數字化設計制造能力培養的教學研究與探索

蔡言鋒，于文強

盤錦職業技術學院，遼寧 盤錦 124000

傳統的職業教育教學模式過于強調理論知識的傳授，而教學實踐主要依靠企業實踐，缺乏實踐機會。這導致學生缺乏專業實踐能力，無法實現培養目標，無法滿足社會需求。因此，高職院校需要通過教育教學改革整合學生的理論知識和實踐技能，提高學生的創新能力和實踐能力，并通過解決這一矛盾來有效促進人才培養。理論與實踐相結合的教學法，強調學生和教師的主體性，是高等職業學校重視和推廣的認知理論教學方法。目前，高等教育教學方法是理論與實踐相結合的研究熱點，但還需要進一步研究。基于理論與實踐相結合的課程教學改革研究，對于提高高職教學質量，提高學生的專業素質，突出應用技術學院的專業特色，具有重要的現實意義。

一、理實一體化教學模式的理論依據

職業院校數字化設計與制造教學需要實現理論與實踐的有效結合，以適應社會需求和用人單位的要求。機械制造及自動化專業應以實踐為基礎，注重學生專業技能發展。綜合教育理念是實現這些目標的關鍵，它強調理論與實踐相結合、跨學科融合、問題導向等方面的教學方法。因此，綜合教育在職業院校數字化設計與制造課程中具有重要的意義。采用一個或多個項目用于連接課程體系中教授的知識點。課程體系分為若干模塊，每個教學模塊充分反映了實際工作過程。教師可以提供現場講解、演示和指導，而學生可以在學習和實踐中構建感官知識來促進他們對理論知識的理解[1]。有效的師生互動可以激發學生的學習情緒和興趣。解決理論與實踐教學相結合的問題，可以避免專業課程理論與實踐脫節，從而防止專業課程教學過于抽象和枯燥，導致學生失去學習的動力。

二、課程改革主要研究內容

為了理論與實踐相結合，學校構建了以任務為中心、以培養學生能力為重點、以教師為主要驅動力、以學生為主體的模塊化課程體系。他們采用了任務驅動、學習成果導向、強調實用技能開發、以企業產品為載體、理論與實踐相結合的教學方法。目的是探索培養學生分析和解決復雜實際問題的能力的方法。具體而言，學校采取了以下措施。

（一）理論教學與實踐教學的有機結合

理論教學和實踐教學的內容、時間和地點之間是相互關聯、相互促進的，它們應該在課程設計中緊密結合。理論教學應該為實踐教學提供知識基礎和指導性思路；實踐教學可以幫助學生更好地理解理論知識，深化應用和實踐技能。合理界定課程的理論和實踐部分，以及采用德國雙元教學法的經驗，可以促進學生理論與實踐知識的快速增長。在教學活動的實施中，要真正做到理論與實踐相結合，使教學的兩個維度相互融合、相互促進，從而提高學生的專業能力和方法論能力[2]。在理論和實踐之間建立聯系，可以幫助學生更好地理解理論，并將其應用到實際中。同時，這也可以幫助學生提高批判性思維、解決問題、實踐操作等方面的能力。

（二）培養學生解決復雜實踐問題的能力

隨著新技術和新型企業的快速發展，數字設計與制造課程作為機械專業的專業基礎課程，專業認證要求數字設計與制造課程培養學生解決復雜機械制造問題的能力，滿足特定需要，體現創新意識。在新工科背景下，重視學生解決復雜問題能力的培養尤為重要。在課程設計時，需要充分考慮實踐教學的重要性，將實踐部分與理論部分有機結合，通過具體的案例讓學生參與實踐，從而更好地掌握知識和技能。只有這樣，才能讓學生真正成為能夠勝任實際工作的高素質專業人才。為了解決教學內容與現代制造技術脫節的問題，建議通過校企的共同培養和企業主體的培養來提高學生的實踐能力。校企合作可以促進學術研究和技術創新，增強學校和企業之間的交流和合作，共同推動行業或領域的發展。針對校企合作機制不完善、學校教師實踐經驗不足的問題，提出采用校企雙導師制，提高學生專業能力，企業參與高校教學項目開發的有效辦法。

（三）增強學生的學習動機和團隊精神

采用以任務為導向的教學方法可以加強學生的課堂參與度，以任務為導向的教學方式有助于提高學生的學習積極性和學習效率。將任務分配給團隊有助于培養學生在團隊合作中的組織能力、協調能力、領導力、有效溝通能力以及與其他團隊成員的協作能力。團隊合作可以讓學生在實際項目中學習如何協調和管理資源，掌握解決問題的技能，提高與他人合作的能力。老師可以根據團隊任務完成質量和個人完成效果對學生進行評價，從而激發學生的學習動機，提高他們的學習熱情和主動性[3]。

（四）探索校企協作育人新機制

政府、行業、企業和學校正在協同推進制造業轉型升級，實現高質量發展。其中，計劃設立產業學院、推行1+X 證書制度、實施“廠中校”現代學徒制，以加強校企協同育人機制。其中，盤錦職業技術學院全面深化和盤錦孵化基地的合作，雙方已成立“校企聯合辦公室”，為了加強學校和企業之間的合作，將實施幾個合作項目，包括建立“企業專家人才庫”“雙師兼職教師”和“新學徒計劃”，將每月舉行產教融合進展會議和季度業績報告。推進1+X 項目，實施“師徒計劃”，打造利益共同體，實現價值共享[4]。成立機械行業產教協同人才培養聯盟，旨在促進機械行業產教融合邁向高水平，生產企業、高等院校、科研機構和應用單位之間需要密切合作、共同推進技術創新和產品改進。

三、課程建設方案設計

數字化設計與制造課程合理整合，將原先的機械制造、使用銑床加工零部件、CAXA 產品設計和數控加工實習四門課程整合為一門綜合性課程，避免重復教學內容，并注重理論與實踐相結合。將企業產品從設計到制造的工作過程納入課程內容，通過實踐項目讓學生深入了解實際工作流程和操作技巧。采取多元化的評價方式，包括課堂測試、實踐項目評估、小組合作評價等，全面考核學生的知識水平和能力素質。這樣的課程優化整合方案有利于提高學生的綜合能力和實踐能力，使他們更好地適應未來的職場環境。

（一）運用成果導向推動課程教學改革

成果導向教學理念與傳統教育理念的不同之處在于：

第一，教師不應該把學生分成一些“聰明”的和“笨”的學生，而是應該相信每個學生都可以在學習中取得成功。

第二，教育應該避免過度標準化，應滿足每個學生的個性化需求，并根據學生的個性化需求進行評價，鼓勵學生發揮自己的優點和潛力。

第三，教育應關注學生的進步和提高，強調實現教育普及的同時，也要保證人才素質的穩步提升。

第四，學校應該深入了解學生的個性化需求和特點，為學生提供個性化的教育服務，并為學生提供評估和改進的參考，全面提升學校教育質量。

第五，注重培養學生適應未來生活所需的核心能力，各項能力要求與課程有詳細的對應關系[5]。

運用成果導向推動課程教學改革包含五個重要關鍵環節：

關鍵環節1：確定學習成果。由于學習結果需要直接或間接地明確描述和評估，因此通常將其轉換為績效指標。這些利益相關者包括政府、學校、用人單位、學生、教師、家長等，都可以確保學生畢業后具備符合社會需求的知識和能力。各方需求和期望的融合有助于為學生提供更多元化、全面性的教育，同時使教育更加貼近實際需求，有助于提高教育的效果和質量。

關鍵環節2：在實現學習成果的過程中，重建課程體系也顯得尤為重要。每個課程都必須與能力結構有明確的映射關系，以確保學生在完成學業后獲得所需的能力結構。這樣可以幫助學生更好地理解課程內容，并將其應用到實際問題中，從而提高他們的實踐和解決問題的能力。同時，這也可以幫助教師根據學生的學習情況做出相應的調整，提高教學效果和學生的學習成果。

關鍵環節3：在確定教學策略時，強調學生所學而非教師的教授過程，注重教學輸出而非輸入，并且特別重視個性化教學。教師應該為學生提供多樣化的學習機會和教學資源，如實驗、研究項目、討論小組等，以促進學生的主動學習和思考。在課堂教學中強調互動和合作，建立良好的師生關系，鼓勵學生自主學習和表達意見，以提高教學效果和學生的學習成果。

關鍵環節4：自我評價是一種重要的教學評價方式，強調的是學生的學習成果和個人進步，而不是與其他學生之間的比較。通過自我評價，可以幫助學生更好地了解自己的學習成果和不足之處，發現問題并及時糾正。同時，也可以促進學生的自我認知和自我管理能力的提高，有助于培養學生的獨立思考和判斷能力。

關鍵環節5：將學生的學習過程劃分為多個階段，并根據學生的能力和水平，設定相應的學習目標。每一階段都有特定的任務和挑戰，幫助學生逐步提高自己的學習能力和技能，最終達到頂峰。這種方法意味著不同學生可以按照自己的節奏，以不同的方式和時間完成學業，從而實現個性化學習并獲得成功。這種教育理念強調學生個體差異，注重培養學生的獨立思考和自主學習能力，在不同階段提供相應的教學資源和支持，幫助學生逐步提高學習能力和掌握所需的知識和技能。讓學生按照自己的節奏進行學習，不會出現因學生個體差異而導致的教育浪費和學生失落的情況，從而實現更加公平和高效的教育。

（二）課程建設方案

課程應該設置明確的學習目標和評價標準，具體分階段、分內容進行有機的組合，注重理論與實踐相結合，突出專業特色，充分發揮課程資源的綜合效益，以達到提高學生綜合素質和職業能力的目標。此外，還應該關注學科前沿研究和行業發展趨勢，及時調整課程內容和教學方法，保持課程的活力和應用性。

1．確定課程目標

本課程的教學目標是通過數字化設計與制造，培養學生確定以下四個課程目標：

第一，能夠進行產品的三維結構設計、自動編程及數控加工仿真等技術，這段文字描述了培養學生從事產品三維造型和自動編程崗位所需的素質、知識與技能，包括數字化設計、數字化裝配、數字化制造等理論基礎的掌握。

第二，要具備運用數控機床和普通機床完成典型零件加工的能力，并熟練應用UG 軟件，培養學生的數字化設計與制造能力，使其能夠獨立完成中等復雜度產品的數字化設計與制造過程。這種培養方式旨在讓學生具備與現代工業生產相適應的實踐能力和技術水平，為其未來就業打下堅實的基礎。

第三，教育應該讓學生學會把理論和實踐聯系起來，通過數字化設計與制造課程的學習，培養切實可行、嚴謹求實的科學態度和科學方法，提高他們的動手能力、分析解決問題能力和創新能力。養成全面質量管理意識和團隊合作精神，這樣可以為學生后續專業職業能力培養打下堅實的基礎。

第四，在網絡教學環境中，學生的自主學習能力尤為重要，因為學生可以靈活選擇適合自己的學習時間和方式，從而更好地促進個人知識更新和專業技術發展。同時還可以利用在線討論、問答等互動形式與教師和同學進行交流和探討[6]。通過這種方式，學生可以更好地理解課程內容，掌握相關知識和技能，并且也可以為自己未來的職業發展打下堅實的基礎。

2．教學過程模塊化設計

合理的教學模塊組合有利于形成專業人員所需的知識結構和人才能力的構造。在教學過程模塊的指導下，按照“突出行業需求和行業核心競爭力”的原則，學習目標的設定使學習更加透明，明確教學目標的深度和廣度，減少客觀僵化的理論灌輸，使知識系統有序銜接，避免知識錯誤和重復，滿足企業需求要在“校企合作、工學結合”的人才培養模式下，以具體工作任務為抓手，構建學生學習框架，促進學生主動學習，通過實踐活動和經驗積累來提高學生解決問題的能力和技巧[7]。

3．教育實施

這種教育實施方式旨在讓學生在實踐中逐步掌握理論知識和技能，并運用到實際工作中，提高其綜合素質和職業能力。這種實踐性的教育也更具有針對性和實效性，符合現代工業生產需求和人才培養目標。其方式是聘請企業工程師向學生講授公司在大批量生產中設備的選擇和最新產品的制造工藝技術。而實訓教師的工作旨在幫助學生更好地掌握實踐技能，提高他們的實踐能力和經驗。在實踐中不斷掌握理論知識和技能，并將其應用到實際場景中去，以此來提高他們的綜合素質和職業能力。

4．課程考核

課程考核主要關注學生個人技能和團隊工作的職業能力素養，并將其結合起來全面評估學生的專業技能。為了建立基于工作過程質量和任務的項目評估機制，學生需要在每個模塊教學任務結束時提交數字產品模型、工藝規程、夾具設計圖紙和完整的設計說明等相關材料。同時，還需要組織學生進行答辯，以展示他們在該模塊中所完成的任務及其過程中的表現和成果。這種評估方法旨在鼓勵學生發揮個人和團隊的優勢，同時提高他們的創新能力和實踐經驗。

注重課程考核的兩個部分和五個模塊的評估內容。過程考核成績涵蓋學生執行任務的參與程度、工作量和難度、團隊合作和溝通能力、查閱文獻和撰寫技術論文的能力以及在課程設計過程中分析問題和解決問題的能力。這種評估方式旨在全面評價學生的職業素養和實踐能力，并幫助他們在未來的職業發展中更好地應對各種挑戰。

5．持續改進

了解學生對課程的反饋和意見，同時促進教學團隊之間的溝通和協作，從而不斷完善和改進課程內容和教學方法。通過這種方式，可以收集到來自不同角度的反饋信息，及時發現和解決問題，并完善教育教學工作。這種持續改進的措施有助于提升課程的質量，滿足學生的需求和社會的需求，也能夠促進教育教學工作者的專業成長和進步[8]。通過在線問卷收集關于學生課程評價的更多反饋信息，并根據評價結果計算目標達成情況。課程體系負責人應根據上述信息完成課程體系分析報告，詳細分析課程體系中存在的常見問題和個別問題及原因，提出實際改進建議，并在下一個課程中實施。

四、成果作用

（一）提升人才培養質量

能力已成為未來產業發展的重要趨勢，而培養具備這種能力的人才已經成為高等教育的一項重要任務。通過對該領域的課程進行教學改革和實踐探索，可以推動傳統課程的變革和創新，提高課程的針對性和實用性。這樣的教學方式有助于培養學生的實際應用能力，并促進產業與教育之間的有機結合，從而更好地滿足未來產業對于人才需求的變化和挑戰。課程涉及到計算機、機械、材料等多個領域的知識，培養學生跨學科的思維方式和綜合應用能力，可提高其綜合素質。提高實踐能力的課程教學重點在于實踐操作，包括軟件使用、數據分析、產品設計等方面的操作技能[9]。

促進就業和產業發展，對于企業來說已經成為吸引和培養人才的重要因素。注重實踐教學環節的設置和操作流程的規范化，建立完善的實踐教學評價機制，提高學生的實踐能力和應用水平，為他們今后的職業發展打下堅實的基礎[10]。

（二）促進教學方法改革

引導學生探究式學習、推廣項目教學法和創新教學評價方式等教育模式，不斷探索適合本校和專業的教學方法和評價方式，為學生提供更加全面和有價值的教育；同時，促進教師專業發展和加強科技與教育的融合，也有利于提高教學水平和有效推動教育信息化、智能化和數字化發展等。這些建議在現代教育中具有重要的意義和價值，可以為教育教學的創新和發展提供更多的思路和支持。

課程教學改革是教育領域的必然趨勢，其中包括將最新的行業應用和技術知識納入課程內容，采用創新的教學方法等。還應該注重培養教師的技能、技術意識和行業經驗，讓他們成為數字化制造領域的專家，以提高教育教學的質量和水平。通過實驗、實習和畢業設計等實踐教學，學生可以更好地了解理論知識在實際工作中的應用，掌握具體技能和操作方法，培養自主學習和創新思維能力，并加強團隊協作和解決復雜實際問題的能力。還可以與產業緊密聯系、科研合作，讓學生接觸到真實的工業需求和解決方案，提高其就業競爭力。這些舉措有助于引導學生自主學習和創新思維的培養，為學生成長成才提供更好的教育環境和條件。