基于數控技術的智能制造勞動實踐教育探索

摘" 要" 勞動實踐是新時代背景下的教育需求。采取全過程的教學設計，通過集中學習、小組討論、團隊協作、多維評分和總結反思，以中國制造為思政背景，對機械工程相關專業學生開展面向智能制造的勞動實踐教育。實施過程中以先進數控技術為載體，把多元育人的理念相互融合、相互貫穿、相互支撐，為學生樹立了正確的勞動價值觀，強化學生的專業認可度、實踐能力和創新創業能力，堅定學生投身制造強國建設的信念。

關鍵詞" 勞動實踐教育；智能制造；數控技術；課程評價；課程思政

中圖分類號：G40-015" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）21-0-05

0" 引言

黨的十八大以來，習近平總書記號召“大力弘揚勞模精神、勞動精神、工匠精神”[1]，激勵更多勞動者特別是青年一代走技能成才、技能報國之路。勞動教育是新時期黨對教育的新要求，是中國特色社會主義教育制度的重要內容[2]。2020年發布的《中共中央 國務院關于全面加強新時代大中小學勞動教育的意見》明確了勞動教育的社會主義屬性，對勞動教育的全面開展進行了戰略布局[3]。受教育內容的影響，新時代不同學齡階段的勞動教育應當有所區別[4]。中小學的勞動教育注重勞動意識和勞動觀念的培養，以實際的日常生活活動促使學生養成良好的勞動習慣[5]；高校的勞動教育聚焦大學生正確勞動價值觀的培養、專業技能的實踐訓練和理論聯系實際能力的鍛煉[6]。高等教育最重要的本質特征是專業性，在專業教育過程中合理利用勞動教育的實踐過程，能夠有效促進學生對專業知識的理論理解和實踐運用，提升學生發現問題、解決問題的思維能力與創造力，支撐高質量素質教育目標的實現，因此，高校的勞動教育與實踐密不可分[7]。

機械作為現代社會生產和服務的五大要素之一，在我國有著重要地位。隨著轉型升級的加快，我國制造業已進入智能制造發展階段，先進數字化制造模式成為發展主流[8]。很多開設機械類專業的應用型高校已經認識到實踐教學對學生技能培養的重要性，逐漸采取相應措施以滿足國家和社會的需求[9-12]。本探索以國家戰略領域的突破性進展和國之重器的制造案例為引導，選用航空、航天、交通運輸等領域典型結構作為勞動實踐目標，采用半開放式項目化任務驅動學生運用專業知識和創新能力，開展零件模型的設計、制造和檢測。在勞動實踐過程中，根據生產勞動設備種類將學生分組，組內學生嚴格遵守設備操作規范，針對各自負責的任務開展零件的模擬仿真和加工制造，實物加工完成后對成形零件進行質量檢測，綜合組內學生互評、小組組間評價、團隊協作程度和勞動參與程度給出每位學生的評分，結合學生對各自勞動過程的總結和反思，給出項目最終評價。全過程涉及機械設計原理與方法、機械制造工程原理與技術、工程測試及信息處理、計算機應用技術等核心知識，以綜合運用理論知識的生產勞動實踐為載體，激發和鍛煉學生解決實際問題的能力，支撐學校機械專業可持續發展，滿足新時代制造業工程技術人才的實踐性和創新性要求。

1" 教學設計

1.1" 教學實施基礎

本勞動實踐教育具有基于數控技術的智能制造屬性，開展時需要學生具備一定的專業基礎，能夠根據已學知識開展機械專業相關的勞動實踐活動，是機械相關專業大學勞動教育的一次探索。因此，本探索主要面向已掌握機械設計、機械制造基礎、互換性與技術測量、現代制造裝備、三維CAD建模、數字化設計與制造等專業課程知識的大三以上年級的機械相關專業本科生或研究生。

實施勞動實踐教育的實驗中心依托江蘇省先進數控技術重點實驗室、江蘇省先進制造技術與裝備學科綜合訓練示范中心和數字化設計制造“中地共建”實驗室等平臺，主要面向機械、自動化、材料、車輛等專業學生開展數字化制造綜合實踐、制造工藝實驗和特種加工實驗等教學與研究工作。中心占地面積約1 800 m2，主要設備包括普通車床、鉆床、銑床、磨床、工具磨床，數控車床、五軸銑削加工中心、數控工具磨床、電火花機床、熔融沉積成型設備和三坐標測量儀，設備配套夾具和量具若干。

教學團隊人員包括正高三名、副高兩名和中級三名，分別負責勞動實踐的總體規劃、方案制定、勞動過程指導和安全方案實施等具體工作。由此可見，中心在平臺建設、設備條件和人員素質方面都具有支撐本探索順利開展的良好條件。

1.2" 課程思政融入

馬克思主義勞動觀是新時代勞動實踐教育的理論基礎，勞動實踐教育本身就具有明確的課程思政屬性[13]。探索過程中融入大國自信、工匠精神、吃苦耐勞、綠色環保和團隊協作等元素，強化勞育的思政屬性，有助于學生素質能力的全方位提升。在教學實施過程中貫穿德育、智育和勞育理念，通過面向機械零部件的設計、制造、檢測和評價等多元角度，讓學生在各勞動角色中沉浸式體驗勞動的不同分工，在提高綜合素質的同時，懂得并由衷認可勞動最光榮、勞動最崇高、勞動最偉大、勞動最美麗的道理。探索中多元育人理念相互融合、相互貫穿、相互支撐，顯著推動了勞動實踐教育理念的整合與發展。

1.3" 教學實施步驟

本探索以智能制造領域的數控技術為載體，旨在強化機械類本科生的生產勞動意識，提升學生的專業認可度和自豪感，堅定機械專業學生投身制造強國建設的信念。然而，數控技術作為當前制造領域的主體技術，其種類繁多，可分為增材制造、等材制造、減材制造三大類別，各技術所對應的設備存在較大差異。因此，本探索響應“三全育人”的實踐要求和《教育部等部門關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》等文件要求[14]，采用集中學習、小組討論、團隊協作、多維評分和總結反思等五個主要步驟，依托“制造強國”“新工科”和“智能制造”等重大戰略方向，貫徹落實南京工程學院的應用型人才培養理念[15]，利用學校機械工程學科的專業基礎優勢，以“中國制造2025”為背景，對機械工程相關專業學生因勢利導，開展基于數控技術的智能制造勞動實踐教育，具體流程和實施步驟如圖1所示。

2" 教學實施

實施勞動實踐活動時，需要詳細規劃每個步驟的邏輯和內容。通過采用先進思政理念，積極引導學生發揮主觀能動性，促進實踐過程各環節的緊密串接，以各組成員的專業勞動和協作互助為主體，輔以指導教師的全過程監督和全響應幫助，實現以機械制造知識為基礎的專業勞動實踐教育。本探索具體采用了以下措施。

2.1" 集中學習

本探索以我國日益強大的生產制造實力為背景，通過播放紀錄片《大國重器》等視頻，引導學生了解我國改革開放以來制造業所取得的偉大成就（載人航天、深空探索、深海工程等），讓學生從祖國成就中感受大國自信。介紹機械專業在C919和高速鐵路等代表性成果實現中的必要性，突出本專業人才在國家關鍵行業發展中起到的作用，幫助學生深入了解所學專業在國之大器生產過程中的重要地位，建立專業自信。在講解以智能制造為核心的國家戰略發展方針時，要激發學生勤奮學習的熱情，使他們意識到在設計工作中需要具備全局視野。努力提升他們分析和解決工程實際問題的能力與創新設計的能力，培養學生對自己專業發展方向的信心，為即將開展的實際勞動活動打下堅實的基礎。本探索將勞動安全貫穿全過程，堅持“安全第一，預防為主，以人為本”的原則，發起勞動實踐動員，強調加工設備操作時的安全注意事項和操作規范，提醒參與勞動實踐的學生保持安全生產觀念，實現安全意識的培養。

2.2" 小組討論

根據集中學習內容的引申，選用航空航天或交通運輸等領域典型結構零件作為勞動實踐的任務目標，以限定尺寸的鋁合金毛坯、制造設備條件和檢測工具等條件作為半開放任務的已知參數，根據實際參加勞動實踐的總人數，將參與實踐的學生按每組4～7人進行劃分，各組學生以自擬項目化任務目標為驅動，圍繞零件用途、設計思路、加工工藝、制造工序和檢測方法等勞動實踐細節開展小組討論，根據討論方案對擬制造零件的模型結構進行設計和優化，依托已掌握的制圖、加工和測試知識，形成完備的設計、制造和檢測策略，讓小組組員應用專業知識，充分發揮創新能力。

2.3" 團隊協作

各小組根據討論后的設計方案、設備工況、原料信息和加工能力進行組員任務分配，各自根據任務切割內容分別開展仿真模擬、零件切削、零件銑削、增材制造和質量檢測等工作，實時保持組內交流和反饋，對任務做到高效保質，對組員的任務和進度做到心中有數，在勞動過程中達到高質量的團隊協作水平。進行設備操作時，由指導教師進行總體監督，每位學生必須輪流經歷“指導”“操作”“學習”三個角色，承擔“指導”角色的學生負責指出承擔“操作”角色的學生的加工錯誤和不符合安全規定的操作，承擔“學習”角色的學生為即將進行的“操作”在設備旁進行觀摩，記錄操作重點和安全要點。采用這種安全監督方式確保小組組員在實際操作過程中的人身安全和產品安全，強化學生專業實踐和綜合能力的鍛煉。這個過程中由組長和指導教師對組員的勞動參與度、加工安全性和團隊貢獻值進行考查評價。

2.4" 多維評價

在各組完成整體裝配零件的加工制造后，由其他小組根據制造成果的復雜度和技術指標等對其進行評價，并給出評分；各組內部組織組員給其他成員進行匿名打分，從勞動參與程度、零件加工質量和互相幫助情況等維度出發，簡述評分依據；指導教師對學生的成果進行驗收，結合對學生勞動實踐過程情況的考查、組間互評、組內互評、總結反思等結果給學生打分。展示每組學生的成果，肯定參與實踐學生的生產勞動能力，幫助存在問題的學生改進，對勞動全程表現突出的學生給予表揚，凸顯勞動實踐的成就感。

2.5" 總結反思

學生在完成實際操作任務后，對整體勞動實踐過程進行總結，記錄勞動過程中的感悟和成果；同時對全過程中值得推廣的方法和經驗展開介紹，對自身的不足和需要改進的地方進行反思，復盤實際加工制造中生疏的操作或協作時存在的失誤，復述面向具體任務目標開展勞動實踐的思考和行為過程。學生的主動總結和反思將促進其形成從理論到實踐再到理論的思維模式，幫助其提升勞動素養和對職業規范的理解，深度內化吃苦耐勞的精神，有助于實現從實踐中提升學生勞動技能的教育初衷，最終在高階勞動中進一步鞏固和強化學生的專業能力。

3" 評價方法

本探索具有鮮明的專業特點，整體勞動過程貫穿背景學習、集中討論、分工勞作、檢測評價和思考匯總的全流程實踐，是基于數控技術的智能制造的縮影。同時，本探索兼備教育教學的屬性，參考實際機械制造生產勞動過程中各環節的檢測標準，融合學生培養計劃中的要求，制定了相應的評價方法，具體內容如下。

1）方案和工藝設計：檢查學生能否正確對零件形狀、配合方式、技術要求進行設計，能否合理擬定工藝路線、選擇設備（包括刀具種類及規格）、規劃加工路徑等。考核學生的知識運用、創新能力和勞動技能的掌握程度。

2）仿真驗證：檢查學生能否熟練運用仿真軟

件，在虛擬設備上調試程序加工零件，在實際操作前確保仿真結果的正確性。考核學生的勞動態度、勞動安全意識、創新能力、勞動技能的掌握程度和勞動成果的完成度。

3）零件安全加工：各組組長和指導教師記錄組員使用設備的情況，包括加工內容、加工日期、加工用時。沒有完成工件加工或出現重大安全事故的組員總成績低于60分。考核學生的勞動認識、勞動態度、勞動安全意識、勞動成果的完成度和勞動技能的掌握程度。

4）團隊合作和組內互評：由組長組織小組組員開展互相評價，著重評價團隊協作程度和組內勞動過程貢獻度。考核學生的勞動認識和勞動態度。

5）成果檢測和組間互評：對其他組零件加工質量和最后裝配質量進行檢查并記錄數據，以加工成果質量、復雜程度和新穎性為評價標準。考核學生的勞動認識、勞動態度和勞動成果的完成度。

6）經濟性評價：從材料消耗、廢料產生、加工時長、設備使用等方面考慮零件加工成本，分析并提出改進意見。考核學生的勞動認識、勞動態度和勞動成果的完成度。

7）勞動參與程度：考查學生實習過程自我管理情況，對其是否遵守實驗室規章制度、維護現場衛生、遵守實習紀律等給予評價，超過三天無故曠課者，總成績低于60分。考核學生的勞動認識、勞動態度和勞動精神的內化度。

8）總結與反思：每人對各自的勞動實踐過程進行總結，著重描述自身不足和對勞動改進的反思。考核學生的勞動認識、勞動態度、總結思考能力和勞動精神的內化度。

根據以上八個方面的綜合成績對參與勞動實踐學生的學習和勞動情況進行評價，最終結果既可以用于幫助學生了解自身在專業知識、勞動實踐、團隊協作和階段匯總等環節中的優勢與不足，又可以幫助專業課程組了解學生對課程知識的掌握和運用情況，支撐課程重點、授課方式和實踐方案的改進，助力學生勞動實踐能力的提升。

4" 效果與思考

勞動實踐教育是強化學生全面發展的有效方式。基于數控技術的智能制造勞動實踐教育探索采用半開放式項目化任務驅動的方式，通過集中學習、小組討論、團隊協作、多維評分和總結反思過程實施，在勞動價值觀的樹立、勞動實踐能力的培養、專業知識理解的加深和創新創業能力的提升方面取得良好效果。經過總結反思，發現本探索開展過程中仍存在一定不足，希望在教育內容的豐富性、參與和指導的有效性、課程評價的全面性方面作出改進，推動學校勞動實踐教育課程的完善。

4.1" 勞動實踐教育效果

4.1.1" 樹立勞動價值觀

新時代的勞動更加強調正確的價值理念和團隊的協同作業。嚴格的課程要求和檢測互評環節的設置與組織讓學生體驗接近真實工作場景的實踐，從而了解職業規范和職業要求，培養學生的工作態度和職業道德，幫助學生樹立正確的勞動價值理念；通過分組協作的課程環節設置，讓學生熟悉在專業勞動過程中的合作模式，提升學生的團隊合作和溝通能力，強化其協同合作和分工配合意識，培養其集體榮譽感和責任感。

4.1.2" 培養勞動實踐能力

親身體驗是培養勞動實踐技能的最佳途徑。智能制造領域的勞動實踐教育為學生提供了參與專業相關勞動活動的機會，使學生能夠親身體驗從設計、規劃、制造、后處理到檢測的完整實踐流程。在實際的勞動生產過程中，學生將學習如何發現問題、分析問題、解決問題、匯總問題，這些經驗將幫助他們靈活運用所學知識，掌握解決問題的技巧，提高動手操作能力，同時熟悉相關的實踐技能。

4.1.3" 加深專業知識理解

實踐是檢驗真理的唯一標準。學生根據勞動實踐過程中遇到的問題，聯系所涉及專業理論，對機械設計、機械制造基礎、互換性與技術測量等已學課程進行知識應用和理解加深，面向智能制造方向篩選出適用于現代化制造的關鍵知識和專業技能，在勞動實踐后進行反思，復盤實際加工制造中生疏的操作及原因，實現理論與實際的有機結合。

4.1.4" 提升創新創業能力

實踐的創新主要基于勞動意識、問題解決和技術運用這三個方面。在勞動實踐教育過程中，勞動意識將始終貫穿任務全程，學生在推進項目時面臨各種實際問題和挑戰，創造力和創新思維被激發，能夠通過實踐經驗和觀察，結合已掌握的理論方法，提出新的解決方案，最終采用合理的技術手段完成項目任務，從而培養創新思維和創業精神。

4.2" 對勞動實踐教育的思考

4.2.1" 教育內容的豐富性

勞動實踐教育內容與環節的合理性是其順利開展的首要條件。隨著技術的發展，智能制造的內涵不斷得到擴充，實踐內容需要與時俱進、貼近實際。本探索依托智能制造發展大趨勢，目前課程結構相對比較完善，但在具體內容上還存在一定不足，如大數據處理、數字孿生和工業元宇宙等新興元素尚未在勞動實踐內容中進行有機融入。此外，本勞動實踐的實施需要綜合專業知識基礎作為支撐，因此需要課程組自上而下統籌推動勞動實踐教育的實施，可嘗試根據專業知識細分出更多勞動實踐教育課程，形成集群效應。

4.2.2" 參與和指導的有效性

勞動實踐過程中學生的積極參與和教師的及時指導是教育效果的重要保障。本探索是面向全年級機械專業學生的勞動實踐教育，學生基數大，小組的劃分在一定程度上緩解了大班授課的不均性，但這一問題仍未得到解決。計劃采用創新的實踐任務設計，確保學生的參與度，形成一定的課后思考活動，促進勞動實踐在思維中的延續。同時，需要擴充和加強勞動實踐教育師資隊伍的規模和專業水平，確保在教育實施過程中能夠及時提供指導和答疑服務，從而提高學生勞動實踐的流暢性，并幫助學生保持在勞動實踐過程中的高度積極性。

4.2.3" 課程評價的全面性

全方位的課程評價是勞動實踐教育實施效果的量化體現。科學合理的課程評價機制對于培養學生正確的勞動價值觀和提高其勞動實踐能力具有重要的推動作用。目前，本探索采用了指導教師評價、組內互評和組間互評相結合的多元評價方式，構建了全面的課程評價體系。隨著課程內容的擴展和數字化水平的提升，評價指標、分值權重、評價方法和評價對象等評價標準需要進一步明確和細化。這不僅有助于端正學生在勞動實踐過程中的態度，還能有效反映教育實施的成效，為課程的持續改進和調整提供指導，從而不斷提升勞動實踐教育的質量和效果。

5" 參考文獻

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*項目來源：南京工程學院2023年校級教學改革與建設項目“基于數字化制造的項目化教學示范課程建設”（項目號：JXJS2023033）；南京工程學院2022年勞動教育實踐項目“科技勞動—機械制造實踐中心勞動教育實踐”（項目號：LDSJ202201）；南京工程學院校級科研基金“網狀結構鋁基復合材料的LPBF成形研究”（項目號：YKJ202103）；南京工程學院研究生教改課題“OBE視角下發展良性導學關系的研究與實踐”（項目號：2022YJYJG09）；南京工程學院高等教育研究課題“基于項目化教學的三維CAD課程多元項目設計及評價方法研究”（項目號：2024GJZC02）。

作者簡介：蔣立異、徐偉偉，博士，講師；鄭勇，博士，南京工程學院機械工程學院系主任，副教授；賈曉林，講師；郝飛，博士，南京工程學院機械工程學院副院長，正高級實驗師。