高職實(shí)踐類(lèi)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

連碧華

(南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211135)

0 引言

數(shù)字化制造時(shí)代，信息化與工業(yè)化的深度融合推動(dòng)著企業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型，發(fā)展智能裝備、建設(shè)數(shù)字化車(chē)間和智能工廠以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)、智能生產(chǎn)正成為制造類(lèi)企業(yè)的新課題。在全新的制造模式下，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、制造技術(shù)與管理技術(shù)的交叉、融合沖擊著高職教育。產(chǎn)品生命周期中數(shù)字化軟件工具的使用不僅帶來(lái)了崗位設(shè)置的變化，也對(duì)崗位人才提出了更高的要求。掌握制造專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)、熟練使用數(shù)字化軟件和數(shù)字化設(shè)備、并會(huì)對(duì)數(shù)字化工廠平臺(tái)實(shí)施生產(chǎn)過(guò)程管控的復(fù)合型技術(shù)技能人才將成為數(shù)字制造時(shí)代企業(yè)發(fā)展不可或缺的部分。那么，如何培養(yǎng)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型所需的機(jī)械制造類(lèi)人才就成為高職院校重點(diǎn)思考且亟待解決的問(wèn)題。面對(duì)中國(guó)制造業(yè)新業(yè)態(tài)，我院在深入分析數(shù)字制造時(shí)代企業(yè)崗位及人才需求特征變化的基礎(chǔ)上，調(diào)整人才培養(yǎng)方案，優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，以課程教學(xué)改革為著力點(diǎn)，探索課程育人新模式，力爭(zhēng)為企業(yè)培養(yǎng)具備較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的一線人才[1-2]。下面以數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)核心課程“典型零件數(shù)控銑削工藝與編程”為例，進(jìn)行數(shù)字化制造模式下的專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面的探索與實(shí)踐。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題

不論是傳統(tǒng)制造還是數(shù)字化制造，零件的工藝與編程依然是產(chǎn)品加工的關(guān)鍵。數(shù)字化制造模式下的工藝與編程由于加入了數(shù)字化元素而賦予了新的內(nèi)涵，但目前“典型零件數(shù)控銑削工藝與編程”課程存在以下問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生能力的發(fā)展。

a)課程教學(xué)內(nèi)容寬泛，實(shí)用性不強(qiáng)

“典型零件數(shù)控銑削工藝與編程”課程將工藝知識(shí)、編程知識(shí)及職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)會(huì)知識(shí)融入到各教學(xué)項(xiàng)目中，形成課程教學(xué)內(nèi)容體系，但該體系存在以下的問(wèn)題：1) 沒(méi)有針對(duì)能力培養(yǎng)設(shè)計(jì)遞進(jìn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)情境，只是簡(jiǎn)單地將知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)融入教學(xué)項(xiàng)目；2) 沒(méi)有抓住企業(yè)產(chǎn)品制造工藝與編程要點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容寬泛；3) 缺乏數(shù)字化工藝、數(shù)字化制造數(shù)據(jù)協(xié)同管理等數(shù)字化制造元素。

b)課程教學(xué)脫離現(xiàn)代企業(yè)工作需要

課程教學(xué)采取了項(xiàng)目教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等教學(xué)法，教學(xué)過(guò)程按照手工下發(fā)任務(wù)單，由教師分析、學(xué)生手工完成工藝文件和程序單，并應(yīng)用仿真軟件檢驗(yàn)程序方式開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)過(guò)程貼近傳統(tǒng)企業(yè)工作過(guò)程，但在數(shù)字化制造模式下，圖樣、工藝文件、程序等都是以數(shù)字形式存在，所有數(shù)據(jù)都與數(shù)字化管理平臺(tái)相互關(guān)聯(lián)。因此，傳統(tǒng)課程教學(xué)模式已不能滿足現(xiàn)代企業(yè)工作需要。

c)課程教學(xué)手段陳舊，信息化水平低

在課程教學(xué)中，主要借助仿真軟件、多媒體課件等開(kāi)展教與學(xué)的活動(dòng)，雖然理、實(shí)結(jié)合的教學(xué)手段有效地培養(yǎng)了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力，但信息化時(shí)代，通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等數(shù)字技術(shù)與制造裝備的融合，數(shù)字化工廠的產(chǎn)生，使得企業(yè)一線需要大量掌握專(zhuān)業(yè)技術(shù)技能、了解并掌握數(shù)字化系統(tǒng)應(yīng)用的復(fù)合型人才，而目前課程實(shí)踐教學(xué)僅限于仿真軟件和單純的數(shù)控設(shè)備，教學(xué)手段陳舊、信息化水平低，無(wú)法滿足學(xué)生信息技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)的需求。

2 課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)著企業(yè)的發(fā)展，在數(shù)字化制造模式下，企業(yè)所需要的是懂?dāng)?shù)字技術(shù)、會(huì)應(yīng)用數(shù)字化平臺(tái)、能進(jìn)行數(shù)字化生產(chǎn)管理的具有一定創(chuàng)新能力的人才，因此必須對(duì)“典型零件數(shù)控銑削工藝與編程”課程進(jìn)行改革創(chuàng)新，以培養(yǎng)學(xué)生工藝、編程基本能力、數(shù)字化軟件應(yīng)用、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)使用及創(chuàng)新發(fā)展能力為出發(fā)點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)平臺(tái)等方面入手，改革現(xiàn)有的課程體系和教學(xué)方式，探索并實(shí)踐課程育人的教育教學(xué)新模式。

1) 以項(xiàng)目教學(xué)法教育理念為指導(dǎo)，開(kāi)發(fā)新的課程教學(xué)內(nèi)容

項(xiàng)目是企業(yè)員工為創(chuàng)造獨(dú)特產(chǎn)品、服務(wù)等而開(kāi)展的一系列復(fù)雜并相互關(guān)聯(lián)的活動(dòng)，有其明確的目標(biāo)和目的。在職業(yè)教育中，為培養(yǎng)與企業(yè)要求相匹配的應(yīng)用型技術(shù)技能人才，應(yīng)采取項(xiàng)目教學(xué)法[3]。新課程的課程體系和教學(xué)內(nèi)容開(kāi)發(fā)借鑒德國(guó)“項(xiàng)目教學(xué)法”思想，在崗位工作任務(wù)、能力需求分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案的目標(biāo)，首先把課程的學(xué)習(xí)領(lǐng)域劃分成若干個(gè)具體的項(xiàng)目情境，每個(gè)學(xué)習(xí)情境按照行動(dòng)導(dǎo)向活動(dòng)與活動(dòng)之間的關(guān)系設(shè)計(jì)了若干個(gè)工作任務(wù)；其次，按照工作需要選擇與每個(gè)工作任務(wù)相應(yīng)的基本知識(shí)及技能，對(duì)照本課程的知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)及能力要求，對(duì)各任務(wù)需涵蓋的知識(shí)點(diǎn)、能力點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充和完善，從而確定了課程的教學(xué)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上根據(jù)工作過(guò)程需要安排各任務(wù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的先后順序，做到課程體系結(jié)構(gòu)知識(shí)有層次、能力有梯度；再次，參照企業(yè)實(shí)例選取項(xiàng)目情境案例，將教學(xué)轉(zhuǎn)化為情境任務(wù)基本載體，依據(jù)任務(wù)實(shí)現(xiàn)的理論知識(shí)和技能設(shè)計(jì)并優(yōu)化各情境任務(wù)教學(xué)載體，構(gòu)建并形成賦予課程教學(xué)內(nèi)容的任務(wù)零件體；最后，分析數(shù)字化制造模式下各環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性及所采用的數(shù)字化軟件，按照數(shù)字化軟件在課程教學(xué)中的不同用途，將其引入到項(xiàng)目任務(wù)教學(xué)內(nèi)容中，設(shè)計(jì)出基于數(shù)字化工廠平臺(tái)、體現(xiàn)數(shù)字制造時(shí)代特性的課程教學(xué)體系。圖1為課程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程圖。

圖1 課程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程

2) 以數(shù)字化制造流程為行動(dòng)導(dǎo)向，改革課程教學(xué)模式[4]

以完成項(xiàng)目任務(wù)為目標(biāo)而開(kāi)展的一系列基于工作實(shí)際的活動(dòng)被人們稱(chēng)為行動(dòng)導(dǎo)向。在機(jī)械產(chǎn)品制造類(lèi)課程中采用基于工作過(guò)程行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法，通過(guò)任務(wù)的開(kāi)展驅(qū)動(dòng)學(xué)生的行為活動(dòng)，讓學(xué)生在活動(dòng)中了解制造過(guò)程，模擬工藝知識(shí)、制造知識(shí)的應(yīng)用，在實(shí)踐中獲得對(duì)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而獲得知識(shí)，并在學(xué)會(huì)知識(shí)和技能后指導(dǎo)下一個(gè)任務(wù)開(kāi)展。如此循環(huán)，通過(guò)一個(gè)個(gè)任務(wù)活動(dòng)的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，逐步積累有用的知識(shí)，提高其動(dòng)手能力，繼而能轉(zhuǎn)化為制造能力并獲取相應(yīng)的生產(chǎn)技能。同時(shí)，在任務(wù)實(shí)施過(guò)程中通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及自主學(xué)習(xí)、溝通、協(xié)作等素養(yǎng)，從而提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

本課程面向企業(yè)機(jī)械產(chǎn)品加工流程，以企業(yè)產(chǎn)品主要生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程：工藝—編程—加工為基礎(chǔ)，通過(guò)分析機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)活動(dòng)內(nèi)容及活動(dòng)與活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)性，設(shè)計(jì)了本課程基于機(jī)械零件制造工作過(guò)程的以工藝、編程、仿真加工等活動(dòng)為導(dǎo)向的行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)過(guò)程(圖2)，應(yīng)用于每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)中。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)過(guò)程中，各任務(wù)的教學(xué)內(nèi)容、所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)不同，教學(xué)方法也不盡相同。本課程在創(chuàng)新課程教學(xué)過(guò)程模式的同時(shí)為各任務(wù)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的教學(xué)方法(表1)，并具體應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中：通過(guò)單項(xiàng)任務(wù)仿真教學(xué)等方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)任務(wù)實(shí)施的行動(dòng)導(dǎo)向過(guò)程與方法、學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的技能；通過(guò)綜合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的方法，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)和應(yīng)用知識(shí)與技能，獨(dú)立或成小組在數(shù)字化工廠的機(jī)房、車(chē)間場(chǎng)所開(kāi)展任務(wù)活動(dòng)，完整體驗(yàn)與企業(yè)工作環(huán)境、工作任務(wù)相匹配的生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程，獲取專(zhuān)業(yè)能力、方法，取得實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)和相應(yīng)的數(shù)字化生產(chǎn)技能。

圖2 課程教學(xué)過(guò)程

表1 課程教學(xué)方法設(shè)計(jì)

3)創(chuàng)設(shè)數(shù)字化工廠準(zhǔn)職業(yè)環(huán)境，改革課程教學(xué)手段

隨著CAD、CAM、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃)及PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)等軟件在數(shù)字化企業(yè)中的普及應(yīng)用，“典型零件數(shù)控銑削工藝與編程”課程教學(xué)除培養(yǎng)學(xué)生工藝分析與編程能力外，還要讓學(xué)生掌握CAPP、PDM及數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)管理軟件的應(yīng)用。學(xué)院適應(yīng)制造業(yè)發(fā)展需要，建設(shè)了集數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造及數(shù)字化管理功能于一體的數(shù)字化工廠[5]，創(chuàng)造數(shù)字化企業(yè)的準(zhǔn)職業(yè)環(huán)境，教學(xué)過(guò)程通過(guò)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布任務(wù)、從數(shù)據(jù)庫(kù)提取零件模型的方式代替手工下發(fā)任務(wù)單和圖樣，應(yīng)用CAPP軟件生成數(shù)字工藝替代手工編寫(xiě)工藝，通過(guò)CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC管理平臺(tái)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)之間的協(xié)同管理取代傳統(tǒng)紙質(zhì)數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程數(shù)字化。

4) 以崗位能力培養(yǎng)、素質(zhì)養(yǎng)成為核心，構(gòu)建基于“行動(dòng)導(dǎo)向”課程評(píng)價(jià)體系

課程育人核心目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生具備專(zhuān)業(yè)崗位職業(yè)能力和綜合素質(zhì)，建立與目標(biāo)相一致的考核評(píng)價(jià)體系不僅能引導(dǎo)學(xué)生主體的學(xué)習(xí)活動(dòng)，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，而且還有利于教師監(jiān)控教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的變化，及時(shí)調(diào)整教學(xué)組織以糾正目標(biāo)偏差?！暗湫土慵?shù)控銑削工藝與編程”不僅是一門(mén)基于工作過(guò)程行動(dòng)導(dǎo)向的崗位方向課程，其課程考核評(píng)價(jià)除了體現(xiàn)對(duì)學(xué)生零件工藝分析能力、編程與加工調(diào)試能力、分析問(wèn)題并動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題能力以及數(shù)字化平臺(tái)使用能力的評(píng)價(jià)外，還注重對(duì)學(xué)生職業(yè)道德、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及批判性思維與創(chuàng)新等職業(yè)素養(yǎng)的評(píng)價(jià)。以上述要素為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以過(guò)程性考核和成果展現(xiàn)為主要形式，依據(jù)學(xué)習(xí)情境培養(yǎng)目標(biāo)的不同，分別設(shè)置了不同的占比，并構(gòu)建了以學(xué)生為主體、以能力和素養(yǎng)為核心，基于行動(dòng)導(dǎo)向的多元化考核評(píng)價(jià)體系[6-7]，課程考核評(píng)價(jià)具體見(jiàn)表2。在課程教學(xué)實(shí)踐中采用該考核評(píng)價(jià)體系，學(xué)生能夠參照評(píng)價(jià)表中行動(dòng)導(dǎo)向指南開(kāi)展任務(wù)，根據(jù)任務(wù)需要進(jìn)行資訊、學(xué)習(xí)和行動(dòng)，有效地解決了以往學(xué)生不知如何開(kāi)展任務(wù)的問(wèn)題，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)起到了指引作用。教師借助評(píng)價(jià)體系指標(biāo)可以直觀地了解學(xué)生學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)和前面任務(wù)環(huán)節(jié)相同指標(biāo)比對(duì)中能清楚地知道課程難度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，有利于教師有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)糾正和改進(jìn)，從而促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

表2 課程考核評(píng)價(jià)表

5)課程教學(xué)實(shí)例

以綜合項(xiàng)目——墊板零件工藝與編程為例，基于數(shù)字化工廠云平臺(tái)的教與學(xué)過(guò)程：在數(shù)字化工廠云平臺(tái)上由教師下發(fā)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)，采取啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)方法，師生共同分析項(xiàng)目任務(wù)內(nèi)容，分析任務(wù)實(shí)施工作思路；教師示范從云平臺(tái)提取零件三維數(shù)字化模型，學(xué)生模仿并調(diào)出零件模型，在線分析零件特征，獲取零件幾何信息、技術(shù)指標(biāo)等；在教師知識(shí)傳授、指導(dǎo)下，學(xué)生學(xué)習(xí)工藝知識(shí)并對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，制定零件機(jī)械加工工藝過(guò)程及數(shù)控加工工序內(nèi)容，應(yīng)用CAPP軟件制作數(shù)字化工藝文件并傳送至云數(shù)據(jù)庫(kù)；學(xué)習(xí)編程知識(shí)，按工藝編寫(xiě)數(shù)控加工程序，使用仿真軟件檢驗(yàn)加工程序，將準(zhǔn)確的數(shù)控代碼推送至數(shù)字化工廠云數(shù)據(jù)庫(kù)；在CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC管理軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工藝、數(shù)字化制造數(shù)據(jù)協(xié)同管理，借助通信軟件將制造數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)控設(shè)備，控制設(shè)備完成零件的試加工；反饋制造信息(如質(zhì)量信息等)至CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC管理平臺(tái)，修改并完善項(xiàng)目任務(wù)過(guò)程信息并實(shí)施入庫(kù)管理。

3 結(jié)語(yǔ)

以數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)核心課程——“典型零件數(shù)控銑削工藝與編程”為例，分析傳統(tǒng)課程教學(xué)存在的問(wèn)題，從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)組織與教學(xué)策略等方面進(jìn)行了教學(xué)探索。選擇數(shù)控專(zhuān)業(yè)2017級(jí)、2018級(jí)共3個(gè)班實(shí)施課程教學(xué)改革，經(jīng)后續(xù)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程——典型零件數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造課程教學(xué)反饋得知，3個(gè)班學(xué)生能夠綜合應(yīng)用本門(mén)課程所學(xué)的知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題，其數(shù)字化平臺(tái)使用能力大大強(qiáng)于其他班級(jí)學(xué)生。實(shí)踐證明，課程教學(xué)改革成效顯著，其思路和方法可為實(shí)踐類(lèi)課程的教學(xué)改革提供參考和借鑒。