數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工廠在一體化教學(xué)中的應(yīng)用

張有力

大連市技師學(xué)院是一所重點(diǎn)培養(yǎng)高級(jí)工、預(yù)備技師的學(xué)校。學(xué)院自創(chuàng)辦以來一直秉承“以德育人，技能立業(yè)”的校訓(xùn)，堅(jiān)持“學(xué)生自豪，家長放心，社會(huì)滿意”的辦學(xué)理念，為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能的人才。

一、實(shí)施背景

在多年的教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)院一直在積極探索職業(yè)教育規(guī)律，通過對(duì)用人單位調(diào)研，形成了校企合作、工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式，建立了基于工作過程的課程體系，完善了與企業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接的評(píng)價(jià)體系。同時(shí)，在建設(shè)及應(yīng)用的過程中，學(xué)院及時(shí)研究總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及做法，并在制度建設(shè)和機(jī)制創(chuàng)新上推動(dòng)和保障這一模式不斷完善。但在教學(xué)過程中仍然發(fā)現(xiàn)存在以下問題。

一是學(xué)生進(jìn)校不知道未來要學(xué)習(xí)什么，需要掌握哪些基本技能，缺少一個(gè)讓學(xué)生認(rèn)知、學(xué)習(xí)的模擬企業(yè)場(chǎng)景的場(chǎng)地。二是教學(xué)和實(shí)訓(xùn)課程往往千篇一律，缺乏實(shí)用性、趣味性，學(xué)生學(xué)習(xí)起來覺得很枯燥。三是隨著國家對(duì)職業(yè)教育投入的不斷增加，學(xué)校購進(jìn)大量先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備，但是在一堂課僅有一名指導(dǎo)教師的授課模式下，教師無法兼顧實(shí)訓(xùn)教學(xué)和操作演示。教師在機(jī)床操作、學(xué)生“圍觀”的教學(xué)模式下，既不能保證每個(gè)學(xué)生都能看得清楚，也不能保障實(shí)訓(xùn)安全，且對(duì)于學(xué)生提出的疑問也無法在現(xiàn)場(chǎng)一一解答，課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)在一個(gè)教學(xué)環(huán)境內(nèi)無法兼顧。理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫離，學(xué)生因“看不清楚”及問題得不到解答而喪失興趣。四是實(shí)訓(xùn)車間的實(shí)訓(xùn)環(huán)境與企業(yè)有一定差距。五是目前實(shí)訓(xùn)車間對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程沒有進(jìn)行有效的管理，現(xiàn)有的管理方法和管理手段還處于人工狀態(tài)。六是學(xué)生和教師之間缺少一個(gè)有效的溝通平臺(tái)。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中缺乏相關(guān)專業(yè)知識(shí)及資料的時(shí)候，得不到補(bǔ)充，缺少自主學(xué)習(xí)的支撐平臺(tái)。七是學(xué)校的教學(xué)資源（課件、案例、圖紙、多媒體資料等）、學(xué)生的學(xué)習(xí)及成長資料（實(shí)訓(xùn)及實(shí)操資料、成果、作業(yè)等），沒有一個(gè)統(tǒng)一管理、有效共享的資源平臺(tái)。八是學(xué)生評(píng)價(jià)主要是采用期末考試定成績的方法。

二、企業(yè)數(shù)字化工廠的主要內(nèi)容

1.從設(shè)計(jì)部門獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)

通過系統(tǒng)集成，從設(shè)計(jì)部門的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）系統(tǒng)中自動(dòng)下載產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品圖紙、3D模型、裝配關(guān)系等，并在“數(shù)字化工廠”環(huán)境中進(jìn)行工藝審查、公差分析等。

2.從工裝工具、生產(chǎn)部門獲取資源數(shù)據(jù)（2D/3D）

通過系統(tǒng)集成，從企業(yè)的資源庫中自動(dòng)下載相關(guān)資源數(shù)據(jù)，在“數(shù)字化工廠”環(huán)境中建立相關(guān)項(xiàng)目的資源庫。

3.工藝規(guī)劃

在“數(shù)字化工廠”規(guī)劃模塊中進(jìn)行協(xié)同規(guī)劃或?qū)牍に嚥块T已有工藝信息。工藝規(guī)劃包括：總工藝計(jì)劃、細(xì)節(jié)工藝計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃及產(chǎn)品、工藝、資源關(guān)聯(lián)及工時(shí)等工藝信息。

4.工藝驗(yàn)證、仿真

在“數(shù)字化工廠”工程模塊中驗(yàn)證規(guī)劃結(jié)果。工藝驗(yàn)證包括：工藝驗(yàn)證、動(dòng)態(tài)裝配、工位布局驗(yàn)證、線平衡、工時(shí)分析、人機(jī)工程仿真、工廠布局、物流仿真、機(jī)器人仿真、NC仿真、沖壓仿真、PLC仿真和質(zhì)檢等。

5.客戶化輸出

通過系統(tǒng)集成和客戶化開發(fā)，輸出工藝執(zhí)行文件；通過系統(tǒng)集成和客戶化開發(fā)，輸出生產(chǎn)、采購、招投標(biāo)、維護(hù)、培訓(xùn)等信息或?qū)?shù)據(jù)傳遞到現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)（CAPP）系統(tǒng)中。

三、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工廠建設(shè)的主要目標(biāo)

數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工廠的建設(shè)既要達(dá)到企業(yè)應(yīng)用水平的數(shù)字化工廠要求，又要結(jié)合職業(yè)學(xué)校的教學(xué)特點(diǎn)。

主要目標(biāo)如下：建立校園內(nèi)部產(chǎn)品生命周期管理中心，模擬企業(yè)真實(shí)的工作環(huán)境；建立一體化討論區(qū)；建設(shè)應(yīng)用視頻采集系統(tǒng)；建設(shè)數(shù)字化教學(xué)資源平臺(tái)；建立6S車間管理制度；建立與企業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接的過程化評(píng)價(jià)體系。

四、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工廠實(shí)施過程

數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工廠的建設(shè)是以國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以培養(yǎng)企業(yè)需求的人才為目標(biāo)，通過數(shù)字化工廠的多元模式教學(xué)平臺(tái)，充分利用實(shí)訓(xùn)車間內(nèi)部及校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的支撐，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主體，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)目標(biāo)。

1.產(chǎn)品生命周期管理（PLM）中心建設(shè)

產(chǎn)品生命周期管理，是一種企業(yè)信息化的商業(yè)戰(zhàn)略，通過實(shí)施一整套的業(yè)務(wù)解決方案，把人、過程和信息有效地集成在一起，作用于整個(gè)企業(yè)，經(jīng)歷產(chǎn)品從概念到報(bào)廢的全生命周期，支持與產(chǎn)品相關(guān)的協(xié)作研發(fā)、管理、分發(fā)和使用產(chǎn)品定義信息。將PLM引入職業(yè)教育，重點(diǎn)是讓學(xué)生理解產(chǎn)品的全生命周期狀況，并做好自己的工作。

一體化課程教學(xué)主要是應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法等。產(chǎn)品生命周期管理中心的建立，就是要建立這種教學(xué)法的體驗(yàn)中心，實(shí)現(xiàn)從單人表現(xiàn)到團(tuán)隊(duì)組合表現(xiàn)的多方位考核方式。教學(xué)的主要表現(xiàn)形式為以組為單位的項(xiàng)目執(zhí)行模式，分組原則為設(shè)計(jì)（人）——工藝（人）——制造（人），項(xiàng)目教學(xué)的過程以圖紙?jiān)O(shè)計(jì)到產(chǎn)品加工成型為一個(gè)流程，以資源管理平臺(tái)來控制這個(gè)流程。實(shí)際操作時(shí)，可根據(jù)教師的個(gè)人想法和創(chuàng)意或?qū)W生的想法和創(chuàng)意，一起完成任務(wù)。

學(xué)生在實(shí)施任務(wù)的時(shí)候，會(huì)應(yīng)用到已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)和技能，但也經(jīng)常會(huì)遇到?jīng)]有學(xué)過的知識(shí)和沒有訓(xùn)練過的技能。當(dāng)學(xué)生因?yàn)槟稠?xiàng)知識(shí)或技能達(dá)不到要求時(shí)，就需要團(tuán)隊(duì)找到解決問題的途徑和方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、溝通能力、解決問題的能力等。

完成上述工作，需要建設(shè)完善的軟件系統(tǒng)，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件、產(chǎn)品工藝軟件、產(chǎn)品加工軟件等等。

2.一體化討論區(qū)建設(shè)

建設(shè)一體化討論區(qū)的目的是讓學(xué)生、教師在實(shí)際操作過程中，發(fā)現(xiàn)問題后能夠有集中討論的區(qū)域，所以一體化討論區(qū)要設(shè)在實(shí)訓(xùn)車間內(nèi)，必須配備可上網(wǎng)的電腦、學(xué)生桌椅。筆者學(xué)院配置的電子白板一體機(jī)，可實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)查詢資料、教學(xué)視頻觀看、教師授課等功能。

3.應(yīng)用視頻采集系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，一般都是教師示范操作，學(xué)生圍在一起觀看，當(dāng)學(xué)生人數(shù)很多時(shí)，很多學(xué)生都看不到教師的操作，大大影響了教學(xué)效果。

應(yīng)用視頻采集系統(tǒng)，能夠采集機(jī)床面板以及機(jī)床內(nèi)部的加工視頻，指導(dǎo)教師在機(jī)床上的操作通過應(yīng)用視頻采集系統(tǒng)展現(xiàn)，學(xué)生可通過實(shí)訓(xùn)車間的任何電子白板一體機(jī)看到清晰的圖像，解決了學(xué)習(xí)效果低下的問題。

4.教學(xué)資源管理平臺(tái)建設(shè)

教學(xué)資源管理平臺(tái)是教學(xué)管理現(xiàn)代化的重要手段。在平臺(tái)上，教師將每個(gè)學(xué)期的教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃、教案按時(shí)上傳，長久保存。同時(shí)，還可將慕課、微課、課件、題庫等教學(xué)資源上傳至平臺(tái)，供教師互相學(xué)習(xí)，不斷提高，這對(duì)年輕教師的培養(yǎng)具有重要的意義。

5.6S車間管理建設(shè)

引進(jìn)現(xiàn)代化企業(yè)6S管理模式，整理和完善6S管理制度，使6S制度更有實(shí)施性和有效性，實(shí)現(xiàn)車間6S場(chǎng)地規(guī)劃和6S細(xì)節(jié)規(guī)劃，并且配套6S管理標(biāo)識(shí)，設(shè)置6S宣傳標(biāo)語和宣傳展板。

6. 建立與企業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接的過程化評(píng)價(jià)體系

職業(yè)教育的評(píng)價(jià)體系必須要和企業(yè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接，要改變目前的精度賦分方式，引入企業(yè)的合格品概念（全部精度都要合格）。大連市技師學(xué)院探索出過程化考核評(píng)價(jià)體系，一個(gè)學(xué)期要進(jìn)行四次考核，四次成績的平均分為期末總成績。

五、主要成果

一是數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工廠的建立，使教師和學(xué)生都清楚地了解了一個(gè)產(chǎn)品生命周期的全過程，教學(xué)相長，自身能力得到提升。

二是數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工廠自投入運(yùn)行以來，受到了教師的歡迎。教師在教學(xué)中更多地采用了項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法等方式方法；年輕教師通過學(xué)習(xí)優(yōu)秀教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，工作能力、教學(xué)能力都有很大的提高；教學(xué)管理部門通過教學(xué)資源平臺(tái)，減輕了工作壓力，使教學(xué)檢查更及時(shí)、更直觀。三是提高了學(xué)生的綜合職業(yè)能力，開拓了學(xué)生思維，發(fā)揮了學(xué)生潛能，為學(xué)生今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、與人溝通能力、解決問題能力、革新創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力等顯著提高，課堂上睡覺、玩手機(jī)的現(xiàn)象幾乎不見蹤跡。從近三年來用人單位反饋的情況看，企業(yè)對(duì)學(xué)院畢業(yè)生滿意度高。

（作者單位：大連市技師學(xué)院）