高職機電專業課程實踐教學改革與創新

摘"要：隨著江蘇省企業智能轉型和數字化改革的不斷推進，企業對機電產品軟件設計人員的需求遞增，并且近年來呈現較大缺口。為了滿足社會的實際需求，培養掌握Solidworks軟件應用技能人才成為高職院校機電專業的重要任務之一。本文聚焦無錫科技職業學院“機電產品輔助設計”課程實踐教學改革，以設計實踐能力的培養為核心，開發教學項目，設計學習任務，讓學生深入體驗機電產品設計開發全過程，有效地掌握CAD應用技能，滿足助理工程師、機械設備工程師等職業崗位能力要求，同時為3D打印、數字孿生技術奠定良好的學習基礎。本文通過高職課程教學改革與創新，助力地方產業發展邁向更高水平。

關鍵詞：高職教育；軟件設計；教學改革；Solidworks

Abstract：With"the"continuous"promotion"of"intelligent"transformation"and"digital"reform"of"enterprises"in"Jiangsu"Province，the"demand"for"software"designers"for"mechanical"and"electrical"products"is"increasing，and"there"has"been"a"significant"gap"in"recent"years.In"order"to"meet"the"practical"needs"of"society，cultivating"talents"who"master"Solidworks"software"application"skills"has"become"one"of"the"important"tasks"of"mechanical"and"electrical"majors"in"vocational"colleges.This"article"focuses"on"the"practical"teaching"reform"of"the"course"\"Assisted"Design"of"Mechanical"and"Electrical"Products\""at"Wuxi"Vocational"College"of"Science"and"Technology.With"the"cultivation"of"design"practical"ability"as"the"core，teaching"projects"and"design"learning"tasks"are"developed"to"enable"students"to"deeply"experience"the"entire"process"of"mechanical"and"electrical"product"design"and"development，effectively"master"CAD"application"skills，meet"the"requirements"of"professional"positions"such"as"assistant"engineers"and"mechanical"equipment"engineers，and"lay"a"good"learning"foundation"for"3D"printing"and"digital"twin"technology.Through"the"reform"and"innovation"of"vocational"education"curriculum"teaching，we"aim"to"help"local"industries"develop"to"a"higher"level.

Keywords：Vocational"education；software"design；teaching"reform；Solidworks

高職院校承擔著為社會培養實用型專門人才的重任，隨著設備制造類企業對機電產品軟件設計人員需求的遞增，AutoCAD平面繪圖教學已無法滿足社會需求，為此無錫科技職業學院（以下簡稱“我院”）開設了“機電產品輔助設計”課程并積極踐行課程實踐改革，以三維設計實踐能力的培養為核心目標，開發教學項目，設計學習任務，讓學生體驗機電產品設計開發過程，從而掌握CAD應用技能，滿足助理工程師、機械設備工程師等職業崗位能力要求，同時為3D打印、數字孿生技術奠定良好的學習基礎。

“機電產品輔助設計”課程傳統教學采用“8+24”教學模式，前8課時理論（講授產品設計原理及基本參數計算方法），相比于本科學生，高職學生知識儲備少，計算能力達不到要求，理論教學效果不佳。后24課時實踐，根據Solidworks軟件應用知識體系，將其劃分為二維草繪、基本體造型、裝配體及二維圖出圖4個實踐教學板塊，每個板塊6個課時，根據現有二維圖紙進行3D建模，無設計要求，創新實踐能力得不到培養。另外，由于教學內容呈現碎片化，板塊之間缺乏關聯性，學生的持續體驗感不足，不利于調動學習積極性。針對傳統教學模式的問題，課程組通過調整學習目標和評估標準、重組教學內容、優化實踐環節等方面進行教學改革。

1"調整學習目標和評估標準

OBE理論強調以學習結果為導向，關注學生的學習成果和能力發展，而非僅僅注重教學過程。通過明確學習目標和評估標準，OBE理論鼓勵學生積極參與學習過程，培養他們的實際操作能力、解決問題的能力和創新能力。課程組與村田電子設計部建立課程共建合作關系，依據企業助理工程師、機械設備工程師的崗位要求，設計課程學習目標，將實踐能力的培養納入教學目標體系。通過課程的學習，要求學生不僅獲得“依葫蘆畫瓢”的零件三維造型基本能力，而且會查閱通用產品官網了解信息并下載產品圖紙，能夠根據實際情況靈活應用自上而下、自下而上的設計方法設計非標零部件并完成組裝，為虛擬孿生創建三維模型基礎，見圖1。

傳統教學中課程以選拔性考核作為評價標準，忽視了學生的個體差異，打擊了大部分學生的學習積極性。以OBE理論為指導，課程改革重視增值評價，并量化評價指標，發揮評價的引導激勵作用。課程不僅僅在技能點上要求過關考核，同時將學科能力、團隊合作能力、客戶服務意識、創新能力等納入課程評價體系。尊重學生個體差異，通過對學生素質能力的發展評價肯定學生個體的進步。另外，引入企業導師制度，企業工程師通過課程群給學生在線答疑解惑并拓展數字孿生前沿技術，促進學生專業技能發展的同時，全面培養高素質人才。課程評估標準見表1。

2"教學內容重組

本課程開設在二年級第二學期。首先，該階段的學生面臨就業壓力，對技能考證有一定的需求，在技能培訓上更有源動力，主觀能動性強。其次，由于學生成長環境不同，存在個體差異，專業軟件的接受能力和接受速度存在較大差距。最后，相比于本科學生，高職學生的學習基礎較薄弱，理論學習效果不理想。因此，本課程打破傳統的教學模式，采用項目驅動、任務引領的全實踐教學模式進行教學改革，將產品設計方法融入每個實踐任務中，學生在完成任務的同時也掌握了設計方法。

以課程學習目標為指導，同時針對學生學情特點，本課程選擇典型機電一體化產品（物料分揀系統）作為課程設計項目，將產品結構分解為：機架、電機組件和系統附件三個組成部分（見圖2）。同時參照村田電子內部崗位培訓資料，依據企業先進的產品設計理念及產品設計流程，圍繞產品三個組成部分，設計四個工作任務：焊件設計、自上而下設計、裝配設計及二維圖設計（見圖3），并且對標“Solidworks中級工”職業技能標準確定各任務技能點，通過較為完整的設計鏈讓學生體驗企業實際產品設計過程，提升專業技能的同時，加強職業認同感。

3"實踐環節的優化

考慮到學生軟件接受能力不同，為減少學習差距，提高學生課堂學習效率，保證因材施教，本課程采用翻轉課堂進行教學。

課前，教師通過超星平臺提前發布課堂實踐成果及難點教學視頻。學習慢的學生建議根據視頻按部就班地操作練習，基本熟悉操作過程，保證課堂教學時跟上教學進度。

課中，教師以成果為導向，設計學習子任務，在課堂環境中引導學生分組討論零件結構，探討設計方法，鼓勵學生大膽設計嘗試及經驗分享等解決教師預設的“知識點”，見圖4。面對共性難點問題，教師進行系統講解，而后學生自主實踐。

在“焊件設計”任務中要求完成機架的設計，教學中引導學生了解標準的意義和區別。一方面，通過繪制型材截面，完成“二維草繪”技能點的訓練，然后將完成的型材截面制作成庫文件，也就是企業標準文件。當設計同類型產品時，庫文件的引用能大量節約時間成本和工作量，因此非標零件往往制作成庫文件，成為企業重要的資源也是核心競爭力。另一方面，教師也引導學生多維度解決問題。像型材這類機電通用產品，可以通過指定網站直接下載相關資源，縮短設計時間。學生根據自己的能力選擇設計方法，完成設計任務。

“自上而下設計”以電機組件設計為任務導向，教師提供電機參數，學生上網下載電機3D模型。那么電機如何安裝到機架上呢？以電機中心自上而下展開電機連接件（非標件）的設計，以機架為中心自上而下展開機架支撐板（非標件）的設計，讓學生體驗站在客戶的立場上設計產品。遇到問題時，學生小組探討解決辦法，或者求助現場教師，也可以通過課程群在線求助企業導師。當問題通過自己的努力獲得解決的時候，學生的學習能動性、實踐能力都獲得了提高。

“裝配設計”任務組織學生以小組為單位，組內分工零件造型，完成底層設計，建立小組共享文件夾，這部分對學生團隊合作能力提出一定的要求。從小組接力式零件設計到一磚一瓦組裝成樣機模型，學生體驗到了成功的喜悅，學習熱情達到頂峰。

“二維圖設計”任務對“視圖表達”“尺寸標注”技能點提出明確要求，同時該任務講究精益求精，細致入微。投影的方式方法、尺寸配合、標注的位置、明細欄零件的數量等，以及學生學習跟練的過程，也是工程制圖知識鞏固的過程。

課后，師生和企業導師通過課程溝通平臺交流設計心得，企業導師根據學生問題提出指導建議。

4"實踐改革創新

4.1"課證融通，喚醒學生的學習動力

二年級的部分學生已經初步形成了崗位意向，并且希望在校期間獲得技能認定，提高就業競爭力。為鼓勵這部分學生進一步提高CAD應用技能，本課程把教學與考工考證相結合，獲得Solidworks中級證書的學生可以申請免修本課程，并以考證成績作為課程成績。

4.2"以賽促學，營造校園優良學風

“Solidworks三維建模大賽”作為我院校園科技節重點賽事在學生中反響熱烈，也進一步掀起了Solidworks學習熱潮。

4.3"課程共建，保障課程長效發展

課程組與無錫村田電子有限公司緊密合作，在企業指導下修訂課程標準，按照實際工作任務、工作過程進行課程內容的設計、實踐環節設計、教學隊伍建設等。另外，創建校外村田實踐平臺，保證企業導師與學生定期線下交流設計心得。

結語

針對“機電產品輔助設計”課程傳統教學的問題，筆者課程團隊通過三個學期的實踐教學改革嘗試，獲得了一定的成果：（1）課程教學內容學生認可度達到100%，96.4%的學生表示設計實踐能力獲得提高；（2）學生的學習積極性明顯提升，課程通過率提高了12%；（3）SW中級考證人數增多，截至目前已有328人獲得SW中級證書（包括社會考證人員）；（4）在畢業生回訪“對自身職業能力發展最有幫助的課程”中“機電產品輔助設計”排名第二。隨著企業智轉數改的持續進行，后續課程團隊將繼續加強校企合作，開發創新型項目，為高職人才培養助力。

參考文獻：

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［3］潘圓媛.工程教育認證理念下的SolidWorks課程教學改革探索［J］.科教導刊，2022（33）：8789.

基金項目：2022年4月無錫科技職業學院校級教改項目

作者簡介：王莉莉（1982—"），女，漢族，江蘇無錫人，碩士，講師，研究方向：機電一體化技術。