“雙高”計劃背景下精密制造技術課程數(shù)字化教材建設研究

王英 李翊寧 穆龍濤 張文亭

摘要：隨著“雙高”計劃的推動，高職院校教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型日益成為教育改革的核心議題。文章首先分析精密制造技術數(shù)字化教材建設的背景，指出當前教材在高職教育中面臨的挑戰(zhàn)和問題，探討精密制造技術課程數(shù)字化教材建設的必要性，闡述數(shù)字化教材的設計思路和實際開發(fā)路徑，為高職院校的精密制造技術課程數(shù)字化教材建設提供可行的路徑。

關鍵詞：“雙高”計劃；精密制造技術課程；數(shù)字化教材

2020年，教育部等九部門印發(fā)的《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計劃（2020—2023年）》提出建立健全三年大修訂、每年小修訂的教材動態(tài)更新調(diào)整機制。在當前信息技術快速發(fā)展和應用的背景下，數(shù)字化教材的建設和應用已成為教學的重要趨勢和方向。而精密制造技術課程是高職應用型課程的代表之一，數(shù)字化教材的建設和應用不僅可以提高教學質(zhì)量，更可以促進教育信息化改革，具有重要的意義。

陜西工業(yè)職業(yè)技術學院作為“雙高”計劃高職院校，順應職業(yè)教育改革的發(fā)展，以多年教學經(jīng)驗為基礎，并通過與精密制造技術行業(yè)頭部企業(yè)西安精雕軟件科技有限公司進行校企合作，吸收機械加工行業(yè)專家加入教材編寫團隊，能更好地實現(xiàn)校企融通，促進職業(yè)教育人才培養(yǎng)。

一、數(shù)字化教材建設的必要性

隨著信息技術的發(fā)展和普及，數(shù)字化教材作為一種新的教育手段已經(jīng)在國內(nèi)外得到廣泛應用。目前，已有不少國內(nèi)外研究者對高職院校數(shù)字化教材建設展開了深入研究。

在國內(nèi)，由于定位不清晰和多方面因素，我國大部分高職院校數(shù)字化教材開發(fā)面臨定義不清晰、建設不全面等困境。張洪艷認為數(shù)字化教材是以印刷教材為依據(jù)，整合課件與網(wǎng)頁的教學軟件。王玉龍認為高職院校教材建設應彰顯特點，優(yōu)化內(nèi)容和呈現(xiàn)形式，提高建設質(zhì)量。嚴正宇進行了軟件項目實施教材建設研究，但數(shù)字化教材建設研究仍不充分。

在國外，德國從20世紀60年代開始推進探索數(shù)字化實踐模式，代表性實踐案例有未來教室、無紙化教室、數(shù)字教學系統(tǒng)；日本職業(yè)教育領域構建產(chǎn)教合作的新形態(tài)數(shù)字化教材，打造擁有先進職業(yè)教育水平的“智能學校”；美國職業(yè)教育數(shù)字化教材具有“聯(lián)系實際”“信息量大”“形象直觀”“問題驅(qū)動”等特點。

新形態(tài)數(shù)字化教材的建設不只是簡單地把數(shù)字技術應用于教學，更是技術與教學的深度融合。當前，精密制造技術課程大多仍以傳統(tǒng)紙質(zhì)教材為基礎，普遍存在個性化不足、開放交流度不足、互動交流設計不足等問題。高職院校應基于我國的發(fā)展實際，吸收國際經(jīng)驗，提出符合區(qū)域?qū)嵡榈那袑嵖尚械木苤圃旒夹g課程數(shù)字化教材建設路徑。

二、數(shù)字化教材建設的思路

（一）合理設計教材內(nèi)容

針對精密制造技術課程，高職院校建設數(shù)字化教材時應注意四個方面的內(nèi)容。第一，行業(yè)前沿和最新技術。數(shù)字化教材應不斷更新，以反映精密制造領域的最新進展，包括新興技術、最新設備、行業(yè)標準和法規(guī)。第二，實際應用案例。為了更好地激發(fā)學生的學習興趣，提高他們的實際操作能力，數(shù)字化教材應包括多個實際應用案例，如模擬真實工作場景，學生通過數(shù)字化工具解決實際問題，能更好地理解課程的概念和原理。第三，互動學習資源。數(shù)字化教材應提供多樣化的教育資源，如文字、視頻、動畫、模擬案例等。互動性元素可以提高學生的參與度，增強他們的學習動力。第四，評估工具。數(shù)字化教材應包括自測題、練習題和評估工具，以幫助學生檢測理解水平并跟蹤學習進度，這些工具可以作為評估學習效果的重要組成部分。

（二）保留必要的紙質(zhì)教材

盡管數(shù)字化教材是主要的學習資源，但高職院校應保留一定的紙質(zhì)教材，因為紙質(zhì)教材具有獨特價值，在數(shù)字化時代仍然不可或缺。紙質(zhì)教材的主要作用有四個方面。第一，提供學科框架。紙質(zhì)教材可以為學生提供一種整體認識課程內(nèi)容的方式。教材的概要、目錄、關鍵概念和實例可以構建學科框架，幫助學生了解整個課程的結構和重要主題。第二，輔助知識點的理解。紙質(zhì)教材可以作為學生的學習輔助工具，學生可以在紙質(zhì)材料上做標記、勾重點、寫批注，以更好地理解和吸收內(nèi)容。這種做紙質(zhì)筆記的學習方式可以保留學習過程中的重要知識點，更好地提高學生的學習效率。第三，電子設備不便時備用。在電子設備不便或無法使用的情況下，紙質(zhì)教材可以作為備用選擇。第四，培養(yǎng)閱讀習慣。閱讀紙質(zhì)教材有助于培養(yǎng)學生的閱讀習慣，提高學生的閱讀理解能力。可見，紙質(zhì)教材對更深入的學術研究和長期知識獲取非常重要。

（三）配置多種數(shù)字化教學資源

多樣化的數(shù)字化教學資源可以更生動地呈現(xiàn)復雜的制造過程、機械裝置和數(shù)控編程。建設數(shù)字化教材時，高職院校應注意配置三種數(shù)字化教學資源。第一，圖像。高清圖像可以用于展示復雜的機械裝置、精密測量設備、CAD設計模型等，以細節(jié)豐富的方式呈現(xiàn)關鍵概念和實際工作場景，幫助學生視覺化和理解抽象的技術內(nèi)容。第二，視頻。視頻可以演示機械制造、數(shù)控編程、精密測量等技術的真實操作過程，讓學生親眼見到專業(yè)人員的操作過程，學習最佳實踐和操作技巧。此外，視頻還可以展示工程項目的實際應用和成功案例。第三，模擬器。數(shù)控機床模擬器和加工模擬器等工具為學生提供了安全的實踐環(huán)境，可以在虛擬環(huán)境中模擬真實的加工過程，測試和練習機械加工技能和數(shù)控編程，糾正錯誤并改進技能，且無需擔心材料浪費或安全風險。

（四）互動內(nèi)容的運用

互動內(nèi)容對提升學生參與度和進階學習非常重要。建設數(shù)字化教材時，高職院校應注意運用三種互動內(nèi)容。第一，自測題。高職院校將自測題嵌入數(shù)字化教材中，允許學生隨時檢測他們對課程內(nèi)容的理解。這些問題可以覆蓋每個單元的關鍵概念，鼓勵學生主動思考和反思。第二，虛擬案例。高職院校通過搭建虛擬平臺，能為學生提供了一個安全、互動的動手環(huán)境。學生可以在虛擬環(huán)境中進行操作，測試假設，觀察結果，參加討論，并調(diào)整參數(shù)，以獲得不同的結果。第三，在線討論平臺。高職院校建設在線討論平臺，能方便學生之間的交流和合作。在在線討論平臺上，學生可以分享想法，提出問題，討論難題，并共同解決問題。在線討論鼓勵合作學習和不同觀點的交流，開闊學生的視野。

三、數(shù)字化教材的開發(fā)路徑

（一）教材定位

精密制造技術課程數(shù)字化教材的定位是基于“雙高”計劃的要求，旨在提供高質(zhì)量、現(xiàn)代化且面向產(chǎn)業(yè)需求的教育資源。在建設數(shù)字化教材時，高職院校應緊密對接精密制造領域的前沿知識、技術和實踐，注重培養(yǎng)學生的實際操作技能和職業(yè)素養(yǎng)。同時，高職院校應以職業(yè)道德和社會責任為核心，融入思政元素，引導學生成為有擔當?shù)木苤圃旒夹g從業(yè)者。

SurfMill 9.5軟件是北京精雕集團自主研發(fā)的一款基于虛擬加工技術的通用CAD/CAM軟件，該軟件功能全面，生成的加工路徑可以轉(zhuǎn)換成各種加工文件，適用于不同的機床加工平臺。數(shù)字化教材緊密對接數(shù)字化精密制造，以SurfMill 9.5軟件為載體，全面講授產(chǎn)品構型、工藝路線制定、加工、在線測量等過程中的數(shù)字化技術應用，可以將實際生產(chǎn)加工流程鏡像到編程流程中，串聯(lián)起軟件編程、生產(chǎn)設備和實際加工過程，實現(xiàn)編程智能化和規(guī)范化、物料使用透明化與防呆管控，使得生產(chǎn)過程安全可控，并提供可靠、高效的加工解決方案。

（二）教材結構

精密制造技術課程數(shù)字化教材的結構應精心設計，以便學生系統(tǒng)性、漸進性地學習相關內(nèi)容。數(shù)字化教材應采用五個結構。第一，導言和目錄，簡要介紹課程內(nèi)容，提供學習路線圖。第二，基礎知識，包括精密制造的定義、原理、關鍵技術和行業(yè)趨勢，提供課程所需的背景知識。第三，技術核心，涵蓋精密加工工藝、數(shù)控機床操作、CAD/CAM技術、精密測量等核心領域，且每個領域應有詳細的解釋和實際案例。第四，實踐應用，提供實際案例、實驗和項目，包括產(chǎn)品構型、工藝路線制定、加工、在線測量等不同階段的數(shù)字化技術應用案例，每個案例應包括實際問題、解決方案和操作步驟，幫助學生將理論知識應用到實際情境中。第五，思政元素，強調(diào)職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)和社會責任，鼓勵學生反思職業(yè)道德問題。

（三）編寫隊伍

為了確保數(shù)字化教材的質(zhì)量和有效性，教材編寫團隊組建了由多學科編者組成的編寫團隊。教材編寫團隊包括校企人員，有利于知識、技能互補，內(nèi)容上以職業(yè)能力為本位，實現(xiàn)基本原理和生產(chǎn)案例相融合，具有實戰(zhàn)性和先進性。各案例均來源于合作企業(yè)的實際加工方案，突出新技術、新工藝、新規(guī)范的成功應用，涉及面廣。

（四）紙質(zhì)教材編寫

紙質(zhì)教材的編寫語言應通俗易懂，配上圖表和實例，便于學生理解；內(nèi)容的排版應有條理，便于學生查找和復習。特別重要的是，紙質(zhì)教材應與數(shù)字化版本一致，以便學生在不同學習環(huán)境中都能使用。

（五）數(shù)字化教學資源制作

數(shù)字化教學資源是教材的重要補充。數(shù)字化資源的制作應與教材內(nèi)容保持一致，以提供多樣化的學習方式。資源主要包括三個方面。第一，豐富的五軸編程策略和刀軸控制方式，方便使用者根據(jù)加工零件特點進行選擇，快速生成安全、可靠的五軸加工路徑，滿足復雜形態(tài)零件加工、精密模具復合加工、產(chǎn)品外觀件高光加工、難切削材料銑磨加工等多軸加工需求。第二，虛擬制造，將實際加工過程映射到編程流程中，串聯(lián)起軟件編程、生產(chǎn)設備和實際加工過程，實現(xiàn)了編程智能化和規(guī)范化、物料使用透明化與生產(chǎn)過程可控化，可以提供可靠高效的加工解決方案。第三，在機測量，支持探測過程仿真、碰撞檢查及干涉檢查，可以生成安全高效的測量解決方案，助力實現(xiàn)工步檢測與量化管控。

四、結語

數(shù)字化教材的建設對高職院校的精密制造技術課程來說，既是必然的趨勢，又是提高教育質(zhì)量、培養(yǎng)高素質(zhì)職業(yè)人才的有效途徑。在“雙高”計劃的背景下，高職院校應積極探索數(shù)字化教材建設的路徑和方法，以便更好地適應時代需求。

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基金項目：陜西省教育科學“十四五”規(guī)劃2023年度課題“‘雙高計劃背景下《精密制造技術》課程數(shù)字化教材建設路徑的研究”，項目編號：SGH23Y2963；教育部職業(yè)院校信息化教學指導委員會2022年度職業(yè)院校數(shù)字化轉(zhuǎn)型行動研究課題“《精密制造技術》新形態(tài)數(shù)字化教材開發(fā)”，項目編號：KT22479。

（作者單位：王英，李翊寧，穆龍濤 陜西工業(yè)職業(yè)技術學院機械工程學院/復合型移動機器人陜西省高校工程研究中心；張文亭 陜西工業(yè)職業(yè)技術學院機械工程學院）