基于工作過程《夾具設(shè)計(jì)》項(xiàng)目化教學(xué)改革

文/廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué) 閻青松 歐陽雪俊 付曉嵐

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基于工作過程《夾具設(shè)計(jì)》項(xiàng)目化教學(xué)改革

文/廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué) 閻青松 歐陽雪俊 付曉嵐

隨著制造技術(shù)的發(fā)展，專用夾具已成為機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造和技術(shù)更新的核心內(nèi)容，它直接影響著產(chǎn)品的加工質(zhì)量、加工精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和加工成本，夾具的選擇和設(shè)計(jì)是制定工藝規(guī)程里必不可少的環(huán)節(jié)，是保證產(chǎn)品加工質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要技術(shù)工作，加速培養(yǎng)掌握夾具設(shè)計(jì)的應(yīng)用型人才已成為當(dāng)務(wù)之急。《夾具設(shè)計(jì)》作為機(jī)械類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課之一，在基礎(chǔ)理論課與專業(yè)技術(shù)課之間起著承上啟下的作用，在機(jī)械類專業(yè)的理論課教學(xué)中有著重要的地位。但《夾具設(shè)計(jì)》課程內(nèi)容抽象，設(shè)計(jì)牽涉的知識點(diǎn)很多，對于高職生而言，掌握起來有相當(dāng)?shù)碾y度，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。隨著職業(yè)教育課程與教學(xué)改革的不斷深化，需要積極探索適合高職學(xué)生的教學(xué)模式。

基于工作過程的項(xiàng)目化教學(xué)方法是當(dāng)前較為先進(jìn)的職業(yè)教育教學(xué)方法，即師生通過共同實(shí)施一個(gè)個(gè)完整的工作項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)過程中，學(xué)生通過完成工作項(xiàng)目任務(wù)，既可以掌握相關(guān)的理論和方法，又能養(yǎng)成獨(dú)立解決問題的能力，同時(shí)還可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使課程教學(xué)在師生共同研究、討論和完成工作任務(wù)的過程中實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

一、教學(xué)改革的目標(biāo)

(一)初步建成以工作項(xiàng)目引領(lǐng)型課程

《夾具設(shè)計(jì)》課程按照工作體系構(gòu)建知識體系，按工作任務(wù)引領(lǐng)課程內(nèi)容，課程內(nèi)容共分八大工作項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)內(nèi)容和工作任務(wù)如表1所示。

表1 《夾具設(shè)計(jì)》課程內(nèi)容

(二)按照工作項(xiàng)目的工作過程組織教學(xué)

按照工作項(xiàng)目的工作過程組織教學(xué)，從工件分析——確定夾具的類型——定位設(shè)計(jì)，根據(jù)六點(diǎn)定位規(guī)則確定工件的定位方式，選擇合適的定位元件——確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置。使夾緊力與切削力靜力平衡，并注意縮短輔助時(shí)間——確定刀具的對刀導(dǎo)向方案，選擇合適的對刀元件或?qū)蛟_定夾具與機(jī)床的連接方式——確定其它元件和裝置的結(jié)構(gòu)形式，如分度裝置、靠模裝置等——確定夾具總體布局和夾具體的結(jié)構(gòu)形式。并處理好定位元件在夾具體上的位置——繪制夾具方案設(shè)計(jì)圖——進(jìn)行工序精度分析——對動(dòng)力夾緊裝置進(jìn)行夾緊力驗(yàn)算等一整套實(shí)際工作流程，進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)本學(xué)習(xí)領(lǐng)域。教學(xué)組織流程如圖1所示：

圖1 教學(xué)組織流程

(三)實(shí)現(xiàn)“開發(fā)型”“設(shè)計(jì)型”教學(xué)

把實(shí)際設(shè)計(jì)問題直接擺在了學(xué)生面前，如何設(shè)計(jì)也就成了自然而然的課題，學(xué)生的學(xué)習(xí)思維就有了明確的目標(biāo)性，認(rèn)知過程也就獲得了內(nèi)在的積極性與主動(dòng)性，把以課堂講解為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?shí)際設(shè)計(jì)為中心。待到一個(gè)實(shí)際設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)完畢，這一設(shè)計(jì)過程中的一切有關(guān)知識和細(xì)節(jié)都被融入其中，實(shí)現(xiàn)“開發(fā)型”“設(shè)計(jì)型”教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量自然就高。

如在完成簡單通用夾具設(shè)計(jì)這個(gè)項(xiàng)目：首先給出套類零件的工件圖紙，進(jìn)行圖紙分析，得到加工目標(biāo)；通過提問芯軸有什么用途引導(dǎo)大家擬定通用夾具類型：芯軸；通過多媒體課件動(dòng)畫演示各種芯軸，選定設(shè)計(jì)最簡單的芯軸——無夾緊裝置的錐度芯軸；通過分析芯軸的最大和最小軸徑、與工件的定位、夾緊、間隙等問題，介紹設(shè)計(jì)錐度芯軸所需要的公式尺等知識；然后指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算、查表、制圖。

二、教學(xué)改革的內(nèi)容

改革的主要內(nèi)容是打破以知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)學(xué)科課程學(xué)習(xí)方法，建立以工作項(xiàng)目為中心組織的課程內(nèi)容，讓學(xué)生在完成具體工作項(xiàng)目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識，并發(fā)展職業(yè)能力。

首先，根據(jù)調(diào)研，確定工作項(xiàng)目的制定，《夾具設(shè)計(jì)》應(yīng)具備的理論知識與實(shí)踐能力目標(biāo)，通過分析高職學(xué)生的現(xiàn)有知識水平與能力，編寫適合他們使用的專業(yè)課程教材，設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐兩條路徑實(shí)施工作項(xiàng)目的教學(xué)。其中理論路徑包括：注重學(xué)生“四性”的培養(yǎng)，夯實(shí)基礎(chǔ)，教學(xué)相輔；實(shí)踐路徑包括：采用啟發(fā)、探索、反思、互動(dòng)、六步法等工作項(xiàng)目導(dǎo)向策略，提高動(dòng)手能力?！秺A具設(shè)計(jì)》離不開課內(nèi)理論知識的傳授，更離不開設(shè)計(jì)的訓(xùn)練。而它們均共同服務(wù)于由教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)內(nèi)容而決定的工作項(xiàng)目這一核心。擬采取的教學(xué)改革實(shí)施方案如圖2所示。

圖2 教學(xué)改革實(shí)施方案

(一)加強(qiáng)教師自身建設(shè)

《夾具設(shè)計(jì)》上課的教師，不僅要系統(tǒng)地掌握機(jī)械設(shè)計(jì)與制造知識，具有夾具工程實(shí)際的背景，具備復(fù)雜工件加工工藝和夾模具設(shè)計(jì)能力、零件加工工藝編制能力、夾具裝配與調(diào)整技能，還要掌握一定的教學(xué)方法與藝術(shù)。

積極培訓(xùn)擔(dān)任《夾具設(shè)計(jì)》課的教師，使之教育觀念更新，改革意識加強(qiáng)，到企業(yè)或?qū)＜夜ぷ魇覅⑴c技術(shù)服務(wù)，使教師貼近社會(huì)需要，承接企業(yè)的真實(shí)項(xiàng)目，反過來又審視教學(xué)內(nèi)容、計(jì)劃，在此基礎(chǔ)上不斷調(diào)整自身的知識結(jié)構(gòu)、提升教學(xué)實(shí)踐與科研的能力。只有教師內(nèi)涵提升了，具有很強(qiáng)的專業(yè)理論知識，在學(xué)生自主探究、設(shè)計(jì)和模擬操作中才能隨時(shí)回答學(xué)生提出的問題，及時(shí)解決他們遇到的困難；掌握一定的教學(xué)方法與藝術(shù)，才能培養(yǎng)學(xué)生的興趣和提高教學(xué)質(zhì)量，才能在探索、解決問題的過程時(shí)向?qū)W生展示自己的認(rèn)識過程，以引導(dǎo)學(xué)生積極探索與嘗試，共同完成教學(xué)任務(wù)。

(二)對現(xiàn)有課程進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)改造

首先，進(jìn)行“鏈條式”工作項(xiàng)目設(shè)計(jì)。工作項(xiàng)目的設(shè)計(jì)考慮到學(xué)生具備相應(yīng)的知識和接受能力，考慮到與崗位實(shí)際工作的結(jié)合程度以及所涉及知識的全面性?！秺A具設(shè)計(jì)》課程共分八個(gè)大工作項(xiàng)目，在工作項(xiàng)目訓(xùn)練中所有的工作項(xiàng)目都是環(huán)環(huán)相扣，一個(gè)工作項(xiàng)目的完成程度直接影響下個(gè)工作項(xiàng)目的開展。一個(gè)大項(xiàng)目按工作過程分解為若干小項(xiàng)目，課程教學(xué)圍繞小項(xiàng)目展開，形成項(xiàng)目化教學(xué)。合理設(shè)計(jì)教學(xué)的工作項(xiàng)目，是項(xiàng)目教學(xué)法成功的關(guān)鍵。然后，以工作項(xiàng)目為中心組織課程內(nèi)容，讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識，并發(fā)展職業(yè)能力；課程內(nèi)容突出對學(xué)生職業(yè)能力的訓(xùn)練，理論知識的選取緊緊圍繞工作任務(wù)完成的需要來進(jìn)行。每個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)都按以典型產(chǎn)品為載體設(shè)計(jì)的活動(dòng)來進(jìn)行，以工作任務(wù)為中心整合理論與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的一體化?；诠ぷ鬟^程為導(dǎo)向的教學(xué)活動(dòng)，把職業(yè)活動(dòng)的各個(gè)元素滲透到整個(gè)教學(xué)過程中，培養(yǎng)出的學(xué)生能較快地適應(yīng)工作崗位的要求，很受企業(yè)歡迎。

(三)教學(xué)按5WIH改革

教學(xué)按5WIH改革，確定每一個(gè)工作項(xiàng)目的5WIH。為什么設(shè)計(jì)(Why)——為什么非設(shè)計(jì)專用夾具不可？能不能選用通用夾具？為什么要設(shè)計(jì)成這個(gè)形狀？為什么采用這個(gè)技術(shù)參數(shù)？ 設(shè)計(jì)什么(what)——設(shè)計(jì)什么類型的夾具？設(shè)計(jì)什么機(jī)床上用的夾具？設(shè)計(jì)什么樣的定位元件？設(shè)計(jì)什么夾緊方式？何時(shí)設(shè)計(jì)(When)——為什么要在這個(gè)時(shí)候才能設(shè)計(jì)夾緊方案？把后面的設(shè)計(jì)提到前面行不行？能不能在設(shè)計(jì)后驗(yàn)算？公差值達(dá)到多少才可以設(shè)計(jì)？哪里設(shè)計(jì)(Where)——在哪里設(shè)計(jì)？為什么偏偏要在機(jī)房這里設(shè)計(jì)？是在課堂里畫圖還是課后宿舍里設(shè)計(jì)？誰設(shè)計(jì)(Who)——定位元件或?qū)Φ对驅(qū)蛟l設(shè)計(jì)？如何安排、分配組員？為什么要讓他設(shè)計(jì)分度裝置？如果他最擅長電腦軟件，但計(jì)算粗心，是不是安排他畫圖？如何設(shè)計(jì)(How))——我們是怎樣設(shè)計(jì)的？為什么用這種方法來設(shè)計(jì)？有沒有別的方法可以設(shè)計(jì)？到底應(yīng)該怎么設(shè)計(jì)？有時(shí)候設(shè)計(jì)方法一改，全局就會(huì)改變。

(四)培養(yǎng)學(xué)生的四性

培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性、靈活性、綜合性、獨(dú)特性。激活學(xué)生的主動(dòng)性是教師的重要工作，學(xué)生主動(dòng)積極地學(xué)習(xí)是獲取知識的來源和動(dòng)力；教師要引導(dǎo)學(xué)生克服習(xí)慣性心理，從多角度多方面啟發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)意識，培養(yǎng)學(xué)生的靈活性；教師還要積極結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際綜合選工作項(xiàng)目，結(jié)合多門學(xué)科知識培養(yǎng)學(xué)生的綜合性，使學(xué)生的知識有機(jī)結(jié)合和整體化；學(xué)生因性格興趣不同、成長環(huán)境、知識積累、學(xué)習(xí)程度等差異，設(shè)計(jì)的夾具也會(huì)不同，對那些有自己想法和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)給予特別贊揚(yáng)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)特性。

三、教學(xué)改革的措施

以工學(xué)結(jié)合為平臺(tái)，以課程建設(shè)為根本，以工作項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，以典型零件為載體，按工作體系設(shè)計(jì)課程并選擇教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)知識體系按工作體系的重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“開發(fā)型”“設(shè)計(jì)型”教學(xué)。

(一)改革教材——按工作體系構(gòu)建知識體系

《夾具設(shè)計(jì)》新教材的編寫以工作項(xiàng)目為核心重新選擇和組織專業(yè)知識體系，圍繞夾具設(shè)計(jì)的能力培養(yǎng)，用工作任務(wù)引領(lǐng)專業(yè)知識，盡可能全面地介紹夾具設(shè)計(jì)各方面的內(nèi)容，側(cè)重知識的應(yīng)用，重點(diǎn)突出專用夾具設(shè)計(jì)，適應(yīng)職業(yè)教育。

(二)改革學(xué)習(xí)環(huán)境——模擬工作氛圍

通過一項(xiàng)項(xiàng)工作任務(wù)，模擬夾具設(shè)計(jì)工作的場景，讓學(xué)生不僅置身于學(xué)習(xí)環(huán)境中，更置身于職業(yè)氛圍中，在校期間就已經(jīng)開始涉足、熟悉真實(shí)職業(yè)崗位的典型工作任務(wù)是怎樣被完成的，從而實(shí)現(xiàn)畢業(yè)生與就業(yè)崗位的無縫對接。

(三)改革學(xué)習(xí)方式——讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)

師生共同實(shí)施一個(gè)完整工作項(xiàng)目的學(xué)習(xí)、研究過程中，學(xué)生會(huì)積極主動(dòng)地去探索、嘗試，改變學(xué)生被動(dòng)接受的學(xué)習(xí)方式。從信息的收集、計(jì)劃的制訂、方案的選擇、目標(biāo)的實(shí)施、信息的反饋到成果的評價(jià)，學(xué)生參與整個(gè)過程的每個(gè)環(huán)節(jié)，成為學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主人。

(四)改革學(xué)習(xí)方法——“茶館式”分組討論法

首先分組，同一小組的學(xué)生坐在一起，教師在布置設(shè)計(jì)任務(wù)后，學(xué)生分組討論——“茶館式”分組討論法，并分別上講臺(tái)闡述本小組討論的設(shè)計(jì)方案，教師對各組的結(jié)構(gòu)、方案進(jìn)行比較和評估，指出各優(yōu)缺點(diǎn)，充分利用學(xué)生的好勝心理調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生在辨析中得到較好的設(shè)計(jì)方案。

(五)改革教學(xué)設(shè)計(jì)——“鏈條式”工作項(xiàng)目

《夾具設(shè)計(jì)》的工作項(xiàng)目訓(xùn)練中，一個(gè)大項(xiàng)目按工作過程分解為若干小項(xiàng)目，所有的工作項(xiàng)目都是環(huán)環(huán)相扣，一個(gè)項(xiàng)目的完成程度直接影響下個(gè)項(xiàng)目的開展，構(gòu)建了遞進(jìn)式、知識點(diǎn)內(nèi)在邏輯聯(lián)系緊密的課程體系。

(六)改革訓(xùn)練方法——“無紙化”設(shè)計(jì)法

讓學(xué)生的夾具設(shè)計(jì)過程大部分采用三維軟件，如ProE軟件、CAWCAM/CAE軟件或UG軟件等，讓學(xué)生在軟件中客觀地看到自己的設(shè)計(jì)結(jié)果，知道自己設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生“學(xué)中做、做中學(xué)”。而且夾具元件的制作、裝配、定位誤差的計(jì)算、夾緊誤差、影響夾具精度的因素等各方面的知識都變得非常直觀。通過三維軟件建模、虛擬裝配等功能，降低了學(xué)習(xí)的難度，提高了授課效率。最后還可利用其NC模塊模擬加工使用過程，驗(yàn)證其設(shè)計(jì)夾具的實(shí)用性。

(七)改革考核評價(jià)方法——過程性考核

廢除傳統(tǒng)的一考定乾坤的課程考核和評價(jià)的模式，積極探索以學(xué)生為中心、切實(shí)提高學(xué)生就業(yè)能力的考核評價(jià)方法。實(shí)行多元、動(dòng)態(tài)發(fā)展的過程性考核，在學(xué)習(xí)過程中時(shí)刻檢驗(yàn)學(xué)生的接受掌握情況，用“知識技能考核+綜合素質(zhì)考核”的模塊化積分，通過平時(shí)設(shè)計(jì)作業(yè)；階段設(shè)計(jì)考核；課堂提問；設(shè)計(jì)演講；實(shí)驗(yàn)操作情況等層層監(jiān)控，加大了課程全程質(zhì)量監(jiān)控力度，考核結(jié)果基本能夠反映學(xué)生學(xué)習(xí)后真正的設(shè)計(jì)應(yīng)用能力。《夾具設(shè)計(jì)》課程總體考核和具體設(shè)計(jì)實(shí)踐考核標(biāo)準(zhǔn)見表2和表3。

表2 《夾具設(shè)計(jì)》課程總體考核

表3 夾具設(shè)計(jì)考核標(biāo)準(zhǔn)

四、結(jié)語

對高職學(xué)生來說，學(xué)習(xí)成果的精髓不是知識的積累，而是職業(yè)能力的提高，職業(yè)的形成不僅是靠教師的教，更重要的是在親自參與職業(yè)實(shí)踐中形成的?；诠ぷ鬟^程的《夾具設(shè)計(jì)》項(xiàng)目化教學(xué)改革，師生共同實(shí)施一個(gè)完整工作項(xiàng)目的學(xué)習(xí)、研究過程中，從信息的收集、計(jì)劃的制訂、方案的選擇、目標(biāo)的實(shí)施、信息的反饋到成果的評價(jià)，學(xué)生會(huì)積極主動(dòng)地去探索、嘗試，成為學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主人；將相對獨(dú)立的工作項(xiàng)目在教師引導(dǎo)下，通過學(xué)生在小組中各自分工合作、共同努力來完成工作任務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)、交流、妥協(xié)等綜合職業(yè)能力和社會(huì)能力；讓學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間就已經(jīng)置身于真實(shí)的職業(yè)氛圍和環(huán)境之中，熟悉真實(shí)職業(yè)崗位的典型工作任務(wù)是怎樣被完成的，將會(huì)實(shí)現(xiàn)畢業(yè)生與就業(yè)崗位的無縫對接。

責(zé)任編輯 何麗華

2015年度廣東省高等職業(yè)技術(shù)教育研究重點(diǎn)課題“區(qū)域經(jīng)濟(jì)與高職教育互動(dòng)的專家工作室建設(shè)探索與實(shí)踐—以唐崢人工環(huán)境技術(shù)工作室為例”(項(xiàng)目編號：GDGZ15Z023)。2016年度廣州科協(xié)產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目“產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)上培養(yǎng)機(jī)電類創(chuàng)新人才的探索與實(shí)踐”(項(xiàng)目編號：C20160313)。]