基于三端協(xié)同·四鏈融合的跨學(xué)科融合課程改革創(chuàng)新實(shí)踐研究

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的加速推進(jìn)，制造業(yè)正經(jīng)歷從“傳統(tǒng)制造”向“智能制造”轉(zhuǎn)型。人工智能、大數(shù)據(jù)、增材制造等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對技術(shù)技能人才的能力結(jié)構(gòu)提出了全新要求——既需精通專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)，又需具備跨學(xué)科整合能力與數(shù)字化素養(yǎng)。本文聚焦模具技術(shù)應(yīng)用專業(yè)領(lǐng)域，以“三端協(xié)同·四鏈融合”課程體系構(gòu)建為研究對象，通過剖析智能制造背景下企業(yè)對技術(shù)技能人才的能力需求，探索塑料模具設(shè)計(jì)與制造課程內(nèi)容重組、資源重構(gòu)與評價(jià)重塑的實(shí)施路徑。本研究旨在為破解傳統(tǒng)課程體系學(xué)科孤立化、校企合作淺而導(dǎo)致的綜合能力不足、學(xué)用分離等問題提供理論框架與實(shí)踐參照，助力實(shí)現(xiàn)教育鏈、人才鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的深度耦合。

一、背景分析

（一）國家戰(zhàn)略導(dǎo)向

2021年中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推動現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的意見》，提出創(chuàng)新教學(xué)模式，開展項(xiàng)目教學(xué)、模塊化教學(xué)，推動現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。這一政策為中職課程改革指明了新方向，即打破學(xué)科壁壘，構(gòu)建模塊化課程體系，推動跨學(xué)科知識和產(chǎn)業(yè)需求的深度融合。

（二）行業(yè)轉(zhuǎn)型需求

《中國制造2025》明確提出了“推進(jìn)智能制造作為主攻方向”的戰(zhàn)略，要求制造業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的轉(zhuǎn)型目標(biāo)。作為“工業(yè)之母”的模具產(chǎn)業(yè)，其對精密化和高效化生產(chǎn)的追求，對技術(shù)人才提出了更高的要求。這些人才需要具備三維數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能設(shè)備操作以及工藝優(yōu)化等多方面的綜合能力。

（三）課程改革痛點(diǎn)剖析

1.學(xué)科壁壘突出

在傳統(tǒng)教學(xué)中，機(jī)械設(shè)計(jì)、材料成型和數(shù)控編程課程等課程是獨(dú)立授課，各學(xué)科知識雖系統(tǒng)完整，但缺乏內(nèi)在聯(lián)系與協(xié)同。例如，學(xué)生在設(shè)計(jì)模具時(shí)，難將材料性能、成型工藝與設(shè)計(jì)要求結(jié)合；加工模具時(shí)，無法依據(jù)設(shè)計(jì)和材料特性優(yōu)化編程。這種學(xué)科割裂模式，使學(xué)生在實(shí)際操作中難以整合知識，限制了其綜合能力發(fā)展，也不符合現(xiàn)代制造業(yè)對復(fù)合型人才的需求。

2.校企合作淺層

校企合作大多仍停留在“參觀實(shí)習(xí)”“短期培訓(xùn)”等淺層模式，例如，學(xué)校雖與多家企業(yè)簽訂合作協(xié)議，但合作內(nèi)容多局限于提供實(shí)習(xí)崗位或捐贈設(shè)備，企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)項(xiàng)目、技術(shù)難題及核心數(shù)據(jù)并未有效融入教學(xué)。以模具行業(yè)為例，企業(yè)已廣泛采用AI驅(qū)動的模具缺陷預(yù)測系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)的工藝優(yōu)化平臺等先進(jìn)工具，但學(xué)校教學(xué)中仍以傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)軟件和基礎(chǔ)加工技術(shù)為主，缺乏對智能化工具的應(yīng)用訓(xùn)練。淺表層的校企合作模式，使得學(xué)生難以掌握行業(yè)前沿技術(shù)，畢業(yè)后與企業(yè)需求存在顯著差距，加劇了“學(xué)用分離”的矛盾。

3.學(xué)生綜合能力創(chuàng)新能力不足

學(xué)生雖能熟練按固定流程操作，但在面對模具試制中的復(fù)雜問題，如毛邊、縮水等缺陷時(shí)，常因缺乏跨學(xué)科分析與解決能力而難以應(yīng)對。這種創(chuàng)新能力的不足，不僅限制了學(xué)生在復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境中的適應(yīng)能力，也影響了他們在解決問題能力上的進(jìn)一步提升，從而難以滿足現(xiàn)代制造業(yè)對于高素質(zhì)、創(chuàng)新型技術(shù)人才的需求。

二、跨學(xué)科融合課程改革實(shí)踐路徑

（一）深挖企業(yè)崗位需求，重構(gòu)課程架構(gòu)

基于企業(yè)調(diào)研，深挖行業(yè)技術(shù)趨勢與崗位核心能力需求，如崗位技能（設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用、加工制造，工藝優(yōu)化等）及素養(yǎng)（愛崗敬業(yè)、吃苦耐勞等）需求，聚焦模具智能化、精密化發(fā)展方向，重構(gòu)課程目標(biāo)，要求掌握所融合學(xué)科的核心知識，將各學(xué)科知識靈活運(yùn)用于塑料模具設(shè)計(jì)制造各環(huán)節(jié)，并巧用智能軟件和數(shù)字化技術(shù)解決綜合性問題，同時(shí)具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作溝通能力、服務(wù)意識、吃苦耐勞品質(zhì)等。重構(gòu)課程內(nèi)容，以模具開發(fā)全流程為主線，構(gòu)建模塊化課程，將課程內(nèi)容劃分為“設(shè)計(jì)→制造 $$ 優(yōu)化”三大模塊，每個(gè)模塊融合對應(yīng)學(xué)科知識和職業(yè)素養(yǎng)，使課程內(nèi)容貼合企業(yè)崗位需求，實(shí)現(xiàn)“學(xué)”“用”互通。

（二）構(gòu)建“三端協(xié)同·四鏈融合”課程體系

“三端”是指模具開發(fā)全流程的設(shè)計(jì)端、制造端、優(yōu)化端。設(shè)計(jì)端是模具開發(fā)的起點(diǎn)，是模具制造的圖紙依據(jù)，以模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為核心，依托數(shù)字化資源庫與CAD/CAE、UG等軟件，引導(dǎo)學(xué)生完成分型面規(guī)劃、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)等任務(wù)。制造端是將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，銜接設(shè)計(jì)成果，以企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)項(xiàng)目（如飲料瓶蓋模具加工）為載體，利用數(shù)控機(jī)床、電火花加工設(shè)備開展加工實(shí)訓(xùn)，完成模具部件的加工，通過加工將圖紙轉(zhuǎn)化為模具實(shí)物。優(yōu)化端是對模具開發(fā)成果的完善與提升，聚焦試模問題反饋，依托數(shù)智化分析平臺，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識解決實(shí)際缺陷，如熔接痕、翹曲等，通過分析、測試和改進(jìn)，提高模具性能和使用壽命。

“四鏈”是指知識鏈、能力鏈、資源鏈、評價(jià)鏈。在四鏈中，知識鏈處于核心地位，它為模具生產(chǎn)提供理論支持，通過跨學(xué)科整合機(jī)械制圖、UG、材料、數(shù)控加工等專業(yè)學(xué)科知識，形成服務(wù)于模具開發(fā)全流程的知識網(wǎng)絡(luò)。能力鏈?zhǔn)悄繕?biāo)導(dǎo)向，以模具開發(fā)全流程為主線，分階段培養(yǎng)學(xué)生模具設(shè)計(jì)能力（設(shè)計(jì)端）、加工制造能力（制造端）以及模具優(yōu)化能力（優(yōu)化端）。資源鏈起保障作用，為其他三鏈的順利運(yùn)行提供保障，通過整合資源、典型案例、數(shù)字化平臺資源，構(gòu)建“虛實(shí)結(jié)合、產(chǎn)教一體”的教學(xué)環(huán)境，為模型運(yùn)行提供資源支持。評價(jià)鏈作為手段運(yùn)用，它通過評估反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。

“三端協(xié)同·四鏈融合”課程體系通過橫向協(xié)同，覆蓋模具開發(fā)全流程的“設(shè)計(jì)端一制造端一優(yōu)化端”，形成“從圖紙到產(chǎn)品再到優(yōu)化”的完整實(shí)踐鏈條。依托縱向融合的“知識鏈、能力鏈、資源鏈、評價(jià)鏈”貫穿三端，實(shí)現(xiàn)理論、技能、資源與數(shù)智化評價(jià)的動態(tài)協(xié)同。最終構(gòu)建“以三端為綱、四鏈為脈”的課程體系，分層次遞進(jìn)式培養(yǎng)“懂設(shè)計(jì)、精工藝、會操作、能解決”的復(fù)合型人才。

（三）建設(shè)虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化教學(xué)資源庫

1.校企共同開發(fā)數(shù)字化資源、典型案例

課程改革創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合企業(yè)制作原創(chuàng)性微課、PPT課件、融合 1+X 考證的練習(xí)題，包含藥瓶內(nèi)蓋模具、螺絲釘小型收納盒模具在內(nèi)的典型案例庫。以上資源形成該門課程的教學(xué)資源庫，為開展項(xiàng)目式教學(xué)提供有力支持。每年通過問卷調(diào)查、企業(yè)訪談等形式了解行業(yè)新技術(shù)新工藝，動態(tài)更新資源和企業(yè)案例。

2.虛實(shí)結(jié)合實(shí)訓(xùn)教學(xué)

利用虛擬仿真技術(shù)，學(xué)生能夠利用Moldflow這一先進(jìn)的模擬軟件來深入研究和理解熔體流動的動態(tài)過程，通過這種模擬技術(shù)，學(xué)生可以預(yù)測在實(shí)際生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的氣穴和熔接痕的具體位置。虛擬仿真技術(shù)讓學(xué)生在沒有實(shí)際制造模具之前就能對可能出現(xiàn)的問題有所預(yù)見和準(zhǔn)備，有助于他們進(jìn)一步優(yōu)化加工參數(shù)，減少因設(shè)計(jì)失誤導(dǎo)致的材料浪費(fèi)。

3.創(chuàng)建線上線下相結(jié)合的精品課程

為了進(jìn)一步提升課程的影響力和教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校在智慧職教MOOC平臺創(chuàng)建了在線課程，上傳了教學(xué)資源、企業(yè)生產(chǎn)案例以及習(xí)題庫等。創(chuàng)建“線上 + 線下”相結(jié)合的精品課程，滿足學(xué)生多樣化學(xué)習(xí)需求。

（四）共建深度融合型產(chǎn)教協(xié)同創(chuàng)新平臺

1.校企聯(lián)動共建產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)基地

學(xué)校與區(qū)域內(nèi)的多家龍頭企業(yè)開展深度合作，校企成功簽訂了合作協(xié)議，共同打造了高水平的實(shí)訓(xùn)基地，為學(xué)生提供與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)高度契合的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生能夠親身體驗(yàn)真實(shí)的企業(yè)生產(chǎn)流程和工作氛圍。同時(shí)，為了讓學(xué)生獲得更全面的實(shí)踐鍛煉，制定輪崗制，學(xué)生有機(jī)會在不同核心工作崗位上進(jìn)行輪換實(shí)踐，從而積累豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。

這種校企合作模式不僅提升了學(xué)生的實(shí)踐能力，也為他們未來的職業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.校企共建技能大師工作室

校企協(xié)同成立技能大師工作室，以“匠心傳承”為核心理念，致力于推動校企合作向更深層次邁進(jìn)。在這一合作框架下，企業(yè)技能大師進(jìn)駐校園，深度參與學(xué)校的教學(xué)活動。通過“傳幫帶”的方式，技能大師將行業(yè)前沿的技術(shù)知識和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)毫無保留地傳授給學(xué)生，使學(xué)生能夠在課堂上直接接觸到行業(yè)的最新動態(tài)和案例。技能大師進(jìn)課堂，不僅讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)階段就能夠深入了解實(shí)際生產(chǎn)中的技術(shù)要點(diǎn)和工藝流程，還幫助他們在實(shí)踐中快速提升技能水平，實(shí)現(xiàn)了從理論知識到實(shí)際操作的無縫銜接，有助于學(xué)校精準(zhǔn)培育符合產(chǎn)業(yè)需求的能工巧匠。

（五）實(shí)施跨學(xué)科融合的信息化項(xiàng)目式教學(xué)模式

在教學(xué)實(shí)踐中，以“便攜式藥品蓋子模具”作為項(xiàng)目載體，設(shè)計(jì)跨學(xué)科融合學(xué)習(xí)項(xiàng)目。通過創(chuàng)設(shè)“探—明—定一煉—驗(yàn)—拓”六環(huán)課堂，學(xué)生課前自主探究，課中“明確任務(wù)—制定方案—錘煉技能—成果驗(yàn)收”，課后拓展提升，實(shí)施信息化項(xiàng)目式教學(xué)。

這種跨學(xué)科融合的信息化項(xiàng)目式教學(xué)模式，打破了傳統(tǒng)學(xué)科之間的界限。例如，在模具設(shè)計(jì)階段，學(xué)生需要考慮材料的收縮率（材料學(xué)知識）、成型工藝的可行性（制造技術(shù)知識）以及成本控制（管理學(xué)知識）等多方面因素，融合多學(xué)科知識的教學(xué)項(xiàng)目，有助于學(xué)生深入理解各學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系。在模具設(shè)計(jì)階段，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)見性處理材料收縮率問題，例如在壁厚優(yōu)化中，厚度突變區(qū)域易因收縮不均導(dǎo)致凹陷，需通過斜率過渡（ 15^°-30^° ）或添加工藝圓角（ R?0.5t ）降低應(yīng)力集中，避免在試模階段因材料收縮率問題而導(dǎo)致的試模失敗問題。教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)和模具缺陷智能分析技術(shù)，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，也提升了數(shù)字化應(yīng)用能力，還為學(xué)生未來的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（六）建立數(shù)智化學(xué)生成長全流程評價(jià)體系

1.多平臺聯(lián)動構(gòu)建全域數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)

共建“學(xué)習(xí)通”智慧教育服務(wù)平臺，并結(jié)合班級優(yōu)化大師、企業(yè)微信等數(shù)字化工具，采集學(xué)生的學(xué)習(xí)、實(shí)踐以及素養(yǎng)數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)通班級優(yōu)化大師主要采集學(xué)生在校學(xué)習(xí)行為，如課前自主學(xué)習(xí)情況，課中學(xué)習(xí)表現(xiàn)，課后拓展任務(wù)完成情況以及理論測評等，以上數(shù)據(jù)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的過程性數(shù)據(jù)依據(jù)。企業(yè)微信主要記錄企業(yè)實(shí)踐模具部件加工、模具試模的過程中行為表現(xiàn)，崗位責(zé)任，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等，作為實(shí)踐數(shù)據(jù)依據(jù)。職業(yè)素養(yǎng)數(shù)據(jù)包括日常實(shí)訓(xùn)中所表現(xiàn)出來的愛崗敬業(yè)、自我管理等。形成覆蓋“學(xué)習(xí)—實(shí)踐—考核—就業(yè)”全流程的學(xué)生行為數(shù)據(jù)采集網(wǎng)。

2.從抽象到顯性呈現(xiàn)的數(shù)智化評價(jià)體系

基于采集的多維數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行深度分析，生成學(xué)生個(gè)體的“數(shù)字成長畫像”。畫像核心要素包括能力雷達(dá)圖，直觀展示設(shè)計(jì)、制造、優(yōu)化等核心能力的強(qiáng)弱項(xiàng)。成長軌跡圖，按時(shí)間軸呈現(xiàn)技能提升趨勢，標(biāo)注關(guān)鍵能力突破點(diǎn)（如首次獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)、解決試模缺陷等）；崗位匹配度模型，結(jié)合企業(yè)用人需求，預(yù)測學(xué)生適配崗位（如模具設(shè)計(jì)師、數(shù)控工藝師）。教師可針對學(xué)生薄弱環(huán)節(jié)定制個(gè)性化教學(xué)方案，企業(yè)通過畫像快速篩選符合崗位需求的實(shí)習(xí)生或畢業(yè)生。

通過多平臺數(shù)據(jù)融合與數(shù)智化分析技術(shù)，學(xué)校構(gòu)建了“采集一分析—反饋一優(yōu)化”的閉環(huán)評價(jià)生態(tài)，不僅讓學(xué)生的成長軌跡顯性可見，更推動職業(yè)教育評價(jià)從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)育人。

三、課程改革成效

（一）三端協(xié)同全流程貫通，破解學(xué)科壁壘

在設(shè)計(jì)端，學(xué)校通過整合機(jī)械制圖、UG三維建模與材料等跨學(xué)科知識，開發(fā)企業(yè)案例的數(shù)字化設(shè)計(jì)課程包，學(xué)生完成分型面規(guī)劃與澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)后，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)率從65% 提升至 82% ；制造端以藥瓶內(nèi)蓋模具等真實(shí)企業(yè)項(xiàng)目為載體，融合數(shù)控加工與電火花工藝技能，學(xué)生加工企業(yè)產(chǎn)品合格率同比提升 28% ；優(yōu)化端依托數(shù)智化分析平臺，學(xué)生運(yùn)用熱力學(xué)與流體力學(xué)知識優(yōu)化模具性能，成功解決熔接痕、翹曲等缺陷問題。三端協(xié)同貫穿“設(shè)計(jì)—制造—優(yōu)化”模具全流程，學(xué)生的各項(xiàng)能力顯著提升。

（二）校企共建共享資源，產(chǎn)教深度融合

校企共建模具數(shù)字化資源庫，收錄飲料瓶蓋模具、螺絲盒模具等企業(yè)典型案例，動態(tài)對接塑料模具設(shè)計(jì)與制造課程內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)“企業(yè)工藝數(shù)據(jù)即時(shí)反哺課堂、學(xué)生實(shí)訓(xùn)成果直接服務(wù)產(chǎn)線”。通過共建虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)基地，集成3D打印設(shè)備、數(shù)控機(jī)床與誤差虛擬仿真系統(tǒng)，實(shí)訓(xùn)任務(wù)直接對應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)工單，大大縮短了技能培養(yǎng)與崗位需求的適配周期。通過資源共建共享，促進(jìn)產(chǎn)教深度融合，實(shí)現(xiàn)教育與人才需求精準(zhǔn)咬合。

四、存在問題及改進(jìn)措施

（一）存在的問題

首先是教師數(shù)字化能力不足。部分教師在數(shù)字化教學(xué)工具的應(yīng)用和信息化技術(shù)的掌握方面存在不足，影響了教學(xué)效果和課程改革的推進(jìn)。其次是企業(yè)技術(shù)更新迭代快，企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)面臨數(shù)據(jù)隱私和安全問題，導(dǎo)致課程典型案例庫未能同步更新。

（二）改進(jìn)措施

組織教師參加數(shù)字化教學(xué)培訓(xùn)，邀請行業(yè)專家進(jìn)行專題講座，提升教師對信息化技術(shù)的掌握和應(yīng)用能力。鼓勵教師參與在線課程開發(fā)和教學(xué)實(shí)踐，積累經(jīng)驗(yàn)。開發(fā)自動化脫敏工具，處理關(guān)鍵技術(shù)等敏感數(shù)據(jù)，保留案例教學(xué)價(jià)值，供學(xué)校教學(xué)使用。

五、結(jié)束語

通過“三端協(xié)同·四鏈融合”的課程改革模式，有效解決了傳統(tǒng)課程中存在的學(xué)科壁壘、校企合作不足、學(xué)生創(chuàng)新能力不足等問題。改革實(shí)施后，學(xué)生綜合技能大幅提升，校企合作更加緊密，社會影響力顯著增強(qiáng)。然而，課程改革過程中也暴露出教師數(shù)字化能力不足、課程案例更新滯后等問題。通過進(jìn)一步提升教師數(shù)字化能力、加強(qiáng)校企合作、完善數(shù)據(jù)安全管理體系等措施，進(jìn)一步優(yōu)化課程體系，提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更多適應(yīng)未來制造業(yè)需求的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。

責(zé)任編輯朱守鋰