計劃。避免了傳統(tǒng)教學(xué)方法理論與實踐脫節(jié)、難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的弊端。

圖2 引導(dǎo)文教學(xué)法

3.4 現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)手段的應(yīng)用

該課程構(gòu)建了與Inventor軟件功能、命令相配套的可視化教學(xué)視頻動畫庫，幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容和拓展學(xué)習(xí)思路，提高解決問題的效率。課堂教學(xué)過程中引進(jìn)了多媒體教學(xué)系統(tǒng)，上課時，教師執(zhí)行廣播教學(xué)功能，所有學(xué)生通過顯示器就能看到教師的每一步操作，學(xué)習(xí)效率高，形象生動。同時，廣泛使用多媒體課件、教學(xué)錄像、實物產(chǎn)品和具體典型數(shù)字化產(chǎn)品模型、圖片、工程圖紙等進(jìn)行教學(xué)，如圖3所示，能直觀形象地將教學(xué)內(nèi)容展示在學(xué)生面前，不僅使學(xué)生產(chǎn)生興趣，而且擴大了課堂教學(xué)的知識容量。

圖3 數(shù)字化產(chǎn)品模型

3.5 創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

通過在每個項目實操過程中融入組合創(chuàng)新、聯(lián)想創(chuàng)新和逆向創(chuàng)新等多種創(chuàng)新思維模式和創(chuàng)新技法，教學(xué)生學(xué)會打破傳統(tǒng)思維模式，從新的視角思考問題，用創(chuàng)新思維方法觀察問題，用創(chuàng)新技法解決問題，幫助學(xué)生樹立創(chuàng)新意識，提高分析并解決現(xiàn)場問題的能力。鼓勵學(xué)生參加三維設(shè)計大賽，利用Inventor數(shù)字化樣機設(shè)計工具、創(chuàng)新知識及技巧進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新改進(jìn)與發(fā)明設(shè)計，為后續(xù)頂崗實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)，也為了今后勝任機電產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、改造和技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)等崗位準(zhǔn)備了相關(guān)的知識和技能。