基于工業產品數字化設計“崗課賽證”融通

張小靜 盧雪紅 馬旺龍 李闖鋒

蘭州資源環境職業技術學院 甘肅蘭州 730000

隨著現代工業經濟的發展，我國工業數字化科技進入飛速發展期，與之相關的崗位應運而生。為了促使行業的健康發展，相關考核制度和證件的跟進，結合相關課程學習和課程標準的制定，為工業數字化發展指明了方向。崗課賽證相融通是將理論知識和實踐技能一體化融合，高校根據工業數字化設計崗位、大賽和證書的要求開設了“機械制圖”“機械設計基礎”“數控編程與機床操作”“三維數字化設計及3D打印”等相關課程，服務社會發展需要。

崗：以工業科技的飛速發展，工業數字化設計的崗位需求缺口日益增大。為了迎合科技的發展，與工業產品設計崗位相關的課程相應地得以調整，本課程是一個專業性比較強的綜合工科課程，其就業于工業數字化產品設計、交互設計師、創新逆向建模、現代智能制造數控加工、企業管理、技術支持等相關工作崗位。根據崗位要求制定新的學習標準，對接職業標準和工作全過程，在機械設計、機械制造、機械制圖課程中融入新知識、新技術和企業案例，校企共同開發專業教材。

課：服務社會，立足發展，以工業數字化設計為主線，設立課程內容。本課程包括：數字化設計與制造基礎、數字化設計關鍵技術、逆向工程關鍵技術、數字化裝配技術、數字化制造技術、數字化制造執行技術、快速原型制造技術、知識工程在數字化設計與制造中的應用等相關知識[1]，根據需求進行課程教學改革，實現多元化教學。

賽：以工業產品數字化設計大賽為依托，以賽促教、以賽促學，指導學生學習相關理論知識和操作技能，根據大賽第一階段要求掌握逆向掃描、逆向建模、建模分析理論知識和實踐技能相關任務。第二階段要掌握三維建模、3D打印、數控加工理論和實踐知識。第三階段數控編程與加工。第四階段產品創新設計加工與裝配檢驗。將賽項設備轉化為教學設備，賽項任務轉化為教學項目，以大賽標準設置教學標準，將大賽評價融入教學評價中的思路融入教學改革中，以項目為載體，任務為驅動，行動為導向的教學理念，以做中學、做中教教學一體相互學習[2]，助力科技發展，將大賽的要求和相關新技術融入教學中，提升課程教學水平。

證：產業科技快速發展推動三維數字化技術測評和認證加快腳步，對已學的理論知識和行業技能檢驗，將考證行業標準和相關內容融入理論知識和實際技能課程教學中，是職業活動和個人職業生涯發展綜合能力的檢驗，使大家不斷學習，達到企業的崗位要求，工作人員具有持證上崗資質和能力。工業產品數字化設計就業范圍較廣，證書包括數控車、銑、多軸加工中心編程與加工等方面的“1+X”證書考核和評審工作，其發展也隨之加快。

1 崗課賽證定教學大綱

以崗課賽證為依托的創新設計課程建設，創新課程建設以企業需求和大賽要求調整教學大綱，使其所開課程為企業發展服務，整合“機械制圖”“機械設計”“數控編程與機床操作”“三維數字化設計及3D打印”等相關課程教學內容，機械制圖以基礎為主線，以零件圖和裝配圖為主導，培養學生讀圖能力，這也是大賽和上崗必備技能之一，引導學生學習掌握工業產品設計思路與方法，以創新驅動、質量先行的指導方針，以數控機床加工為發展方向，以“崗課賽證”融通為教育教學方式進行教學改革，將大賽試題和企業案例需求引入課程教學中，將大賽、考證試題融入課程教學中，以任務驅動的形式編制到教學中，并編制在新一輪的專業標準制定過程中，課程設置以考慮“崗課賽證”融通，即課程設置與企業實際崗位能力要求相融通，課程設置與專業技能競賽能力要求相融通，課程設置與“1+X”職業資格證書考試要求相融通，不斷升級專業課程、實行模塊化教學，豐富教學內容、創新教學方式，幫助學生成就更好的自己，培養高技術技能人才。所以，開展職業教育，就一定要緊跟市場需求進行專業設置調整，深化教育教學改革，“崗課賽證”綜合育人，提升教育質量。

2 崗課賽證推進教學改革

在多年機械設計制造類課程教學經驗的基礎上，結合當前智能制造技術、數字化技術、創新創業能力培養以及多年大賽指導經歷，在機械制造類專業課程中融入相關內容，制定培養目標，在測繪、課設金工實習中融入大賽、企業、證書考評案例項目，改變傳統學習模式，使所學課程相互融通，層次分明，改革傳統的教學方法，以模塊設定課程，以“崗課賽證”為主線貫穿進行綜合教學訓練，設計完整的任務，完成教學目標。而工業產品數字化創新設計就是以真實載體為對象或以完全創新設計為載體，涵蓋了工程制圖、逆向建模、創新設計、工藝制定、人體工程學、結構優化、CNC編程等，與行業企業工業設計技術崗位真實工作過程相對接，培養學生工業設計技術實踐能力和創新精神，對于綜合各門學科解決問題、提升學生職業素養、打造工匠精神都有非常好的促進作用，而且能夠推動工業設計、數字化設計與制造等專業人才培養模式與課程體系改革，提升學生從事產品數字化相關崗位的適應性，加速“崗課賽證”融入。

3 以大賽為依托融入課程

以大賽為依托的創新設計零件工程圖和裝配圖的課程融通，融入創新設計零件圖基本視圖的放置、階梯剖、局部剖、尺寸標注等基礎知識。在“數控編程與機床操作”課程中融入大賽零件的加工工藝要求，設計合理的加工參數，滿足產品技術和功能要求。逆向采集數據依據大賽、工作要求選用非接觸式采集方法，根據大賽規程，合理選用實物掃描方位，采集點云文件。采集點云時根據實物結構形狀不同分析曲面，設定掃描方案進行標點，選用合理的掃描方位，將掃描精度控制在0.25范圍內，對掃描的點云文件進行處理，為后續建立曲線，實體建模創造良好的條件。在大賽、證書評定方面，根據采集精度不同和操作規范評定學員標定的準確性，標定精度越高有利于點云文件的數據處理，為后續的三維建模重建良好的基礎。用逆向工程軟件建模及特征曲面重構，根據模型結構構建一個新的參考平面，以零件的形狀特征合理選用對齊方式，確定面片建模思路，面片擬合，切割移除不要的材質，整體完成后，輸出文件源文件[.xrl]、常用輸出文件[.stp]、[.stl]格式。以崗課賽證一體化創建的工業產品數字化設計，以理論聯系實踐，實踐支撐理論，使大家更容易理解、掌握，并從實踐中積累經驗，理解建模技巧。3D打印逆向建模模型，在3D打印時，根據要求選用符合實際環境需求的參數，進行合理的打印，將大賽的要求和標準融入“三維數字化設計與3D打印”“機械設計”“機械制圖與計算機繪圖”的課程教學中。

4 以證書為依托融入課程

機械產品創新設計為主導機械零件的制造主線，設計占據了很重要位置，在產品設計前，根據產品的工作要求，探究、分析設計結構和各部分的功能要求，確定合理的設計思路，編制設計方案。隨著現代化工業產品的發展，采用數字化進行機械產品設計，提高機械產品設計效率、設計精度，縮短了產品的生產周期。其采用數字化設計，將產品的設計模型用于機械制造中，減少機械制造建模時間和建模精度誤差。在現代機械制造生產中，提高加工精度和效率，應用數控加工制造機械產品已是首選，設計創建的模型，進行制造加工，詳讀零件圖、分析加工思路、編制工藝卡片，根據工藝編制零件加工程序，實現零件加工。在產品的設計加工時，需要有技術技能和專業人士持證加入本行業，各種證書培訓行業的出現，隨著國家對行業要求的提高，增加了與其相對應的數控車銑、“1+X”數控等證書的考評，職業教育的高校以服務社會為宗旨，以提高實踐技能為目標，將企業、大賽、考證相關知識融入教學中，實現以崗促教、以賽促教、以證提升實現“崗課賽證”融通，促使職業教育達到校企、校賽零距離對接，為社會培養高技能人才，引領工業科技大發展。

5 以崗位為依托課程重構

以服務區域經濟為己任，與本地企業合作，挖掘企業經典案例，結合考證要求、大賽要求將其融入課堂教學中，進行模塊化一體式教學，對企業生產案例進行有層次、有深度的融合，共同商討課程體系構建，實現學校專業課程和企業認證的有機融合，對企業的知識、技能體系進行解構、討論、重構，將崗位的知識點、操作技能轉化為學生的理論知識、素養和能力要求，推動課程重組，融入企業認證技能模塊的知識點，實現校企互嵌共生、共同生長。依據企業發展趨勢，增設相關課程，靈活融入企業實踐與理論課程的有機結合，使專業基礎課程和專業實踐課、拓展課程層次分明，由淺到深，加深學生理解掌握，學生從“學中做”到“做中學”，重組的課程突出課程特色，更契合企業發展需求。課程開設進行分段、分層教學，實現人才培養與企業需求精準對接，學生從進校開始有計劃、針對性地分層教學，根據企業的要求，制訂教學計劃，編制技能等級認證和專業基礎課程的相關教材，使學生從大一開始學習公共基礎課、專業基礎課，大三時再根據行業用人需求和學生的興趣愛好，將培養方向分為產品設計、逆向建模、產品加工等類別工作，由學生自愿選擇，學校因材施教。為滿足不同學生的學習要求，學校還通過分層教學，要求所有學生考取相關的中級證書，鼓勵有志趣的學生考取“1+X”證書，實行階梯式培養、個性化學習，為社會培養高技術技能型人才。

圖1

6 案例融入課程

圖2

傳動軸的鍵槽深度在主視圖上不能合理地表達出來，則用兩個移出剖面圖繪制，表達傳動軸上兩個鍵槽的技術要求。此處講解移出剖面圖的畫法，移出剖面的輪廓線用粗實線繪制，盡量將其配置在剖切符號或剖切平面跡線的延長線上，可省略標注，必要時，也可將移出剖面配置在其他位置，但應在移出剖面上用X—X表示，明確剖切位置與圖形對應。

圖3

結語

專業課程以層次分明、循序漸進按計劃系統進行學習的教學模式，其具有穩定的教學內容和課程體系。崗課賽證背景下的教學模式改革，是實現崗位、大賽、證書的知識點靈活地融入專業課的教學中，以點帶面將課程前后貫穿，實現崗位技能、職業證書和大賽完美融合，推動學生綜合素質的提高。