“雙高計(jì)劃”下“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計(jì)” 課程建設(shè)與實(shí)施

鄭 煜 周新濤 付興娥 薛 攀

（1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，咸陽(yáng) 712000； 2.中國(guó)航發(fā)西安動(dòng)力控制科技有限公司綜合計(jì)劃部，西安 710077）

在“雙高計(jì)劃”的建設(shè)背景下，陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)群立足陜西服務(wù)西部，以支撐“中國(guó)制造2025”關(guān)鍵裝備（數(shù)控機(jī)床）制造及應(yīng)用核心領(lǐng)域、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和傳承陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)為指導(dǎo)，對(duì)接區(qū)域經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)高端，形成了以“懂設(shè)計(jì)、精制造、能維修、會(huì)服務(wù)”為核心職業(yè)能力的高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃（2020—2023年）》明確提出要深化產(chǎn)教融合、校企合作、強(qiáng)化工學(xué)結(jié)合和知行合一。以懂設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)接機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（簡(jiǎn)稱機(jī)設(shè)）的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及改造、工裝設(shè)計(jì)和機(jī)械加工工藝編制等產(chǎn)業(yè)的高端崗位，為培養(yǎng)擁有高素質(zhì)創(chuàng)新型設(shè)計(jì)技能的人才，從課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)、課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)資源建設(shè)3方面開(kāi)展深度產(chǎn)教融合，建設(shè)專業(yè)核心課程“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計(jì)”。在教學(xué)實(shí)施與評(píng)價(jià)上，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂加項(xiàng)目化教學(xué)的手段，提升課程的教學(xué)效果，通過(guò)企業(yè)對(duì)學(xué)生能力的評(píng)價(jià)，證明了該課程對(duì)培養(yǎng)專業(yè)學(xué)生數(shù)字化設(shè)計(jì)能力具有重要作用。

1 課程背景

智能制造“中國(guó)制造2025”是制造業(yè)發(fā)展改革的重點(diǎn)項(xiàng)目[1]。作為國(guó)家裝備制造基地，陜西省的數(shù)控機(jī)床制造是其核心支柱產(chǎn)業(yè)之一。區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃也將裝備制造業(yè)作為了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)[2-3]。通過(guò)開(kāi)展廣泛的專業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)裝備制造領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)字孿生技術(shù)已成為裝備制造技術(shù)發(fā)展的重要力量[4]，是打開(kāi)敏捷設(shè)計(jì)、產(chǎn)品性能驗(yàn)證、生產(chǎn)和產(chǎn)線數(shù)字設(shè)計(jì)與驗(yàn)證以及生產(chǎn)規(guī)劃與決策的金鑰匙。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和使用，對(duì)培養(yǎng)群內(nèi)人才的設(shè)計(jì)能力提出了新的挑戰(zhàn)。

因此，如何培養(yǎng)懂設(shè)計(jì)且具備數(shù)字設(shè)計(jì)能力和適應(yīng)企業(yè)實(shí)際崗位需求的人才，以解決企業(yè)人才缺口問(wèn)題，是“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計(jì)”課程建設(shè)的關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)創(chuàng)新型設(shè)計(jì)技能人才培養(yǎng)目標(biāo)，本課程在課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)、課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)資源建設(shè)3方面開(kāi)展了深度校企合作。

2 課程建設(shè)

2.1 校企合作的課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)

校企合作的課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)是建設(shè)產(chǎn)教融合課程的先決條件和必要路徑。該團(tuán)隊(duì)充分利用學(xué)校產(chǎn)業(yè)學(xué)院平臺(tái)，聘用企業(yè)技術(shù)專家王建軍擔(dān)任專業(yè)帶頭人，指導(dǎo)“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計(jì)”課程建設(shè)，同數(shù)字孿生技術(shù)龍頭企業(yè)西門(mén)子開(kāi)展深度合作，以培訓(xùn)學(xué)習(xí)、項(xiàng)目合作和人才“傳幫帶”等措施打造課程建設(shè)隊(duì)伍。

2.2 課程標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)接區(qū)域經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品設(shè)計(jì)及改造、工裝設(shè)計(jì)和機(jī)械加工工藝編制等相關(guān)崗位，從崗位的數(shù)字化設(shè)計(jì)和職業(yè)能力實(shí)踐出發(fā)，編寫(xiě)“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計(jì)”課程標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)專家指導(dǎo)、課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)商議和專家組會(huì)議評(píng)審，確定課程的核心教學(xué)目標(biāo)是3D-CAD在數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，輔助內(nèi)容為計(jì)算機(jī)輔助求解（Computer Aided Engineering，CAE）、產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)（Mechatronics Concept Designer，MCD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）等技術(shù)的 應(yīng)用。

“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計(jì)”是機(jī)設(shè)專業(yè)的專業(yè)核心課，意在傳承數(shù)字化設(shè)計(jì)概念，理解3D-CAD技術(shù)在數(shù)控機(jī)床零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法和流程，擁有熟練的3D-CAD應(yīng)用技術(shù)，深刻體會(huì)所學(xué)知識(shí)和技能的重要意義，同時(shí)具備利用3D-CAD開(kāi)展機(jī)械零部件技術(shù)創(chuàng)新的能力。

對(duì)接相關(guān)崗位實(shí)踐，細(xì)化職業(yè)能力要求，從職業(yè)能力要求出發(fā)構(gòu)建課程教學(xué)大綱，按照基礎(chǔ)技能訓(xùn)練、高階技能提升和技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用3大模塊的邏輯，明確項(xiàng)目順序、各項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)手段、教學(xué)重難點(diǎn)和解決方法等，最后完成課程標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)。部分項(xiàng)目建設(shè)的思維導(dǎo)圖，如圖1所示。

圖1 部分項(xiàng)目建設(shè)的思維導(dǎo)圖

2.3 教學(xué)資源建設(shè)

利用學(xué)校產(chǎn)業(yè)學(xué)院平臺(tái)相關(guān)機(jī)制，在教學(xué)資源建設(shè)中開(kāi)展深度校企合作，將企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目引進(jìn)課堂。課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)要同企業(yè)技術(shù)人員深入交流，消化企業(yè)技術(shù)特點(diǎn)，選擇合適的內(nèi)容作為教學(xué)項(xiàng)目引入課程，同時(shí)將企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐和技術(shù)創(chuàng)新中的難點(diǎn)問(wèn)題引入課程和學(xué)生社團(tuán)，在解決問(wèn)題的同時(shí)提升學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新能力。

3 課程實(shí)施

3.1 課程實(shí)施策略

為適應(yīng)高職學(xué)生特點(diǎn)，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，培育高水平創(chuàng)新型設(shè)計(jì)技能人才，課程建設(shè)應(yīng)從以下3點(diǎn)思路出發(fā)。

3.1.1 混合式課堂

認(rèn)知教育心理學(xué)家?jiàn)W蘇貝爾曾提出“影響學(xué)習(xí)的唯一最重要因素就是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么”[5]。利用信息化手段提升課程學(xué)習(xí)質(zhì)量，建設(shè)“線上+線下”的混合式課堂，做到懂了再學(xué)，效果更好。參照現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)理論，從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，橫向設(shè)計(jì)教學(xué)要素，縱向設(shè)計(jì)教學(xué)流程，合理設(shè)置教學(xué)評(píng)估，開(kāi)展混合式課堂教學(xué)。

3.1.2 項(xiàng)目式教學(xué)

采用理實(shí)一體化項(xiàng)目教學(xué)，在完成項(xiàng)目中學(xué)習(xí)知識(shí)和練就技能。本課程將教學(xué)項(xiàng)目模塊化，依據(jù)人才培養(yǎng)規(guī)律劃分為基礎(chǔ)技能訓(xùn)練、高階技能提升和技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用3大教學(xué)模塊。按3大模塊標(biāo)準(zhǔn)確定教學(xué)項(xiàng)目類型，劃分項(xiàng)目技術(shù)難度水平。按不同技術(shù)難度和所涉知識(shí)復(fù)雜程度，依據(jù)由易到難、由簡(jiǎn)到繁的邏輯前后排列教學(xué)項(xiàng)目。同時(shí)，為了保證人才培養(yǎng)質(zhì)量，應(yīng)聯(lián)系企業(yè)實(shí)踐，做到教學(xué)項(xiàng)目的時(shí)時(shí)更新。

3.1.3 課程思政

從立德樹(shù)人、三全育人的根本任務(wù)思想出發(fā)，對(duì)接行業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)群內(nèi)人才培養(yǎng)素質(zhì)目標(biāo)，將課程思政融入課程教學(xué)設(shè)計(jì)，將知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造三者融為一體，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)和提升能力的同時(shí)塑造正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，使學(xué)生具有崇德向善、誠(chéng)實(shí)守信、愛(ài)崗敬業(yè)、精益求精的職業(yè)精神，鍛造大國(guó)工匠精神。

3.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

著名教育心理學(xué)家加涅認(rèn)為，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)不同的學(xué)習(xí)結(jié)果類型創(chuàng)設(shè)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)部條件，并相應(yīng)地安排學(xué)習(xí)的外部條件[6]。根據(jù)這一原理，從縱向時(shí)間維度出發(fā)，分析教學(xué)設(shè)計(jì)的一般流程，明確每一個(gè)模塊的教學(xué)目標(biāo)和每個(gè)模塊教學(xué)的終點(diǎn)狀態(tài)，再通過(guò)前端分析（主要包括學(xué)習(xí)者特征分析和教學(xué)內(nèi)容分析）確定起點(diǎn)狀態(tài)，然后制定教學(xué)策略，完成教學(xué)效果評(píng)估。

在混合式課堂教學(xué)中，線上教學(xué)是必備活動(dòng)，線下是線上教學(xué)的延續(xù)?；旌鲜秸n堂重構(gòu)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)，具有無(wú)固定模式和能夠經(jīng)常評(píng)估教學(xué)過(guò)程等特征。

4 課程應(yīng)用成效

通過(guò)“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)應(yīng)用，學(xué)生的數(shù)字化零部件設(shè)計(jì)能力和3D-CAD應(yīng)用能力顯著提升，在第九屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽陜西賽區(qū)取得了一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)6項(xiàng)和三等獎(jiǎng)1項(xiàng)的優(yōu)異成績(jī)。經(jīng)企業(yè)鑒定，學(xué)生基本滿足數(shù)控機(jī)床零部件數(shù)字化設(shè)計(jì)能力要求，達(dá)到了數(shù)字設(shè)計(jì)崗位的職業(yè)能力要求，同時(shí)能夠完成部分零部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文探討了“雙高計(jì)劃”下機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)群機(jī)設(shè)專業(yè)核心課“零件三維造型與數(shù)字化設(shè)計(jì)”的建設(shè)與實(shí)施過(guò)程，總結(jié)了產(chǎn)教融合特點(diǎn)下課程團(tuán)隊(duì)、課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)資源建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)高職學(xué)生特點(diǎn)合理開(kāi)展混合式課堂教學(xué)，通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施提升學(xué)生的數(shù)字化設(shè)計(jì)能力，達(dá)到了課程建設(shè)的初衷。