一體化教學(xué)案例設(shè)計(jì)研究*
——基于數(shù)控技術(shù)專業(yè)零件設(shè)計(jì)與加工類核心課程

張 旭，李玉爽，戴曉東，張廣祥

（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 蕪湖 241006）

在職業(yè)教育實(shí)踐中，對(duì)專業(yè)課程尤其是專業(yè)核心課程的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行梳理歸納，設(shè)計(jì)并實(shí)施具有貫穿融合專業(yè)知識(shí)體系特征的一體化教學(xué)案例，有利于推進(jìn)專業(yè)課程建設(shè)，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 專業(yè)課程教學(xué)實(shí)施中存在的問題

1.1 課程建設(shè)內(nèi)容局限并且缺乏學(xué)科活力

1）數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程基本概況。數(shù)控技術(shù)專業(yè)作為傳統(tǒng)的職業(yè)教育專業(yè)，在服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面具有很強(qiáng)的競爭力，專業(yè)課程在教學(xué)實(shí)施過程中具有很強(qiáng)的實(shí)踐性[1]。一方面，在專業(yè)基礎(chǔ)課程中，識(shí)圖與制圖 （機(jī)械制圖）課程要求學(xué)生具備識(shí)讀零件圖和裝配圖的能力，掌握機(jī)械制圖知識(shí)，能夠利用手工繪圖工具，對(duì)各種常見的機(jī)械零件或整機(jī)進(jìn)行測繪，具備基本的零部件設(shè)計(jì)能力。另一方面，在專業(yè)核心課程中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) （Computer Aided Design， CAD）/計(jì) 算 機(jī) 輔 助 制 造（Computer Aided Manufacturing，CAM）等設(shè)計(jì)類課程要求學(xué)生能夠熟練掌握三維數(shù)字化造型軟件，構(gòu)建學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力；工藝類課程要求學(xué)生掌握數(shù)控加工工藝知識(shí)，能夠通過對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)床、夾具、刀具等方面的問題分析，合理制定零件的加工工藝規(guī)程；加工類課程則要求學(xué)生具備使用加工工具或機(jī)床設(shè)備的能力，通過正確操作實(shí)踐，加工出合格的零件。

2）核心課程建設(shè)缺乏活力。從上述表述可以看出，數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的核心要義集中在零件的設(shè)計(jì)和加工制造環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)類課程、工藝類課程和加工類課程在整個(gè)專業(yè)的課程建設(shè)中應(yīng)該互融互通，構(gòu)建從零件數(shù)字化設(shè)計(jì)到零件加工生產(chǎn)的整體式專業(yè)實(shí)施體系。然而，在實(shí)際課程教學(xué)實(shí)施過程中，各類別的課程實(shí)施 “各自為政”，專業(yè)任課老師在教學(xué)實(shí)施過程中鮮有體現(xiàn)綜合知識(shí)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生在知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中僅能夠認(rèn)知到單門課程的知識(shí) “小池塘”，很難學(xué)習(xí)到專業(yè)知識(shí)體系的 “江河湖?！薄我换恼n程建設(shè)思路阻礙了課程知識(shí)在專業(yè)知識(shí)體系中的有效流通，讓專業(yè)課程建設(shè)，尤其是核心課程的有機(jī)構(gòu)建失去了應(yīng)有的活力，人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效率大打折扣。

1.2 知識(shí)體系構(gòu)建獨(dú)立并且缺乏多元合力

1）專業(yè)知識(shí)體系建設(shè)的重要性。首先，數(shù)控技術(shù)專業(yè)建設(shè)是系統(tǒng)性的工程，專業(yè)建設(shè)的重心是人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建[2]。要緊盯 “需求側(cè)”，持續(xù)優(yōu)化 “供給側(cè)”，對(duì)于數(shù)控專業(yè)來說，人才培養(yǎng)要結(jié)合市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求、產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展需求、職業(yè)崗位能力需求等諸多 “需求側(cè)”，不斷優(yōu)化專業(yè)人才培養(yǎng)的 “供給側(cè)”，人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化本質(zhì)上就是人才培養(yǎng)的知識(shí)體系的重構(gòu)重建，使其更加符合時(shí)代的需求，保障數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才的輸送能力。其次，科學(xué)完善的專業(yè)知識(shí)體系能夠在育人機(jī)制上實(shí)現(xiàn)良好的頂層設(shè)計(jì)，從數(shù)控技術(shù)的崗位需求到核心課程設(shè)置、從數(shù)控理論知識(shí)到加工實(shí)踐技能、從實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)到師資建設(shè)等多方面形成育人機(jī)制協(xié)同發(fā)展。最后，科學(xué)的專業(yè)知識(shí)體系建設(shè)能夠大大提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和培養(yǎng)效率，尤其是在高職擴(kuò)招100萬人的大背景下顯得尤為突出。

2）專業(yè)知識(shí)體系構(gòu)建缺乏合力。數(shù)控專業(yè)知識(shí)體系構(gòu)建過程中重要的要素有2個(gè)方面：一是核心課程知識(shí)體系；二是企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐資源。不同的核心課程知識(shí)體系對(duì)于專業(yè)知識(shí)體系的建設(shè)來說是主體，而充當(dāng)客體的企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐資源是對(duì)主體的充實(shí)與強(qiáng)化，只有當(dāng)專業(yè)知識(shí)體系建設(shè)中主體和客體形成合力，才能持續(xù)推動(dòng)知識(shí)體系的構(gòu)建與完善?，F(xiàn)階段存在的問題主要源自于2個(gè)方面：一是主體間沒有形成合力；二是主體和客體間沒有形成有效合力。數(shù)控技術(shù)專業(yè)的設(shè)計(jì)類課程、工藝類課程和加工類課程作為專業(yè)核心課程，是構(gòu)成專業(yè)知識(shí)體系的主體，但是課程建設(shè)和實(shí)施上的獨(dú)立導(dǎo)致不同主體相互間缺乏知識(shí)體系構(gòu)建和人才培養(yǎng)的合力，而 “產(chǎn)教融合，校企合作”機(jī)制落實(shí)難的問題致使專業(yè)課程知識(shí)和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐相脫節(jié)，不能有機(jī)銜接，因此主體和客體間的合力難以形成。

1.3 教研活動(dòng)開展不足并且缺乏內(nèi)生動(dòng)力

任何專業(yè)的人才培養(yǎng)一線都是課堂，不同學(xué)科的知識(shí)和教學(xué)內(nèi)容需要從不同的課堂呈現(xiàn)給學(xué)生，因此，專業(yè)教師定期開展教研活動(dòng)，通過對(duì)整體專業(yè)知識(shí)體系構(gòu)建、教學(xué)組織實(shí)施方式方法、成績考評(píng)管理等方面的探討研究，強(qiáng)化不同教師和學(xué)科間的紐帶關(guān)系，可以從教學(xué)端提升教育教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。在實(shí)際教學(xué)開展過程中，相當(dāng)數(shù)量的任課教師更傾向于 “各人自掃門前雪，不管他人瓦上霜”，在校工作時(shí)間少，教研活動(dòng)難以組織開展，教育教學(xué)研究探討氛圍不濃厚，專業(yè)課程教學(xué)互融互通機(jī)制的形成缺乏推動(dòng)力，專業(yè)課程建設(shè)難以在教學(xué)一體化方面形成加速度。

1.4 人才培養(yǎng)模式傳統(tǒng)并且缺乏辦學(xué)水平

數(shù)控技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式在很長一段時(shí)間以來保持著 “教、學(xué)、做”的基本模式，在職業(yè)教育育人模式不斷推陳出新的時(shí)代，德國 “雙元制”“基于工作過程的教學(xué)方法”等育人理念引入中國本土[3]，但由于社會(huì)文化背景和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的不同，很多職業(yè)教育理念引入中國后產(chǎn)生了 “水土不服”現(xiàn)象。

本質(zhì)上，數(shù)控技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式依舊沒有改變，專業(yè)核心課程依舊采用 “教、學(xué)、做”的育人模式，新課程、新方法的試點(diǎn)改革不夠深入，課程建設(shè)和發(fā)展已經(jīng)滯后于社會(huì)需求發(fā)展，數(shù)控技術(shù)專業(yè)整體的育人水平和育人質(zhì)量不夠高。

2 一體化教學(xué)案例研究的意義

上述問題的產(chǎn)生在很大程度上歸結(jié)于教師層面缺乏有效的教學(xué)研究活動(dòng)，在數(shù)控技術(shù)專業(yè)的知識(shí)體系建設(shè)上和課程組織實(shí)施上缺少統(tǒng)攬性的抓手。因此，專業(yè)課程間尤其是專業(yè)核心課程間的一體化教學(xué)案例研究就顯得意義重大。

2.1 有利于構(gòu)建專業(yè)核心課程間的知識(shí)邏輯體系

工科專業(yè)課程的學(xué)習(xí)十分注重不同課程之間知識(shí)邏輯體系的構(gòu)建[4]。數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程構(gòu)建主要圍繞產(chǎn)品的數(shù)控加工制造展開，從零件圖紙到毛坯選擇，再到加工工藝的制定，其知識(shí)結(jié)構(gòu)存在極強(qiáng)的邏輯關(guān)系。設(shè)計(jì)一體化教學(xué)案例能夠打破傳統(tǒng)課程教學(xué)實(shí)施中單一化的課程建設(shè)思路壁壘，避免課程實(shí)施上的 “各自為政”，能夠?qū)I(yè)核心課程間的知識(shí)內(nèi)容有機(jī)串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容的有機(jī)融合貫通，提升課程間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，形成專業(yè)教學(xué)主體間的合力。

2.2 有利于激發(fā)校企合作活力

一體化教學(xué)案例設(shè)計(jì)離不開企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。大量優(yōu)質(zhì)的一體化教學(xué)案例必須從生產(chǎn)中汲取，而培養(yǎng)的高素質(zhì)技能型人才也將更好地服務(wù)企業(yè)，學(xué)校和企業(yè)在人才培養(yǎng)的核心問題上能夠相輔相成，對(duì)于學(xué)校專業(yè)建設(shè)和企業(yè)發(fā)展是雙贏的局面。一體化教學(xué)案例設(shè)計(jì)要求理論知識(shí)聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)思路，把生產(chǎn)中的知識(shí)和技術(shù)轉(zhuǎn)化為案例的豐富內(nèi)涵，為此就要求加強(qiáng)學(xué)?；?qū)I(yè)與企業(yè)間的交流合作，扎實(shí)推進(jìn)校企人才聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制的探究，深度激發(fā)校企之間的合作活力，這也很好地解決了上文中提到的 “客體”的問題。

2.3 有利于提升師資隊(duì)伍的教學(xué)水平

優(yōu)質(zhì)的一體化教學(xué)案例設(shè)計(jì)離不開教師隊(duì)伍的交流合作。首先，通過一體化教學(xué)案例設(shè)計(jì)研究，能夠很好地將專業(yè)課程教師凝聚在一起，更容易集思廣益，把優(yōu)質(zhì)的教學(xué)思路和教學(xué)方法融入到案例中，從而提升教學(xué)質(zhì)量。其次，教師在交流探討中更容易激發(fā)自身創(chuàng)造性思維，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和課堂組織實(shí)施開展得更具創(chuàng)造性和實(shí)效性。最后，一體化教學(xué)案例設(shè)計(jì)研究能夠提升專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的整體專業(yè)素養(yǎng)，教師之間的溝通交流也是相互學(xué)習(xí)、進(jìn)步的過程[5]，在充分的交流討論中豐富教師自身的專業(yè)知識(shí)，拓展學(xué)科視野，增強(qiáng)專業(yè)綜合素養(yǎng)。

2.4 有利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

在教學(xué)過程中采用一體化教學(xué)案例，使得課堂教學(xué)不僅僅局限于 “教、學(xué)、做”的固定循環(huán)套路。因?yàn)榘咐腥诤狭藢I(yè)的多課程知識(shí)內(nèi)容，所以一體化教學(xué)案例的應(yīng)用能夠讓教師以更加寬廣的專業(yè)視野啟迪學(xué)生，用類似于 “思維導(dǎo)圖”的方式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)體系進(jìn)行構(gòu)建。一體化教學(xué)案例更加注重學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)理解能力的培養(yǎng)，在人才培養(yǎng)模式上具有較大的實(shí)踐創(chuàng)新。

3 一體化教學(xué)案例設(shè)計(jì)路徑探究

3.1 重塑專業(yè)知識(shí)體系

由于一體化教學(xué)案例的本質(zhì)特征在于案例本身對(duì)于專業(yè)知識(shí)內(nèi)容的容納量，因此在案例開發(fā)路徑方面需要追本溯源。首先，要梳理各專業(yè)核心課程的知識(shí)內(nèi)容，繪制知識(shí)結(jié)構(gòu)框架圖，在知識(shí)結(jié)構(gòu)框架中提取重要知識(shí)點(diǎn)，歸納分類；其次，通過比對(duì)分析不同課程間的相近或相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行不同課程間知識(shí)點(diǎn)的整合重塑；再次，根據(jù)產(chǎn)品加工制造的生產(chǎn)實(shí)際情況，梳理重塑后不同類別知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，根據(jù)內(nèi)在邏輯關(guān)系把知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)成邏輯化、一體化的知識(shí)點(diǎn)，并據(jù)此分別設(shè)計(jì)案例要素；最后，將不同的要素科學(xué)整合，形成最終的案例模型。

3.2 積極落實(shí)課程教法改革

數(shù)控技術(shù)專業(yè)作為傳統(tǒng)的職業(yè)教育專業(yè)，專業(yè)建設(shè)雖經(jīng)過多年發(fā)展和改革，但授課方式方法相對(duì)來說較為陳舊。例如，制圖識(shí)圖類的課程仍然以傳統(tǒng)課堂講授為主，是 “填鴨式”的老方法，學(xué)生無法直觀感受工程圖紙?jiān)诩庸ぶ圃?、檢驗(yàn)檢測、安裝配合中的實(shí)際應(yīng)用。新時(shí)代職業(yè)教育要求學(xué)生具有更多的沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，一體化教學(xué)案例能夠很好地滿足這一要求，這就要求對(duì)專業(yè)課程教學(xué)實(shí)施進(jìn)行深入改革，這對(duì)任課教師尤其是老教師來說是較大挑戰(zhàn)，需要多方出臺(tái)切實(shí)可行的改革實(shí)施方案[6]，把一體化教學(xué)案例落實(shí)到教學(xué)課堂。

3.3 加強(qiáng)校企協(xié)同育人合作

職業(yè)教育離不開校企合作，數(shù)控技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)更加離不開校企合作。通過校企合作的方式建立校企人才聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制，促進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)知識(shí)向職業(yè)教育流通，這有助于高質(zhì)量復(fù)合型人才的培養(yǎng)，讓人才具備更好地服務(wù)社會(huì)的業(yè)務(wù)能力。在具體實(shí)施上，可以通過成立校企人才培養(yǎng)工作站，聘請(qǐng)企業(yè)一線技術(shù)能手、業(yè)務(wù)骨干、匠人能人等技術(shù)群體，聯(lián)合專業(yè)教師骨干開發(fā)、打磨、提升一體化教學(xué)案例，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)資源庫，推進(jìn)一體化教學(xué)資源建設(shè)。

4 采用一體化教學(xué)案例的專業(yè)課程建設(shè)

以數(shù)控技術(shù)專業(yè)為例，探討設(shè)計(jì)零件設(shè)計(jì)與加工類核心課程的一體化教學(xué)案例，為專業(yè)課程建設(shè)提供參考。

1）識(shí)圖與制圖課程。要求學(xué)生能夠正確讀懂圖紙，能夠?qū)α慵磉_(dá)、尺寸公差、技術(shù)要求等內(nèi)容進(jìn)行技術(shù)分析，能夠利用繪圖工具規(guī)范制圖，涉及制圖規(guī)范、零件結(jié)構(gòu)表達(dá)、尺寸標(biāo)注、形位公差標(biāo)注、工藝要求等知識(shí)點(diǎn)。圖1為軸類零件工程圖樣示意圖。

圖1 軸類零件工程圖樣示意圖

2）零件三維設(shè)計(jì)課程。要求學(xué)生在讀懂圖紙的基礎(chǔ)上，利用三維造型軟件，對(duì)零件進(jìn)行數(shù)字化建模，涉及的知識(shí)點(diǎn)主要是各結(jié)構(gòu)的特征生成方法。圖2為零件的三維造型設(shè)計(jì)示意圖。

圖2 零件的三維造型設(shè)計(jì)示意圖

3）加工工藝類課程。要求學(xué)生在讀懂圖紙的基礎(chǔ)上分析零件結(jié)構(gòu)工藝性，合理編制加工工藝文件，涉及識(shí)圖、毛坯選擇、基準(zhǔn)定位、工藝策略、工序技術(shù)要求、機(jī)床設(shè)備、刀具切削等知識(shí)點(diǎn)。

4）編程加工課程。要求學(xué)生能夠在正確讀懂圖紙的基礎(chǔ)上，依據(jù)加工工藝文件，編寫數(shù)控加工程序，進(jìn)行加工模擬仿真，涉及的知識(shí)點(diǎn)集中在程序編寫規(guī)范、執(zhí)行加工工藝文件、進(jìn)行仿真加工。圖3為零件的仿真加工示意圖。數(shù)控加工程序的部分代碼示例如下。

O0001;

G21 G99;

T0101;

M03 S800;

G00 X42.Z2.;

G71 U1.R1.;

G71 P01 Q02 U0.4 W0.F0.3;

N01 G00 X0.;

G01 Z0.;

G03 X20.Z-10.R10.;

G01 X27.Z-20.;

5）加工操作類課程。要求學(xué)生將零件成品（見圖4）在機(jī)床上加工制造出來，課程教學(xué)主要目的是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)床操作能力和安全生產(chǎn)意識(shí)。

圖3 零件的仿真加工示意圖

圖4 零件成品

5 結(jié)束語

通過具體實(shí)施案例，一體化教學(xué)案例能夠在專業(yè)知識(shí)框架構(gòu)建和課程知識(shí)融通、銜接方面起到關(guān)鍵的紐帶作用，學(xué)生能夠通過一體化教學(xué)案例對(duì)不同課程知識(shí)和技能深入理解領(lǐng)悟，能夠從全局把控知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)，體現(xiàn)出一體化教學(xué)案例在教學(xué)實(shí)踐、高質(zhì)量人才培養(yǎng)方面的巨大優(yōu)勢(shì)。