崗課賽證融通背景下機械產(chǎn)品設計類課程的教學改革與實踐

賴春明， 李 培， 孟少明

（湖南化工職業(yè)技術學院 機電工程學院， 湖南 株洲 412011）

0 引 言

“崗課賽證”綜合育人是指將工作崗位、課程建設與課堂教學、職業(yè)資格證書以及職業(yè)等級證書、職業(yè)技能大賽融為一體的教育教學模式?！皪徴n賽證”綜合育人的新要求首次在2021年全國職業(yè)教育大會上被提出，在后續(xù)國家發(fā)布的《關于推動現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的意見》中也進一步明確要完善“崗課賽證”綜合育人機制，推動職業(yè)教育“按照生產(chǎn)實際和崗位需求設計開發(fā)模塊化、系統(tǒng)化的課程，提升學生實踐能力”?！皪徴n賽證”綜合育人對于強化職業(yè)教育的類型特色、提高職業(yè)教育的適應性與技術含量、推動產(chǎn)教融合與校企合作、提高學生技能學習的興趣與成效都有重要意義[1-4]。多年來，職業(yè)教育界圍繞產(chǎn)教融合、賽教結合、書證融通進行了大量的理論與制度研究以及教育教學實踐，形成了系列完善的制度體系，并獲得了豐富的案例經(jīng)驗，但也仍然存在融合難度大、教學實施困難等問題[5-7]。張慧青等[6]總結“崗課賽證”綜合育人在各要素融合過程中仍然面臨著融合邏輯不明確、融合過程缺乏組織合力、融合結果難以評估等問題，給該模式要求進一步的落地與完善帶來了一定的阻礙。此外，之前的研究更多是探索“崗課賽證”綜合育人宏觀制度體系，或者在專業(yè)課程體系構建、人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新等方面，對于“崗課賽證”綜合育人落實到具體的課程教學實踐較少。

教育部職業(yè)技術教育中心研究所曾天山副所長指出，推進“崗課賽證”綜合育人，就必須推行手腦并用的示范性教學，強調(diào)職業(yè)教育的課堂教學要建立基礎訓練、仿真鍛煉、實際操作層層遞進的能力訓練與培養(yǎng)機制。推廣項目教學、案例教學、情境教學和模塊化教學，綜合運用啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等教學方法，實現(xiàn)從以教師為中心向以學生為中心的教學轉變、從以知識技能為導向向以行動為導向的教學轉變以及從理實分離向理實一體化的教學轉變。王麗新等[7]認為推動“崗課賽證”融通需要關注學生差異，增強融通課程的適應性，并通過加強產(chǎn)教融合，促進融通課程模式的創(chuàng)新。

逆向工程技術在機械產(chǎn)品設計中屬于新技術與新方法，《逆向工程技術與產(chǎn)品設計》課程存在學習內(nèi)容多、學生參與度差、學生技能培養(yǎng)與企業(yè)實際需求脫鉤等問題[8]，為此對《逆向工程技術與產(chǎn)品設計》課程進行了“崗課賽證”綜合育人的教學改革與實踐。借助職教云在線學習平臺以及三維數(shù)字化設計與3D打印仿真實訓教學平臺實現(xiàn)課前、課中與課后的有效銜接和學習全過程的數(shù)據(jù)采集，學生從了解原理、掌握基本操作到學會綜合應用，實現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)的逐步提升，構建了任務驅動、虛實結合、理實一體的教學內(nèi)容體系和教學模式，建設了以學生為中心的教學生態(tài)。

1 教學設計與改革

1.1 重構教學內(nèi)容

“崗”是“崗課賽證”綜合育人的邏輯起點。根據(jù)機械設計與制造類專業(yè)對接的機械設計、產(chǎn)品設計等職業(yè)崗位在產(chǎn)品正逆向建模、產(chǎn)品設計表達、產(chǎn)品優(yōu)化設計以及產(chǎn)品樣機制作等方面的能力要求，按照“崗課賽證”綜合育人的教學模式對課程進行項目化改造，將課程重組為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、逆向建模3個逆向工程技術基本操作項目和1個綜合應用進階項目。綜合應用階段既可以對之前的基本操作進行鞏固提高，又加入了創(chuàng)新設計內(nèi)容，以突出逆向工程技術是為了產(chǎn)品的改進創(chuàng)新，而不是簡單的仿制。每個教學項目包含2個任務，任務設置從簡單到復雜，具體的載體既有日常生活學習中常見的物品、機械制造領域典型的零部件，又有技能競賽的賽題。案例由簡到難，知識結構由淺入深，符合學生的認知規(guī)律。相比于原有基于知識體系的課程結構，項目化改造后的課程內(nèi)容前后更加連貫，學生學習的目的性和積極性更強，逆向工程技術與創(chuàng)新設計課程“崗課賽證”融通模式如圖1所示。

圖1 逆向工程技術與創(chuàng)新設計課程“崗課賽證”融通模式

1.2 系統(tǒng)化制定教學策略

（1）合理確定教學目標。根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程標準，結合增材制造模型設計和機械數(shù)字化設計與制造2個職業(yè)技能等級證書中關于逆向工程技術應用的相關職業(yè)技能要求，確定課程的教學目標如表1所示。

表1 項目內(nèi)容的教學目標

根據(jù)學情分析與教學目標，確定本課程的教學重難點，其中教學重點包括：不同類型掃描儀的特點、操作方法以及注意事項，掃描數(shù)據(jù)的處理方法與技巧，在逆向掃描與建模的基礎上對產(chǎn)品進行改進創(chuàng)新。教學難點為基于逆向工程技術進行產(chǎn)品優(yōu)化與創(chuàng)新設計。

（2）針對性選用教學模式與方法。根據(jù)學情分析與課程內(nèi)容特點，有針對性的選定教學模式與方法，構建了“任務驅動、虛實結合、理實一體”的教學模式，如圖2所示。

圖2 “任務驅動、虛實結合、理實一體”的教學模式

針對學生學習主動性差和課程內(nèi)容特點，采用任務驅動教學法。以鼠標、水槍等作為任務載體，融入逆向工程技術相關的原理、設備操作、注意事項以及典型應用等教學內(nèi)容，提高學生學習的積極性。在具體的任務實施過程中，充分考慮實際崗位的要求與實施流程，根據(jù)不同項目任務的內(nèi)容特點與學習要求，采用不同的環(huán)節(jié)設計。

針對操作實踐教學環(huán)節(jié)“設備類型多數(shù)量少”和“圍觀式教學”的問題，結合學生希望加強團隊協(xié)作的特點，一是采用小組學習，通過組間互換設備和組內(nèi)輪換操作等方式，充分發(fā)揮設備類型多的優(yōu)勢，分組過程中考慮學生在個性特點與學習基礎上的差異，以團隊協(xié)作和互補的方式實現(xiàn)共同進步。二是充分利用三維數(shù)字化設計與3D打印仿真實訓教學平臺，讓學生在線熟悉設備結構、軟件功能以及基本操作步驟，使線下操作更易上手。學生通過角色扮演和游戲化體驗式學習，在平臺中接受任務和完成任務，培養(yǎng)職業(yè)技能。根據(jù)平臺的功能，虛擬平臺實訓，并著重訓練學生了解設備與軟件功能和掌握基本操作流程，而線下實訓則著重培養(yǎng)學生的操作技巧與熟練度以及安全文明素養(yǎng)。

針對課程項目任務部分耗時長，但相關知識技能在前導課程中已經(jīng)完成，引入課前、課中與課后相結合的混合式教學，把前導課程即可完成且比較耗時的任務內(nèi)容安排在課前或課后完成，教師加強對學生在完成課外任務過程中的指導以及結果考核，保障學習效果。

根據(jù)項目內(nèi)容特點布置課程思政點。針對不同的項目內(nèi)容與教學環(huán)節(jié)，發(fā)掘思政元素，將熱愛勞動、安全意識、質(zhì)量意識、環(huán)保意識、工匠精神、團隊精神、創(chuàng)新精神等思政元素分別融入不同教學階段，貫穿教學始終。在基本操作類項目階段，主要培養(yǎng)學生熱愛勞動、安全意識、工匠精神等；在創(chuàng)新設計任務中，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、環(huán)保意識、質(zhì)量意識等。既要根據(jù)教學積累在教學設計中預先設置課程思政案例，也要強調(diào)教師根據(jù)課堂教學情況和時事熱點巧妙嵌入。

2 教學實施與成效

2.1 教學實施

2.1.1 充分做好教學準備

（1）教學資源準備。根據(jù)項目內(nèi)容，收集和錄制關于設備結構與原理、設備與軟件操作方法與步驟等方面的微課視頻以及課程教學所涉及的零部件模型等，同時根據(jù)教師科研實踐、往屆教學中學生的優(yōu)秀作品以及技能競賽試題等不斷更新教學案例。

（2）教學活動準備。根據(jù)教學設計，在職教云、三維數(shù)字化設計與3D打印仿真實訓教學平臺上設置的相關課前、課中和課后的學習任務、學習活動等，設定好活動要求與評分標準。

（3）課程思政案例準備。這主要是指根據(jù)近期的時事熱點，找到與當次課內(nèi)容和素質(zhì)目標比較契合的點，對課程思政案例進行更新或補充，提高課程思政的吸引力和效果。如結合2021年以來高校實驗室頻發(fā)的安全事故對學生強調(diào)設備操作過程中安全意識的重要性，結合2021年12月華為手機新品發(fā)布會與學生討論產(chǎn)品設計過程中繼承與創(chuàng)新的意義等。

2.1.2 任務驅動實施課堂教學

采用任務驅動教學法，利用信息化資源與方法，開展課前、課中、課后相結合的線上線下混合式教學。對于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及逆向建模3個設備與軟件操作類項目，課前學生登陸職教云和三維數(shù)字化設計與3D打印仿真實訓教學平臺完成相關技術原理、設備結構等的學習，并完成對應的理論測試；或者根據(jù)操作示范視頻與零部件模型，完成虛擬仿真實訓，熟悉設備結構與操作步驟等，為線下實操打好基礎。教師查看學生課前學習情況，并歸納學生的問題，對教學側重點進行適當?shù)恼{(diào)整。課中，教師進一步介紹相關原理步驟，并進行示范操作，強調(diào)關鍵技能點并回答課前虛擬實訓過程中學生主要碰到的問題，學生觀看示范操作后分組進行設備或軟件操作，線下的實操主要解決安全細節(jié)與操作技巧等問題。課后，教師在虛擬實訓平臺布置擴展任務，學生通過課后的線上線下實操結合，對相關操作技能進行鞏固和提高。

對于綜合應用項目，如圖3所示。課前教師在線發(fā)布掃描任務或產(chǎn)品創(chuàng)新設計任務，學生初步擬定掃描方案或產(chǎn)品設計草圖，并通過組內(nèi)互評確定小組的最佳方案；課中教師主要介紹創(chuàng)新相關原理技巧，指導學生完成方案的展示，教師點評、組間互評以及修改完善確定每組的最終方案，再由小組協(xié)作完成部件掃描或產(chǎn)品的造型與建模。課后，學生自行打印并裝配好產(chǎn)品進行功能驗證，形成總結反饋至職教云平臺以供各小組相互學習交流。相比于其余項目，該階段教學更加突出學生的主體作用，符合綜合應用與創(chuàng)新設計對學生主觀能動性的要求。

圖3 綜合應用項目的教學實施過程

課后及時總結課堂教學成效，為平行班級和后續(xù)課程的教學設計做支撐。吸納學生優(yōu)秀的設計作品至仿真實訓平臺的作品展示空間，對于特別優(yōu)秀的作品，可以指導學生形成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目或申請相關專利。在日常的設備維護與保養(yǎng)過程中，鼓勵學生利用逆向掃描技術制作相關零部件，進一步提高課程內(nèi)容的實用性。

2.1.3 多維多方實施教學評價

根據(jù)崗位能力要求、職業(yè)技能等級標準以及技能競賽評分標準等，科學設計包含素質(zhì)、知識、能力3個維度，課前、課中、課后3個階段以及項目、任務、子任務3個層次的考核評價指標體系。

借助職教云、三維數(shù)字化設計與3D打印仿真實訓教學平臺等方式，將教學過程數(shù)據(jù)與項目任務最終成果評價相結合，提高客觀評價的占比，使最終評價分數(shù)更合理。職教云可以作為簽到工具、教學資源學習與階段性任務成果提交的平臺，側重考查學生的考勤、對技術原理的掌握以及各階段任務完成的情況；三維數(shù)字化設計與3D打印仿真實訓教學平臺則著重考查學生對設備結構與操作步驟的掌握程度。通過2個在線平臺的使用，可以方便地對學生過程表現(xiàn)進行收集和分析。

在實際評價過程中，采用教師點評、個人自評、組內(nèi)互評、組間互評相結合等方式，加大學生自評與互評的占比，促進學生加強對操作規(guī)范與評分標準的熟悉。在三維數(shù)字化設計與3D打印仿真實訓教學平臺中設置優(yōu)秀設計作品展示空間，發(fā)揮評價的激勵與學習交流功能，促進學生自我管理、主動學習、提高學習效率。結合增材制造模型設計職業(yè)技能等級標準的相關要求以及工業(yè)設計技術、CAD機械設計等技能競賽項目的評分細則，對每個任務設計了包含職業(yè)素養(yǎng)、實施過程和最終成果的評價指標，使自評與互評有據(jù)可依。

積極探索增值評價，通過調(diào)研已有的實施經(jīng)驗與學校的有關管理辦法，了解本專業(yè)學生可能存在的增值榮譽與行為，教師、學生、教學管理人員以及與課程對接的企業(yè)技術人員共同討論確定增值評價方案。結合學校相關教學管理制度要求，對于獲得工業(yè)設計技術、CAD機械設計等課程相關的技能競賽獲得省級以上獎項的學生，或者獲得增材制造模型設計等逆向工程技術相關的職業(yè)技能等級證書或職業(yè)資格證書的學生，在滿足課程考勤基本要求的前提下，可以申請獲得課程考核優(yōu)秀。對于大學期間獲得產(chǎn)品設計類專利授權的，每項可以在期末考核總評成績的基礎上加10分。

2.2 教學成效

（1）學生主體作用充分體現(xiàn)。通過任務驅動、小組學習和加強過程考核，有效改善了學生學習主動性差的問題，學生在課上更加積極主動，思維活動更為活躍，教學氛圍也生動活潑，充分發(fā)揮了學生的主體作用，學生團隊意識、綜合應用能力和自主學習探究能力也得到一定程度的提高。

（2）三維培養(yǎng)目標有效達成。依據(jù)過程與結果并重的教學評價方案對學生進行測評，課程的教學目標全部達成，學生對逆向工程技術與創(chuàng)新設計相關的技術原理掌握良好，能獨立完成中等程度復雜的零件逆向掃描與建模，并據(jù)此進行產(chǎn)品創(chuàng)新設計。課程思政中強調(diào)的愛國教育、工匠精神培育以及勞動教育等使得學生的大國自信、創(chuàng)新意識與職業(yè)態(tài)度均得到進一步改善。班級學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽的參與度得到提高，提交的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作品質(zhì)量以及專業(yè)相關性明顯改善。18級學生獲得創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽銀獎等獎項2項，優(yōu)秀作品申請專利5項，19級學生目前已申報專利7項。同時，學生參與工業(yè)設計技術相關的技能競賽集訓熱情也提高，近三年該專業(yè)學生取得省賽二等獎1項、三等獎3項，學生的學習成果展示如圖4所示。

圖4 學生的學習成果展示

3 結束語

通過教學內(nèi)容重構與教學實施改革，“崗課賽證”綜合育人得以在課程教學中落實，有效保障了課程的職教特色。在課程內(nèi)容選定與課程目標確定過程中，綜合考慮了產(chǎn)品設計類崗位的知識技能和素養(yǎng)要求，并結合增材制造模型設計等職業(yè)技能等級標準；在項目任務具體的案例選取、任務實施的評價方案確定中，參考了工業(yè)設計技術等技能競賽項目的規(guī)程與評價細則等。通過以崗定課、以證融課、以賽促課，落實崗課賽證綜合育人要求，有助于提高學生的培養(yǎng)成效與職場適應能力。

此外，“任務驅動、虛實結合、理實一體”的教學模式符合學生學習特點與課程內(nèi)容特點，在任務書設計中結合了技能競賽賽題、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和機械設計大賽作品等，教學環(huán)節(jié)也按照設計崗位工作流程合理設計，并以具體的產(chǎn)品設計任務驅動學生開展訓練，使機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計所涉及的生澀難懂原理有了具體的載體而變得容易理解吸收，同時也有利于激發(fā)學生學習興趣和動力，更好達成教學目標。同時，還要根據(jù)學生的項目學習情況，結合工業(yè)設計技術、CAD機械設計等技能競賽項目的要求變化，不斷更新或完善教學項目和案例載體。為了適應教學案例保持不斷更新的要求，應著力開發(fā)融合新技術、新工藝的新型活頁式教材或工作手冊式教材。虛擬仿真實訓教學平臺的使用為教學資源建設提供了新的思路與空間，但是在滿足展現(xiàn)設備結構、實現(xiàn)基本操作的基礎上，需要進一步提高其平臺仿真訓練的真實性，完善其教學功能；同時要繼續(xù)增加趣味性與吸引力，使學生被動的上線完成任務向自發(fā)的在平臺訓練和交流轉變。