高職教育數(shù)字化背景下“1+X”在線開放課程建設(shè)實(shí)踐研究

陸麗麗,周俊冬,孟玉喜

(南通開放大學(xué),江蘇南通,226006)

《關(guān)于發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定并擴(kuò)大就業(yè)的指導(dǎo)意見》提出,到2025年我國(guó)國(guó)民數(shù)字化素養(yǎng)要達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的平均水平。[1]《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》提出要推動(dòng)數(shù)字化教育的發(fā)展。開放大學(xué)作為以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐的高等學(xué)校,應(yīng)積極探索利用信息技術(shù)手段,通過普及互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)數(shù)字終端等技術(shù),結(jié)合網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間,融合微學(xué)分、微課程等概念,形成構(gòu)建終身學(xué)習(xí)數(shù)字教育體系的建設(shè)思路。基于此,本文以“1+X”在線開放課程為例,根據(jù)課程教學(xué)特點(diǎn),分別從課程基礎(chǔ)、課程目標(biāo)、課程教材、課程內(nèi)容與資源建設(shè)、課程設(shè)計(jì)、課程應(yīng)用效果等方面,探索其數(shù)字化資源建設(shè),以期提高課程教學(xué)質(zhì)量,滿足數(shù)字化教學(xué)需求。

一、課程基礎(chǔ)

數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用技術(shù)是機(jī)電一體化專業(yè)的核心課程,對(duì)學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐能力的要求較高,難度相對(duì)較大。因此,借助數(shù)字化技術(shù),通過設(shè)備、軟件,對(duì)數(shù)控編程、加工進(jìn)行創(chuàng)建、分析與完善,可將復(fù)雜、深?yuàn)W的課程知識(shí)更加直觀、形象地展示出來,使學(xué)生可以通過數(shù)字化方式獲取相關(guān)的知識(shí)和信息。依據(jù)高職機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)要求,引入國(guó)家數(shù)控設(shè)備操作及維修職業(yè)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合國(guó)家公布的“1+X”證書標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合校內(nèi)專任教師、校外企業(yè)教師和學(xué)生多方共同研討,制定“融入思政、提升素養(yǎng)、學(xué)做合一”的總體設(shè)計(jì)目標(biāo),[2]運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù),通過整合教學(xué)資源,使課堂教學(xué)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、課外學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié)連貫一體,課程內(nèi)容和證書標(biāo)準(zhǔn)融合起來,形成一體化的課程教學(xué)體系,如圖1所示。這樣學(xué)生在畢業(yè)時(shí),可以獲得1張教育學(xué)歷證書和“X”張職業(yè)等級(jí)技能證書,從而能夠提升人才的培養(yǎng)質(zhì)量,提高院校培養(yǎng)人才的就業(yè)率,為社會(huì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

圖1 一體化的課程教學(xué)體系

二、課程目標(biāo)

對(duì)標(biāo)數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)不斷對(duì)在線開放課程的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,梳理課程內(nèi)容,確定教學(xué)重難點(diǎn),融入數(shù)字化、智能化的素養(yǎng),以及服務(wù)智能制造、強(qiáng)國(guó)建設(shè)等思政元素[3],如圖2所示。

圖2 課程目標(biāo)的制定

在理論學(xué)習(xí)中,學(xué)生要了解機(jī)床的組成、特點(diǎn)、工作過程,要掌握數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能、結(jié)構(gòu)、工作原理,如電動(dòng)機(jī)、主軸、工作臺(tái),還要掌握數(shù)控編程(車、銑、加工中心)的指令、規(guī)則及方法。

課程實(shí)踐考證劃分為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)三個(gè)等級(jí),并且每一個(gè)等級(jí)都明確了其職業(yè)要求。初級(jí):看懂圖紙,熟練掌握數(shù)控車床的編程和加工作業(yè),并且對(duì)設(shè)備有一定的排除故障的技能。中級(jí):在初級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的提升,要求學(xué)生能看懂復(fù)雜的工件圖紙,能熟練掌握3D建模軟件,如CAD/UC/PROE等,熟練掌握數(shù)控機(jī)床的工作原理、機(jī)械零部件機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)聯(lián)調(diào)機(jī)制,能夠快速檢修或者排出故障,更換零部件、系統(tǒng)調(diào)試等;熟練操作各種數(shù)控車床的軟硬件,掌握其工作參數(shù)以及檢測(cè)、調(diào)試方法,精通數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)。高級(jí):在初、中級(jí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升,熟練掌握數(shù)控車床基礎(chǔ)操作和技術(shù)難度大的作業(yè),精通數(shù)控機(jī)床的人工和自動(dòng)化編程以及數(shù)控機(jī)床的排障、檢修、維修養(yǎng)護(hù),能夠?qū)?shù)控設(shè)備的系統(tǒng)選擇、技術(shù)加工能力進(jìn)行評(píng)定,能夠完成數(shù)控設(shè)備的電氣化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、維修保養(yǎng)調(diào)試,自行完成對(duì)數(shù)控設(shè)備的技術(shù)改造。這樣通過明確的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定可增強(qiáng)人才培養(yǎng)的方向性,同時(shí)也有利于評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定,根據(jù)不同等級(jí)的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步優(yōu)化專業(yè)課程的內(nèi)容,注重?cái)?shù)控機(jī)床應(yīng)用課程與機(jī)械設(shè)計(jì)課程、CAD課程的對(duì)接,在幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用軟件的同時(shí),加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)技能的學(xué)習(xí),融入相關(guān)的工程機(jī)械制圖知識(shí)、機(jī)械加工工藝專業(yè)知識(shí)、制造成本分析知識(shí)等,從而使學(xué)生全方位掌握數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用技術(shù)這門課程。

將理論學(xué)習(xí)和技能考核融合起來。理論學(xué)習(xí)是技能考核的基礎(chǔ)支撐,技能考核是理論學(xué)習(xí)的能力反饋。同時(shí),可通過技能大賽,形成以賽促技、以賽促教、以賽促改,提高教師教育教學(xué)能力,提升學(xué)生技能學(xué)習(xí)水平,進(jìn)而形成全面完善的人才培養(yǎng)模式。[4]

三、課程教材

課程教材是課程數(shù)字化建設(shè)的重要載體。本課程所用教材根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的特征,通過數(shù)字化相關(guān)的技術(shù)手段,將數(shù)控產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、質(zhì)檢、銷售、維護(hù)等全產(chǎn)業(yè)鏈的最新成果融入課程的相關(guān)教材中,優(yōu)化了教材中的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容。

如圖3所示,本課程把原有的8章知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)容重組,將第二、三、四章節(jié)合并為項(xiàng)目一,整體變成了6個(gè)項(xiàng)目,并且將知識(shí)點(diǎn)穿插在各個(gè)項(xiàng)目中,進(jìn)行由易到難的排列,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目化教學(xué),提升了課程教學(xué)內(nèi)容的適應(yīng)性和能力訓(xùn)練的有效性。通過開發(fā)數(shù)字化教材資源(動(dòng)畫、微課、案例),利用手機(jī)App掃描二維碼圖觀看知識(shí)重點(diǎn)、難點(diǎn)講解鏈接,形成數(shù)字化立體化教材,豐富了教材的內(nèi)容,提升了學(xué)生閱讀體驗(yàn),使加工零件的“結(jié)果”有“過程”,從“靜態(tài)”變“動(dòng)態(tài)”,由“想象”變“可視”,讓加工車間就在身邊,加工場(chǎng)景就在眼前,自己就是數(shù)控編程與加工的設(shè)計(jì)操作者,助力突破教師講不明與學(xué)生聽不懂的屏障。[5]

圖3 課程內(nèi)容重組

四、課程內(nèi)容與資源建設(shè)

依據(jù)人才培養(yǎng)方案,秉持?jǐn)?shù)字化的理念,充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和信息技術(shù)手段,全面融入機(jī)械加工、交通運(yùn)輸、國(guó)防裝備等多個(gè)行業(yè)前沿知識(shí)點(diǎn),設(shè)計(jì)了以數(shù)控職業(yè)能力為核心的項(xiàng)目齊全的任務(wù)式課程結(jié)構(gòu)。課程包含6個(gè)項(xiàng)目,將知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)分解融入項(xiàng)目中,培養(yǎng)學(xué)生全面了解數(shù)控機(jī)床內(nèi)外部結(jié)構(gòu),掌握典型零件編程加工方法。其中,數(shù)控機(jī)床內(nèi)外部結(jié)構(gòu)包括:數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)反饋系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)。典型零件編程包括軸的車削加工、曲面的銑削加工、復(fù)雜零件的綜合加工以及機(jī)床保養(yǎng)維護(hù)。

通過數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)管理數(shù)字化教學(xué)設(shè)計(jì)平臺(tái)、數(shù)字化工藝分析平臺(tái)、數(shù)字化編程平臺(tái)、數(shù)字化多軸與特種加工平臺(tái)各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的教學(xué)資源,可提升課程教學(xué)內(nèi)容的適應(yīng)性和能力訓(xùn)練的有效性。如表1所示,課程數(shù)字化資源建設(shè)通過提煉數(shù)控機(jī)床加工的典型項(xiàng)目案例,可從媒體素材、課件、題庫、網(wǎng)絡(luò)課程、文獻(xiàn)資料、工程、問題解答、資源目錄索引等重要方面入手,創(chuàng)設(shè)理論知識(shí)學(xué)習(xí)平臺(tái),著重打造豐富的課程實(shí)踐教學(xué)等拓展資源,使其具有極強(qiáng)的互動(dòng)性、開放性、共享性以及持續(xù)性特征。教師可以數(shù)字化方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo),將課件轉(zhuǎn)化為多種形式,如幻燈片、網(wǎng)頁、可執(zhí)行文件、光盤等,共建成107條課程資源,視頻總時(shí)長(zhǎng)達(dá)193分鐘,教師可以調(diào)用軟件實(shí)現(xiàn)G代碼運(yùn)行,直觀地看到其軌跡;可以利用軟件真實(shí)完成G代碼與機(jī)床的遠(yuǎn)程通訊;可以利用平臺(tái)將機(jī)床切削加工過程直接投影到多媒體上,讓學(xué)生看實(shí)際加工各種切削方式的不同變化。同時(shí),教師可通過用試題庫中的380多道題目組成作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、考試等,對(duì)學(xué)生進(jìn)行不同層次、不同角度、不同項(xiàng)目的檢驗(yàn),分析學(xué)生答題中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,展開討論,確保整個(gè)教學(xué)和學(xué)習(xí)過程有深度、廣度與溫度。

表1 “數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用技術(shù)”課程數(shù)字化資源開發(fā)的思路設(shè)計(jì)

五、課程設(shè)計(jì)

在課程教學(xué)中,利用信息技術(shù)的數(shù)字化資源,結(jié)合課堂教學(xué)特點(diǎn),圍繞行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、核心工藝和共性問題,融入課程思政,增加典型實(shí)踐教學(xué)案例,將優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化資源嵌入教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié),釋放數(shù)字化資源的引領(lǐng)、驅(qū)動(dòng)功能,將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化、枯燥問題趣味化,體現(xiàn)當(dāng)前職業(yè)教育改革中啟發(fā)式、指導(dǎo)式、互動(dòng)式、合作式教學(xué)等先進(jìn)教育理念,以促進(jìn)教學(xué)品質(zhì)顯著提高。[6]一方面,要加大校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的力度,通過云上共享系統(tǒng)或者軟件系統(tǒng)熟練理解與操作數(shù)控技術(shù);另一方面,要深入企業(yè)實(shí)踐,開展多場(chǎng)景現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生自主完成實(shí)際生產(chǎn)案例或科研成果轉(zhuǎn)化案例,掌握數(shù)智時(shí)代學(xué)科交叉融合的路徑與方法。如表2所示,課程教學(xué)可采用線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合,課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后考核相結(jié)合的教學(xué)方式。

表2 課程線上線下教學(xué)過程和教學(xué)評(píng)價(jià)模式

(一)課前環(huán)節(jié)

教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容,通過微課、課件、預(yù)習(xí)小測(cè)驗(yàn)、數(shù)控匠人等形式,利用學(xué)習(xí)通App推送給學(xué)生,突出重點(diǎn)、明確難點(diǎn),同時(shí)增加學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)的思政教育,內(nèi)容應(yīng)力求豐富、精簡(jiǎn)、易懂,最大程度激發(fā)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)興趣。教師要引導(dǎo)學(xué)生完成預(yù)習(xí)小測(cè)驗(yàn)、填寫預(yù)習(xí)體會(huì)(主要包括預(yù)習(xí)后存在的問題和自主學(xué)習(xí)后的感受)并記錄其在線學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng),以便及時(shí)掌握學(xué)生在線學(xué)習(xí)情況。[7]

(二)課中環(huán)節(jié)

課中地點(diǎn)為多媒體教室和實(shí)訓(xùn)室。首先,教師要點(diǎn)評(píng)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,幫助學(xué)生解決預(yù)習(xí)中存在的問題。其次,教師要利用多媒體教室完成課程的授課,將課程教學(xué)中的重難點(diǎn)制成微課,用生動(dòng)新穎、凸顯要領(lǐng)的方式進(jìn)行講解。最后,教師布置小組任務(wù),先讓學(xué)生分組討論編程,在結(jié)果初步達(dá)成時(shí)進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室,再對(duì)存在的問題進(jìn)行指點(diǎn)、示范,讓學(xué)生集中觀察學(xué)習(xí),然后由學(xué)生分組并按序逐一操作加工。

(三)課后環(huán)節(jié)

課后環(huán)節(jié)采用線上與線下相結(jié)合的方式,學(xué)生完成線上推送的作業(yè)和線下單元的測(cè)試,進(jìn)行難點(diǎn)反饋和體會(huì)分享,教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況、職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)與鼓勵(lì)教育。

六、課程應(yīng)用效果

通過一段時(shí)間的實(shí)踐,本課程平臺(tái)效果顯著,本課程于2020年在超星平臺(tái)上開課,截至目前已開課8期,使用效果良好。特別是近些年,學(xué)校采用遠(yuǎn)程和混合學(xué)習(xí)方式,進(jìn)一步激勵(lì)完善了課程平臺(tái)的建設(shè)。其具體取得了以下效果。

第一,本課程團(tuán)隊(duì)能力突出。本課程團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)合理,涵蓋老中青年齡段,均是“雙師型”教師,長(zhǎng)期從事數(shù)控理論與實(shí)踐教學(xué)工作。此外,聘請(qǐng)企業(yè)高工擔(dān)任指導(dǎo)教師,全程參與課程開發(fā)與資源建設(shè),及時(shí)評(píng)閱線上作業(yè)以及回復(fù)學(xué)生討論話題等,使教學(xué)進(jìn)度與學(xué)習(xí)進(jìn)度保持一致。

第二,本課程建設(shè)保障措施有力。為了保障課程建設(shè)質(zhì)量,學(xué)校不斷地從人力、財(cái)力、物力等方面給予數(shù)字化建設(shè)大力支持,并且建有智慧理論教室和仿真實(shí)訓(xùn)室,以供教師進(jìn)行講授、制作課程和學(xué)生實(shí)訓(xùn),保證“線上+線下”混合式教學(xué)模式的實(shí)施。

第三,本課程評(píng)價(jià)體系完善。將技能大賽和課程考核融合起來,形成以賽促學(xué),促進(jìn)學(xué)生技能水平提高;形成以賽促教,提高教師教育教學(xué)能力;形成以賽促改,完善人才培養(yǎng)模式。[7]同時(shí),將勞動(dòng)精神、工匠精神等思政要點(diǎn)融入技能教學(xué),把課程思政融入教學(xué)的全過程,讓學(xué)生有扎實(shí)技能、家國(guó)思想與職業(yè)理想,進(jìn)而形成全面評(píng)價(jià)學(xué)生能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。通過平臺(tái)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能,以周、月等為單位查看課程報(bào)告,直觀了解班級(jí)整體和學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)情況,根據(jù)學(xué)情及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

綜上所述,隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,數(shù)字化教育已經(jīng)成為常態(tài),也必將帶來人才培養(yǎng)和教育模式的改變?；跀?shù)字化背景的數(shù)控機(jī)床課程建設(shè)緊扣當(dāng)前數(shù)控技術(shù)發(fā)展的智能化趨勢(shì),以信息技術(shù)開展課程設(shè)計(jì),豐富教學(xué)資源,對(duì)提高高職機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)質(zhì)量、構(gòu)筑終身教育體系、形成學(xué)習(xí)型社會(huì)具有積極意義。