高職機電專業(yè)課程實踐教學(xué)改革與創(chuàng)新

摘"要：隨著江蘇省企業(yè)智能轉(zhuǎn)型和數(shù)字化改革的不斷推進(jìn)，企業(yè)對機電產(chǎn)品軟件設(shè)計人員的需求遞增，并且近年來呈現(xiàn)較大缺口。為了滿足社會的實際需求，培養(yǎng)掌握Solidworks軟件應(yīng)用技能人才成為高職院校機電專業(yè)的重要任務(wù)之一。本文聚焦無錫科技職業(yè)學(xué)院“機電產(chǎn)品輔助設(shè)計”課程實踐教學(xué)改革，以設(shè)計實踐能力的培養(yǎng)為核心，開發(fā)教學(xué)項目，設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生深入體驗機電產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)全過程，有效地掌握CAD應(yīng)用技能，滿足助理工程師、機械設(shè)備工程師等職業(yè)崗位能力要求，同時為3D打印、數(shù)字孿生技術(shù)奠定良好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。本文通過高職課程教學(xué)改革與創(chuàng)新，助力地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展邁向更高水平。

關(guān)鍵詞：高職教育；軟件設(shè)計；教學(xué)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(dān)著為社會培養(yǎng)實用型專門人才的重任，隨著設(shè)備制造類企業(yè)對機電產(chǎn)品軟件設(shè)計人員需求的遞增，AutoCAD平面繪圖教學(xué)已無法滿足社會需求，為此無錫科技職業(yè)學(xué)院（以下簡稱“我院”）開設(shè)了“機電產(chǎn)品輔助設(shè)計”課程并積極踐行課程實踐改革，以三維設(shè)計實踐能力的培養(yǎng)為核心目標(biāo)，開發(fā)教學(xué)項目，設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生體驗機電產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程，從而掌握CAD應(yīng)用技能，滿足助理工程師、機械設(shè)備工程師等職業(yè)崗位能力要求，同時為3D打印、數(shù)字孿生技術(shù)奠定良好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

“機電產(chǎn)品輔助設(shè)計”課程傳統(tǒng)教學(xué)采用“8+24”教學(xué)模式，前8課時理論（講授產(chǎn)品設(shè)計原理及基本參數(shù)計算方法），相比于本科學(xué)生，高職學(xué)生知識儲備少，計算能力達(dá)不到要求，理論教學(xué)效果不佳。后24課時實踐，根據(jù)Solidworks軟件應(yīng)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(xué)板塊，每個板塊6個課時，根據(jù)現(xiàn)有二維圖紙進(jìn)行3D建模，無設(shè)計要求，創(chuàng)新實踐能力得不到培養(yǎng)。另外，由于教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)碎片化，板塊之間缺乏關(guān)聯(lián)性，學(xué)生的持續(xù)體驗感不足，不利于調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。針對傳統(tǒng)教學(xué)模式的問題，課程組通過調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo)和評估標(biāo)準(zhǔn)、重組教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化實踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行教學(xué)改革。

1"調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo)和評估標(biāo)準(zhǔn)

OBE理論強調(diào)以學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和能力發(fā)展，而非僅僅注重教學(xué)過程。通過明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和評估標(biāo)準(zhǔn)，OBE理論鼓勵學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)他們的實際操作能力、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。課程組與村田電子設(shè)計部建立課程共建合作關(guān)系，依據(jù)企業(yè)助理工程師、機械設(shè)備工程師的崗位要求，設(shè)計課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，將實踐能力的培養(yǎng)納入教學(xué)目標(biāo)體系。通過課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)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(chǎn)品官網(wǎng)了解信息并下載產(chǎn)品圖紙，能夠根據(jù)實際情況靈活應(yīng)用自上而下、自下而上的設(shè)計方法設(shè)計非標(biāo)零部件并完成組裝，為虛擬孿生創(chuàng)建三維模型基礎(chǔ)，見圖1。

傳統(tǒng)教學(xué)中課程以選拔性考核作為評價標(biāo)準(zhǔn)，忽視了學(xué)生的個體差異，打擊了大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。以O(shè)BE理論為指導(dǎo)，課程改革重視增值評價，并量化評價指標(biāo)，發(fā)揮評價的引導(dǎo)激勵作用。課程不僅僅在技能點上要求過關(guān)考核，同時將學(xué)科能力、團隊合作能力、客戶服務(wù)意識、創(chuàng)新能力等納入課程評價體系。尊重學(xué)生個體差異，通過對學(xué)生素質(zhì)能力的發(fā)展評價肯定學(xué)生個體的進(jìn)步。另外，引入企業(yè)導(dǎo)師制度，企業(yè)工程師通過課程群給學(xué)生在線答疑解惑并拓展數(shù)字孿生前沿技術(shù)，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)技能發(fā)展的同時，全面培養(yǎng)高素質(zhì)人才。課程評估標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2"教學(xué)內(nèi)容重組

本課程開設(shè)在二年級第二學(xué)期。首先，該階段的學(xué)生面臨就業(yè)壓力，對技能考證有一定的需求，在技能培訓(xùn)上更有源動力，主觀能動性強。其次，由于學(xué)生成長環(huán)境不同，存在個體差異，專業(yè)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(xué)生，高職學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較薄弱，理論學(xué)習(xí)效果不理想。因此，本課程打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，采用項目驅(qū)動、任務(wù)引領(lǐng)的全實踐教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革，將產(chǎn)品設(shè)計方法融入每個實踐任務(wù)中，學(xué)生在完成任務(wù)的同時也掌握了設(shè)計方法。

以課程學(xué)習(xí)目標(biāo)為指導(dǎo)，同時針對學(xué)生學(xué)情特點，本課程選擇典型機電一體化產(chǎn)品（物料分揀系統(tǒng)）作為課程設(shè)計項目，將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解為：機架、電機組件和系統(tǒng)附件三個組成部分（見圖2）。同時參照村田電子內(nèi)部崗位培訓(xùn)資料，依據(jù)企業(yè)先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計理念及產(chǎn)品設(shè)計流程，圍繞產(chǎn)品三個組成部分，設(shè)計四個工作任務(wù)：焊件設(shè)計、自上而下設(shè)計、裝配設(shè)計及二維圖設(shè)計（見圖3），并且對標(biāo)“Solidworks中級工”職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)確定各任務(wù)技能點，通過較為完整的設(shè)計鏈讓學(xué)生體驗企業(yè)實際產(chǎn)品設(shè)計過程，提升專業(yè)技能的同時，加強職業(yè)認(rèn)同感。

3"實踐環(huán)節(jié)的優(yōu)化

考慮到學(xué)生軟件接受能力不同，為減少學(xué)習(xí)差距，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效率，保證因材施教，本課程采用翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行教學(xué)。

課前，教師通過超星平臺提前發(fā)布課堂實踐成果及難點教學(xué)視頻。學(xué)習(xí)慢的學(xué)生建議根據(jù)視頻按部就班地操作練習(xí)，基本熟悉操作過程，保證課堂教學(xué)時跟上教學(xué)進(jìn)度。

課中，教師以成果為導(dǎo)向，設(shè)計學(xué)習(xí)子任務(wù)，在課堂環(huán)境中引導(dǎo)學(xué)生分組討論零件結(jié)構(gòu)，探討設(shè)計方法，鼓勵學(xué)生大膽設(shè)計嘗試及經(jīng)驗分享等解決教師預(yù)設(shè)的“知識點”，見圖4。面對共性難點問題，教師進(jìn)行系統(tǒng)講解，而后學(xué)生自主實踐。

在“焊件設(shè)計”任務(wù)中要求完成機架的設(shè)計，教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生了解標(biāo)準(zhǔn)的意義和區(qū)別。一方面，通過繪制型材截面，完成“二維草繪”技能點的訓(xùn)練，然后將完成的型材截面制作成庫文件，也就是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件。當(dāng)設(shè)計同類型產(chǎn)品時，庫文件的引用能大量節(jié)約時間成本和工作量，因此非標(biāo)零件往往制作成庫文件，成為企業(yè)重要的資源也是核心競爭力。另一方面，教師也引導(dǎo)學(xué)生多維度解決問題。像型材這類機電通用產(chǎn)品，可以通過指定網(wǎng)站直接下載相關(guān)資源，縮短設(shè)計時間。學(xué)生根據(jù)自己的能力選擇設(shè)計方法，完成設(shè)計任務(wù)。

“自上而下設(shè)計”以電機組件設(shè)計為任務(wù)導(dǎo)向，教師提供電機參數(shù)，學(xué)生上網(wǎng)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(biāo)件）的設(shè)計，以機架為中心自上而下展開機架支撐板（非標(biāo)件）的設(shè)計，讓學(xué)生體驗站在客戶的立場上設(shè)計產(chǎn)品。遇到問題時，學(xué)生小組探討解決辦法，或者求助現(xiàn)場教師，也可以通過課程群在線求助企業(yè)導(dǎo)師。當(dāng)問題通過自己的努力獲得解決的時候，學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性、實踐能力都獲得了提高。

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

“二維圖設(shè)計”任務(wù)對“視圖表達(dá)”“尺寸標(biāo)注”技能點提出明確要求，同時該任務(wù)講究精益求精，細(xì)致入微。投影的方式方法、尺寸配合、標(biāo)注的位置、明細(xì)欄零件的數(shù)量等，以及學(xué)生學(xué)習(xí)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(yè)導(dǎo)師通過課程溝通平臺交流設(shè)計心得，企業(yè)導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生問題提出指導(dǎo)建議。

4"實踐改革創(chuàng)新

4.1"課證融通，喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)動力

二年級的部分學(xué)生已經(jīng)初步形成了崗位意向，并且希望在校期間獲得技能認(rèn)定，提高就業(yè)競爭力。為鼓勵這部分學(xué)生進(jìn)一步提高CAD應(yīng)用技能，本課程把教學(xué)與考工考證相結(jié)合，獲得Solidworks中級證書的學(xué)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(xué)，營造校園優(yōu)良學(xué)風(fēng)

“Solidworks三維建模大賽”作為我院校園科技節(jié)重點賽事在學(xué)生中反響熱烈，也進(jìn)一步掀起了Solidworks學(xué)習(xí)熱潮。

4.3"課程共建，保障課程長效發(fā)展

課程組與無錫村田電子有限公司緊密合作，在企業(yè)指導(dǎo)下修訂課程標(biāo)準(zhǔn)，按照實際工作任務(wù)、工作過程進(jìn)行課程內(nèi)容的設(shè)計、實踐環(huán)節(jié)設(shè)計、教學(xué)隊伍建設(shè)等。另外，創(chuàng)建校外村田實踐平臺，保證企業(yè)導(dǎo)師與學(xué)生定期線下交流設(shè)計心得。

結(jié)語

針對“機電產(chǎn)品輔助設(shè)計”課程傳統(tǒng)教學(xué)的問題，筆者課程團隊通過三個學(xué)期的實踐教學(xué)改革嘗試，獲得了一定的成果：（1）課程教學(xué)內(nèi)容學(xué)生認(rèn)可度達(dá)到100%，96.4%的學(xué)生表示設(shè)計實踐能力獲得提高；（2）學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提升，課程通過率提高了12%；（3）SW中級考證人數(shù)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(yè)生回訪“對自身職業(yè)能力發(fā)展最有幫助的課程”中“機電產(chǎn)品輔助設(shè)計”排名第二。隨著企業(yè)智轉(zhuǎn)數(shù)改的持續(xù)進(jìn)行，后續(xù)課程團隊將繼續(xù)加強校企合作，開發(fā)創(chuàng)新型項目，為高職人才培養(yǎng)助力。

參考文獻(xiàn)：

［1］李賀軍，陳蕊，翟梽錦.SolidWorks課程教學(xué)與考核改革研究［J］.南方農(nóng)機，2020，51（07）：135135+146.

［2］宋雅婷，鄒宇新，劉玄，等.基于SolidWorks三維設(shè)計與表達(dá)課程的項目式教學(xué)實踐：以湘潭理工學(xué)院為例［J］.高教學(xué)刊，2023，9（S02）：115119.

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

基金項目：2022年4月無錫科技職業(yè)學(xué)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(shù)。