基于智慧理念的《工裝夾具設(shè)計(jì)》 研究

劉志偉， 王 軍， 舒雨鋒， 張良超， 張偉文

（1.東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣東東莞 523808； 2.廣東大族粵銘激光集團(tuán)股份有限公司， 廣東東莞 523808；3. 廣東省紡織行業(yè)智能檢測（東職）工程技術(shù)研究中心， 廣東東莞 523808）

0 引言

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式打破了學(xué)習(xí)在時(shí)間和空間上的限制，學(xué)習(xí)方式越來越多樣化，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。 “互聯(lián)網(wǎng)+教育”智慧課堂使得學(xué)生的學(xué)習(xí)更加人性化、現(xiàn)代化。 隨著智能移動(dòng)設(shè)備的普及應(yīng)用，通過智能軟件學(xué)習(xí)等越來越普遍，智能移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用提供了新的學(xué)習(xí)思路，國內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)智慧課堂進(jìn)行研究改革[1-2]。

工裝夾具設(shè)計(jì)涉及到不種類型的數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工工藝的規(guī)劃、定位原理和夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，其知識(shí)點(diǎn)非常多，很多內(nèi)容非常抽象，實(shí)踐性強(qiáng)，這無形中增加了工藝規(guī)劃技術(shù)人員的培養(yǎng)的難度。 而高職院校的學(xué)生在理解抽象概念和系統(tǒng)思維時(shí)往往比較費(fèi)勁， 這給《工裝夾具設(shè)計(jì)》課程教學(xué)增加了極大的難度。 通過智慧教學(xué)的教學(xué)模式， 充分利用學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)系統(tǒng)和手機(jī)終端等信息工具，改變課堂教學(xué)的模式，做到以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，做到模塊化教學(xué)與個(gè)性化培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合，起到提高教學(xué)質(zhì)量的作用，符合《中國教育現(xiàn)代化2035》 提出的要加快信息化時(shí)代教育變革文件精神要求[3]。

1 《工裝夾具設(shè)計(jì)》課程存在問題分析

1.1 課程教學(xué)和與教學(xué)信息平臺(tái)的銜接性不足

教學(xué)信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)更新不實(shí)時(shí)， 未能很好發(fā)揮信息平臺(tái)的作用。 目前《工裝夾具設(shè)計(jì)》已完成案例制作和基于工作過程的教學(xué)資料設(shè)計(jì)， 上課時(shí)以項(xiàng)目任務(wù)的形式開展教學(xué)，學(xué)生在課前接收任務(wù)和引導(dǎo)文，先自行學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，課堂上在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生完成項(xiàng)目的內(nèi)容，但教學(xué)過程資料發(fā)放、問卷調(diào)查、提交作業(yè)等環(huán)節(jié)未能全部在教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行， 以致很難形成完整的數(shù)據(jù)，不利于教學(xué)過程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，目前教學(xué)平臺(tái)上的課程資料只是充當(dāng)資料庫的功能， 缺少學(xué)生學(xué)習(xí)過程的記錄信息。

1.2 題庫和素材庫等課程資料模塊化和細(xì)化程度不足

對(duì)學(xué)生的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)情況掌握不夠， 難以對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化引導(dǎo)。在本校教學(xué)平臺(tái)上，已經(jīng)完成基于工作過程的《工裝夾具設(shè)計(jì)》資料設(shè)計(jì)，學(xué)生可以在平臺(tái)上進(jìn)行學(xué)習(xí)和下載學(xué)習(xí)資料。題庫和素材庫等課程資料比較多樣，未能把知識(shí)和技能模塊化，并且教學(xué)信息未能及時(shí)更新，不能實(shí)時(shí)跟進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，如果想做到以學(xué)生為中心，因材施教地教學(xué)，應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的實(shí)習(xí)情況，并予以學(xué)習(xí)的建議，對(duì)缺乏的知識(shí)技能進(jìn)行補(bǔ)充。由于課程內(nèi)容比較抽象，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力參差不齊，部分學(xué)生不清楚是否已達(dá)到引導(dǎo)文知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)要求， 往往在完成項(xiàng)目的過程中出現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)短缺的現(xiàn)象， 設(shè)計(jì)的工裝夾具作品達(dá)不到可使用的效果。

因此， 在我國強(qiáng)調(diào)利用現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；逃c個(gè)性化培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合的要求下，對(duì)《工裝夾具設(shè)計(jì)》的教學(xué)改革是非常有必要的。

2 課程的策略研究

2.1 課堂智能化

國內(nèi)高職院校大都意識(shí)到《工裝夾具設(shè)計(jì)》在智能制造應(yīng)用中的重要性，并開設(shè)了該課程。 但在教學(xué)模式上，大多數(shù)高職院校采用理論教學(xué)為主的教學(xué)模式。 在相同的教學(xué)目標(biāo)要求下， 通過面對(duì)面的課堂教學(xué)完成知識(shí)的傳遞，表現(xiàn)出統(tǒng)一的教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評(píng)價(jià)。 課堂中憑教師經(jīng)驗(yàn)判斷學(xué)情以至于教學(xué)針對(duì)性、 精準(zhǔn)性不強(qiáng)，過于注重知識(shí)傳授，能力素養(yǎng)和個(gè)性化發(fā)展受限等，有些院校制作了一些夾具的案例，增加了一些教學(xué)素材。然而，該門課程的工程應(yīng)用性很強(qiáng)，內(nèi)容抽象，難點(diǎn)較多，而高職院校的學(xué)生在理解抽象概念和系統(tǒng)思維時(shí)往往比較費(fèi)勁，這給完成該課程的教學(xué)任務(wù)增加了極大的難度。

“互聯(lián)網(wǎng)+教育” 模式打破了學(xué)生學(xué)習(xí)在時(shí)間和空間上的限制，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式多樣，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)。將課程教學(xué)信息和與教學(xué)信息平臺(tái)信息有機(jī)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)有效銜接， 可以解決教學(xué)信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)更新不實(shí)時(shí)等問題[4]。 “互聯(lián)網(wǎng)+教育”智慧課堂學(xué)習(xí)使得學(xué)生的學(xué)習(xí)更加人性化、現(xiàn)代化，智能移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用提供了新的學(xué)習(xí)思路。

2.2 信息化教學(xué)平臺(tái)的使用

近年來， 很多學(xué)校在大力推進(jìn)精品在線開放課程的建設(shè)和應(yīng)用，有很多院校采用“學(xué)習(xí)通”和“雨課堂”等信息化教學(xué)平臺(tái)，提供了非常好的教學(xué)平臺(tái)。有些院校根據(jù)精品在線開放課設(shè)計(jì)了線上和線下相結(jié)合的教學(xué)模式，但整個(gè)教學(xué)實(shí)施過程比較固定， 很難實(shí)時(shí)地了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況調(diào)整教學(xué)活動(dòng)，沒有做到因材施教。 有些院校借助精品課程的資源和學(xué)習(xí)平臺(tái)努力實(shí)現(xiàn) “翻轉(zhuǎn)課堂”， 但對(duì)于非常抽象的專業(yè)課，如《工裝夾具設(shè)計(jì)》等綜合設(shè)計(jì)課程，往往出現(xiàn)學(xué)生知識(shí)掌握不足導(dǎo)致在完成項(xiàng)目時(shí)無從入手的問題， 教學(xué)的效果并不理想。

2.3 課堂形式多樣化

基于混合式教學(xué)模式，采用線上和線下有機(jī)結(jié)合，以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)來開展教學(xué)，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，內(nèi)化學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，激發(fā)了學(xué)生的興趣；采用小組協(xié)作形式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，解決學(xué)生基礎(chǔ)和積極性參差不齊的缺陷，鼓勵(lì)了很多不愛學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)差的學(xué)生參與課堂。 互動(dòng)、對(duì)比教學(xué)潛移默化引入新內(nèi)容開放式教學(xué)的目的是為學(xué)生創(chuàng)造參與的機(jī)會(huì)，并使學(xué)生在參與的過程中得到提高。以課程教學(xué)為例，在課堂教學(xué)過程中，我們改變了傳統(tǒng)的知識(shí)遞增型教學(xué)模式，使用翻轉(zhuǎn)課堂的形式嘗試了探討式項(xiàng)目教學(xué)，通過互動(dòng)對(duì)比實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

關(guān)于“工匠精神”的培養(yǎng)，采用潛移默化的方式，強(qiáng)調(diào)夾具設(shè)計(jì)的規(guī)范化，工作過程標(biāo)準(zhǔn)化，讓學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，對(duì)工作盡心盡責(zé)的良好職業(yè)素養(yǎng)。分析企業(yè)常見的零件加工廢品產(chǎn)生的原因， 教學(xué)時(shí)強(qiáng)調(diào)夾具設(shè)計(jì)的合理性，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣。在項(xiàng)目引入過程，可以增加具有正能量的素材，比如增加中央電視臺(tái)特別節(jié)目“大國重器”第一季和第二季等素材。 開闊學(xué)生的視野，增加民族自豪感，喚起學(xué)生的立志欲望。

3 基于智慧教學(xué)的課程改革

3.1 教學(xué)設(shè)計(jì)和過程重構(gòu)

《工裝夾具設(shè)計(jì)》課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生最終完成工裝夾具設(shè)計(jì)的方案， 強(qiáng)調(diào)定位和夾緊等部件的設(shè)計(jì)結(jié)果， 整個(gè)教學(xué)過程更應(yīng)該以學(xué)生為主體展開教學(xué)， 調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。教學(xué)過程分成3個(gè)環(huán)節(jié)：課前、課中和課后，如圖1 所示，在3 個(gè)環(huán)節(jié)中結(jié)合教學(xué)過程的數(shù)據(jù)分析，為教師精準(zhǔn)教學(xué)提供實(shí)時(shí)的信息，改變教學(xué)的進(jìn)度， 調(diào)節(jié)重難點(diǎn)學(xué)習(xí)的策略，以實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)中教與學(xué)的有效結(jié)合。

圖1 教學(xué)過程

課前環(huán)節(jié)，借助教學(xué)平臺(tái)教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和查看學(xué)生學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，布置任務(wù)單，推送課程學(xué)習(xí)資源，并發(fā)起問卷、討論等活動(dòng)；學(xué)生登錄平臺(tái)，領(lǐng)取任務(wù)單，學(xué)習(xí)教師發(fā)布的教學(xué)內(nèi)容，預(yù)習(xí)新課新知，完成相關(guān)作業(yè)任務(wù)。

課中環(huán)節(jié)，組織學(xué)生通過移動(dòng)端進(jìn)行學(xué)習(xí)診斷，通過教學(xué)平臺(tái)教師可以實(shí)時(shí)得到學(xué)生的診斷結(jié)果， 對(duì)于完成《工裝夾具設(shè)計(jì)》任務(wù)所需要的重難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行針對(duì)性講解和答疑， 讓教學(xué)活動(dòng)圍繞知識(shí)技能點(diǎn)的掌握進(jìn)度來展開，課堂結(jié)束后，再通過移動(dòng)端進(jìn)行知識(shí)和技能點(diǎn)進(jìn)行考核，實(shí)時(shí)反饋課堂的學(xué)習(xí)情況，借助教學(xué)平臺(tái)把學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，給教學(xué)反思提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

課后環(huán)節(jié)， 學(xué)生通過教學(xué)平臺(tái)看到自已的知識(shí)技能樹情況， 對(duì)沒掌握的知識(shí)技能點(diǎn)按照指引方案進(jìn)行補(bǔ)充學(xué)習(xí)，及時(shí)把未達(dá)到教學(xué)要求的知識(shí)技能補(bǔ)充完整。教師對(duì)借助教學(xué)平臺(tái)及時(shí)準(zhǔn)確了解每個(gè)學(xué)生對(duì)各知識(shí)模塊的掌握情況，對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行反思、總結(jié)，并對(duì)下一個(gè)任務(wù)內(nèi)容做準(zhǔn)備。

3.2 優(yōu)化診斷測評(píng)環(huán)節(jié)

智慧教學(xué)的評(píng)價(jià)平臺(tái)采用了在線學(xué)習(xí)自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。學(xué)生不僅可以即時(shí)收到評(píng)價(jià)信息，而且可以通過學(xué)生的相互評(píng)價(jià)來評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，從而鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)。開放式的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)也為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)良好的交流平臺(tái)[5-6]。

根據(jù)《工裝夾具設(shè)計(jì)》課程的知識(shí)技能等要求，設(shè)計(jì)好知識(shí)技能樹，把知識(shí)技能點(diǎn)分“困難”、“中等”和“簡單”三個(gè)級(jí)別，考核結(jié)果按“熟悉”、“一般”、“不熟練”三個(gè)評(píng)價(jià)級(jí)別評(píng)定。設(shè)計(jì)診斷知識(shí)技能樹根據(jù)課前、課中和課后三個(gè)環(huán)節(jié)的測評(píng)需求，設(shè)計(jì)好相應(yīng)的題目。根據(jù)學(xué)生獲得的不同評(píng)價(jià)級(jí)別，設(shè)定對(duì)應(yīng)的補(bǔ)救方案。教師通過對(duì)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)全過程監(jiān)控并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)， 能充分掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)程度和個(gè)性特征； 教師根據(jù)不同的考核結(jié)果調(diào)整課堂上的教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)重難點(diǎn)，同時(shí)，學(xué)生根據(jù)補(bǔ)救方案在課后自行補(bǔ)充知識(shí)技能點(diǎn)。 建立學(xué)生個(gè)人學(xué)習(xí)檔案，管理學(xué)生的診斷數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)作品和溝通信息，對(duì)學(xué)生的錯(cuò)題進(jìn)行提示， 學(xué)生可以充分了解自身的學(xué)習(xí)情況，教師可以實(shí)時(shí)查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況調(diào)整教學(xué)活動(dòng)以達(dá)到精確教學(xué)的目標(biāo)。

3.3 補(bǔ)救策略設(shè)計(jì)和素材制作

根據(jù)數(shù)控技術(shù)專業(yè)相關(guān)就業(yè)崗位的職業(yè)技能要求，對(duì)《工裝夾具設(shè)計(jì)》課程的知識(shí)技能作了梳理，對(duì)該課程的知識(shí)技能點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化，分成不同的難度級(jí)別，多層次的知識(shí)結(jié)構(gòu)，由淺入深地分步式地讓學(xué)生掌握。對(duì)應(yīng)不同的難度級(jí)別和學(xué)生的評(píng)價(jià)級(jí)別，設(shè)計(jì)補(bǔ)救策略，對(duì)應(yīng)的教學(xué)素材庫，包括圖片、動(dòng)畫、視頻等素材，讓學(xué)生有目標(biāo)地學(xué)習(xí)補(bǔ)救。與以往的網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)不同，本課程的素材傾向于將教學(xué)內(nèi)容細(xì)化為1～10 個(gè)，一方面方便學(xué)習(xí)者在非正式場合學(xué)習(xí)；另一方面，學(xué)習(xí)者只有在掌握了一定的課程內(nèi)容后才能繼續(xù)學(xué)習(xí)。 這種基于任務(wù)的學(xué)習(xí)方法可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，并將學(xué)習(xí)過程還給學(xué)習(xí)者。

3.4 課程的題庫設(shè)計(jì)與制作

根據(jù)課程的知識(shí)技能樹的要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的題庫，用于學(xué)習(xí)課前診斷、課中學(xué)習(xí)和課后強(qiáng)化環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)。題庫評(píng)價(jià)要作為學(xué)生對(duì)知識(shí)技能點(diǎn)掌握的重要反饋渠道之一，設(shè)計(jì)的題目要科學(xué)，能準(zhǔn)確地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)技能的掌握情況。題庫評(píng)價(jià)結(jié)果要與補(bǔ)救策略相對(duì)應(yīng)，讓學(xué)生更有針對(duì)性地學(xué)習(xí)。

題庫的設(shè)計(jì)與知識(shí)技能樹相一致， 每個(gè)測試的題目以“夠用”和“實(shí)用”為原則，學(xué)生可以通過移動(dòng)端輕松地訪問和作答， 教師也可以實(shí)時(shí)地查看班級(jí)對(duì)題目的總體完成情況，學(xué)生個(gè)體完成情況。 同時(shí)，對(duì)題庫要進(jìn)行管理和更新，對(duì)于歷年錯(cuò)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成難題庫，教師在教學(xué)過程對(duì)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性講解， 或采用更加容易明白的課程資料展示方式，如動(dòng)畫，語音等方式，協(xié)助學(xué)生對(duì)難點(diǎn)內(nèi)容的掌握。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)有的教學(xué)平臺(tái)功能基礎(chǔ)上， 基于智慧教學(xué)理念，完成《工裝夾具設(shè)計(jì)》課程的總體設(shè)計(jì)，以學(xué)生為中心的智慧教學(xué)各環(huán)節(jié)的教學(xué)資料進(jìn)行分類與完善，對(duì)教學(xué)素材進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，完成知識(shí)技能樹的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。 圍繞著學(xué)生要掌握的課程知識(shí)技能樹，課前、課中和課后所有的教學(xué)活動(dòng)均圍繞知識(shí)和技能目標(biāo)來展開，需要完成各個(gè)環(huán)節(jié)的診斷評(píng)價(jià)題庫設(shè)計(jì)、 學(xué)生個(gè)人檔案管理和建議學(xué)習(xí)的方案，學(xué)習(xí)的案例、作業(yè)庫管理等教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與制作。最后對(duì)《工裝夾具設(shè)計(jì)》課程的課程進(jìn)行實(shí)施，通過課程的實(shí)施，不斷積累課程實(shí)施過程常見的存在問題并進(jìn)行改良。