深度學(xué)習(xí)視閾下CVS驅(qū)動的高職《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程混合式教學(xué)評價體系構(gòu)建

摘 要：本文圍繞高職《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程展開，在深度學(xué)習(xí)視角下，構(gòu)建一種以“案例（CASE）+虛擬仿真（VIRTURAL SIMULATION）（簡稱CVS）驅(qū)動高階能力建構(gòu)”的混合式教學(xué)評價體系，此體系融合了案例驅(qū)動以及虛擬仿真驅(qū)動這兩種教學(xué)方法，目的在于提升學(xué)生在數(shù)控多軸加工技術(shù)方面的應(yīng)用能力，依靠將過程評價和結(jié)果評價結(jié)合起來的方式全面評估學(xué)生對于知識的掌握情況、技能操作水平、創(chuàng)新以及解決問題的能力以及學(xué)習(xí)態(tài)度。該評價體系的構(gòu)建為高職數(shù)控技術(shù)教學(xué)提供了科學(xué)依據(jù)，對提高教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)成效有所幫助。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí) CVS驅(qū)動 《數(shù)控多軸加工技術(shù)》 教學(xué)評價體系

隨著智能制造技術(shù)迅速發(fā)展，高職《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程遭遇教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容更新以及評價體系改革等諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)教學(xué)方式已無法契合行業(yè)對高素質(zhì)技能人才的需求，鑒于此，本文以深度學(xué)習(xí)理論為根基，融合“CVS 驅(qū)動高階能力建構(gòu)”的混合式教學(xué)模式，探尋構(gòu)建混合式教學(xué)評價體系，目的在于提升課程教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生學(xué)習(xí)效果。此體系借助科學(xué)且全面的評價方式，激勵學(xué)生積極學(xué)習(xí)，提高數(shù)控專業(yè)素養(yǎng)與綜合應(yīng)用能力。

1 深度學(xué)習(xí)理論概述

深度學(xué)習(xí)作為機器學(xué)習(xí)的關(guān)鍵分支，其核心架構(gòu)建立在多層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，該技術(shù)依靠海量數(shù)據(jù)的迭代訓(xùn)練，使計算模型可自主挖掘數(shù)據(jù)內(nèi)在的復(fù)雜關(guān)聯(lián)與隱含規(guī)律，典型深度網(wǎng)絡(luò)由多級隱層構(gòu)成，其分層特征提取機制類似于生物神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理過程[1]。以圖像處理為例，底層網(wǎng)絡(luò)捕捉像素級邊緣信息，中層整合紋理結(jié)構(gòu)，高層最終形成完整的語義表征[1]。這種端到端的學(xué)習(xí)范式有優(yōu)異的特征自適應(yīng)能力與泛化性能，突破了傳統(tǒng)算法對人工設(shè)計特征的依賴，在處理高維非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)方面呈現(xiàn)突出優(yōu)勢，其在語音交互、文本理解、視覺感知等領(lǐng)域的突破性進展，標(biāo)志著人工智能技術(shù)從經(jīng)驗驅(qū)動到數(shù)據(jù)驅(qū)動的范式轉(zhuǎn)變，為構(gòu)建智能化系統(tǒng)奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

2 “CVS驅(qū)動高階能力建構(gòu)”的混合式教學(xué)模式內(nèi)涵與高職《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程融合基礎(chǔ)?

2.1 “CVS驅(qū)動高階能力建構(gòu)”的混合式教學(xué)模式詳細(xì)解析?

案例（CASE）驅(qū)動：案例選取依照典型性、實用性以及啟發(fā)性的原則來進行，典型性方面，要求所選取的案例可精確反映數(shù)控多軸加工技術(shù)的關(guān)鍵知識點以及常見的應(yīng)用場景，例如復(fù)雜零部件的多軸加工案例，其中包含多種加工工藝以及技巧，實用性體現(xiàn)為案例與企業(yè)實際生產(chǎn)緊密相連，學(xué)生完成案例學(xué)習(xí)后可直接對接實際需求。啟發(fā)性則是促使案例可激發(fā)學(xué)生進行思考，引導(dǎo)他們自主剖析解決辦法。在應(yīng)用場景方面，講解過程中借助詳細(xì)分析案例，引導(dǎo)學(xué)生明白理論知識是怎樣轉(zhuǎn)化為實際操作的，在項目當(dāng)中，學(xué)生以案例作為藍(lán)本開展實踐，合作完成加工任務(wù)，以此提升對知識的理解深度以及實踐動手能力[2]。

虛擬仿真（VIRTURAL SIMULATION）驅(qū)動：仿真技術(shù)在課程里有著較為廣泛的運用，當(dāng)模擬加工進程時，學(xué)生可借助專門軟件于虛擬環(huán)境中開展編程以及機床操作，模擬出真實的加工流程，提前察覺并改正編程錯誤，防止在實際機床上因操作失誤造成設(shè)備損壞以及材料浪費，以此提升學(xué)習(xí)的安全性與效率，在故障診斷層面。借助虛擬仿真設(shè)置各類機床故障情景，學(xué)生借助觀察現(xiàn)象、剖析原因并解決問題，提高故障排查與維修技能。這豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)感受，使其仿佛身處真實工廠，對技能訓(xùn)練的提升效果較為明顯，為后續(xù)實際操作奠定了一定基礎(chǔ)。

2.2 課程特點與“CVS驅(qū)動高階能力建構(gòu)”的混合式教學(xué)模式適配性?

《數(shù)控多軸加工技術(shù)》這門課程有很強的實踐性，學(xué)生要借助大量的實際操作來掌握機床操作、編程等關(guān)鍵技能，該課程較為突出，融合了機械制圖、編程、加工工藝等多學(xué)科方面的知識?！癈VS驅(qū)動高階能力建構(gòu)”的混合式教學(xué)模式與教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)需求高度契合，案例驅(qū)動為學(xué)生創(chuàng)設(shè)實踐情境，把抽象的知識變得具體形象，可以讓學(xué)生整合多種知識去解決實際問題，契合課程綜合性的要求。仿真驅(qū)動則彌補了傳統(tǒng)教學(xué)里實操機會少、成本高且存在安全風(fēng)險的缺陷，使學(xué)生可在虛擬環(huán)境中不斷練習(xí)，強化實踐技能，符合課程實踐性的特性。依靠“CVS驅(qū)動高階能力建構(gòu)”的混合式教學(xué)模式，學(xué)生可更有效地實現(xiàn)課程培養(yǎng)目標(biāo)，提高數(shù)控多軸加工技術(shù)的應(yīng)用能力。

3 深度學(xué)習(xí)視閾下教學(xué)評價體系構(gòu)建需求分析?

3.1 深度學(xué)習(xí)內(nèi)涵與特征?

深度學(xué)習(xí)作為一種高層次的學(xué)習(xí)模式，與僅停留在表面的知識記憶存在明顯差異，它著重突出學(xué)習(xí)者需主動投身于學(xué)習(xí)進程之中，并非契合于被動接收信息，而是積極探尋知識背后所蘊含的原理以及彼此之間的關(guān)聯(lián)。以《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程為例，學(xué)生主動查閱相關(guān)資料，深入鉆研不同加工工藝各自適用的場景，并非僅僅是單純地記憶操作步驟。在對于知識的深度理解以及應(yīng)用方面，深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生要掌握基礎(chǔ)的知識內(nèi)容，將這些知識靈活運用到復(fù)雜且多變的實際問題當(dāng)中[3]。例如在面對復(fù)雜零部件的加工任務(wù)時，學(xué)生可依據(jù)自身所學(xué)的知識，對零件的特點展開分析，選擇適宜的加工工藝以及編程方法，批判性思維的培養(yǎng)同樣是深度學(xué)習(xí)的一項關(guān)鍵特性，學(xué)生在學(xué)習(xí)期間敢于對有的觀點提出疑問，針對加工工藝的優(yōu)化以及編程代碼的改進等方面提出自身的見解，依靠持續(xù)不斷地思考以及驗證，深化對知識的理解以及掌握程度。

3.2 基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)評價要求?

在評價內(nèi)容方面，需要涉及知識掌握、技能運用、思維能力等多個方面，要考核學(xué)生對數(shù)控理論知識的記憶情況，評估其在實際操作中運用知識解決問題的能力以及在學(xué)習(xí)過程中所呈現(xiàn)出的批判性思維和創(chuàng)新能力。評價方式應(yīng)當(dāng)重視過程性評價，關(guān)注學(xué)生在整個學(xué)習(xí)階段的表現(xiàn)，例如課堂討論中的參與程度、項目實踐中的進展與成果等，而不是僅僅依據(jù)期末考試成績來判定。要結(jié)合定量與定性評價，定量評價可以憑借考試分?jǐn)?shù)、操作熟練度數(shù)據(jù)等體現(xiàn)出來，定性評價則憑借教師評語、學(xué)生互評意見等反映，評價主體應(yīng)該實現(xiàn)多元化，教師、學(xué)生自身、同學(xué)以及企業(yè)專家等共同參與其中，教師從專業(yè)知識與教學(xué)目標(biāo)的角度進行評價，學(xué)生自評可培養(yǎng)自我反思能力，互評可促進學(xué)生之間的交流學(xué)習(xí)，企業(yè)專家可以依據(jù)行業(yè)實際需求給出有針對性地評價，全方位符合深度學(xué)習(xí)的特征[4]。

3.3 當(dāng)前高職《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程教學(xué)存在問題

3.3.1 課程教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容分析

高職院校《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程的核心定位聚焦于學(xué)生多軸設(shè)備操作與工藝編程能力的系統(tǒng)化培養(yǎng)，實際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，部分院校的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)動態(tài)存在偏差，存在理論課時占比過高而現(xiàn)代加工技術(shù)實訓(xùn)不足的結(jié)構(gòu)性矛盾。在知識模塊構(gòu)建方面，課程體系更新節(jié)奏滯后于智能制造技術(shù)迭代速度，在五軸聯(lián)動編程技術(shù)、復(fù)合加工工藝參數(shù)優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域未能實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的動態(tài)調(diào)整?，F(xiàn)有教學(xué)示范案例多局限于基礎(chǔ)性單項訓(xùn)練，缺乏涉及工藝規(guī)劃、誤差補償、質(zhì)量檢測的復(fù)合型項目設(shè)計，這種培養(yǎng)模式與裝備制造企業(yè)所需的工程問題解決能力形成落差，造成畢業(yè)生在真實生產(chǎn)環(huán)境中面臨技術(shù)遷移險阻[2]。

3.3.2 現(xiàn)有教學(xué)評價體系調(diào)研與分析

教學(xué)評估機制普遍存在重理論輕實踐的傾向，考核項目過度集中于學(xué)科知識檢測而忽視實踐能力培養(yǎng)。評價主體構(gòu)成呈現(xiàn)明顯失衡，教師單向評價占據(jù)主導(dǎo)地位，導(dǎo)致學(xué)生自省式反思與協(xié)作式互評環(huán)節(jié)嚴(yán)重缺失，難以立體化呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成效的動態(tài)演進軌跡。在實踐教學(xué)考核環(huán)節(jié)，評估標(biāo)準(zhǔn)過度聚焦操作成果的準(zhǔn)確性，對工作流程規(guī)范性、器材選用科學(xué)性等過程性評價維度缺乏系統(tǒng)考量?，F(xiàn)行指標(biāo)體系尚未構(gòu)建起與產(chǎn)業(yè)崗位需求對接的參照系，致使職業(yè)素養(yǎng)與崗位勝任力的量化評估存在偏差，削弱了評估結(jié)果對教學(xué)改革的指導(dǎo)價值。

3.3.3 學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀與需求調(diào)查

調(diào)研發(fā)現(xiàn)當(dāng)前教學(xué)活動中存在課程難度與學(xué)生認(rèn)知水平適配不足的問題，理論知識與產(chǎn)業(yè)實踐銜接斷層導(dǎo)致半數(shù)以上受訪者表現(xiàn)出學(xué)習(xí)動力不足，教學(xué)觀察顯示多數(shù)學(xué)生停留于被動接受課堂講授的階段，自主探索意識薄弱，在知識遷移應(yīng)用環(huán)節(jié)存在較大障礙，需求分析說明學(xué)生更傾向體驗式學(xué)習(xí)模式，學(xué)生建議構(gòu)建校企聯(lián)動的實景化教學(xué)場域，依靠典型食品加工項目實操（如網(wǎng)紅酸奶制品生產(chǎn)全流程）促進具身認(rèn)知。研究同時發(fā)現(xiàn)新生代學(xué)生呈現(xiàn)出鮮明的個性化發(fā)展訴求，期待建立動態(tài)分層指導(dǎo)機制以適應(yīng)差異化職業(yè)發(fā)展路徑。

4 CVS驅(qū)動的高職《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程混合式教學(xué)評價體系構(gòu)建

4.1 教學(xué)評價體系的目標(biāo)與原則

利用“CVS驅(qū)動高階能力建構(gòu)”的混合式教學(xué)評價體系，準(zhǔn)確衡量學(xué)生在《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程里的學(xué)習(xí)成效，激勵學(xué)生深入學(xué)習(xí)，提高其數(shù)控專業(yè)素養(yǎng)與綜合應(yīng)用能力，以符合行業(yè)對高素質(zhì)技能人才的要求。原則上，秉持科學(xué)性，依據(jù)教育教學(xué)理論以及數(shù)控專業(yè)特點科學(xué)制定評價指標(biāo)與方法，注重全面性，對知識、技能、態(tài)度等多維度進行評價，不遺漏任何關(guān)鍵環(huán)節(jié)，強調(diào)過程性，看重學(xué)生在案例學(xué)習(xí)、虛擬仿真操作以及項目實踐整個過程中的表現(xiàn)，突出實用性，評價結(jié)果可切實為教學(xué)改進、學(xué)生發(fā)展提供有效依據(jù)，推動課程教學(xué)質(zhì)量不斷提升。

4.2 評價體系的構(gòu)成要素

4.2.1 過程評價

重點關(guān)注學(xué)生在教學(xué)進程里的表現(xiàn)，觀察他們在案例分析討論時的參與程度，看其是否積極地提出自身觀點，以及與同學(xué)協(xié)同合作去解決問題，追蹤學(xué)生的虛擬仿真操作過程，記錄其操作熟練度的提升狀況以及對新功能探索嘗試的情形。留意學(xué)生日常的學(xué)習(xí)行為，比如是否按時完成預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)任務(wù)、課堂提問與互動方面的表現(xiàn)等，全面把握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，以此為及時引導(dǎo)與反饋提供相應(yīng)依據(jù)。

4.2.2 結(jié)果評價

將學(xué)生最終學(xué)習(xí)成果當(dāng)作評價對象，其中涉及案例項目完成質(zhì)量，例如加工的精度以及工藝是否合理，以及仿真任務(wù)的達(dá)成情況，把期末考試成績結(jié)合起來，用以考查學(xué)生對數(shù)控多軸加工知識體系的整體掌握狀況，綜合評定學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

4.2.3 反饋與改進機制

構(gòu)建及時且有效的反饋途徑，教師根據(jù)過程評價以及結(jié)果評價，向?qū)W生反饋其優(yōu)點與不足之處，并給出有針對性的改進建議，學(xué)生也可借助評價結(jié)果對學(xué)習(xí)過程展開反思，調(diào)整學(xué)習(xí)策略，教學(xué)團隊依據(jù)評價數(shù)據(jù)歸納教學(xué)經(jīng)驗，對案例選取、虛擬仿真教學(xué)內(nèi)容以及指導(dǎo)方式給予優(yōu)化，持續(xù)提升教學(xué)質(zhì)量。

4.3 評價指標(biāo)體系的建立

4.3.1 知識掌握程度

借助理論考試的方式來考查學(xué)生對于數(shù)控編程、加工工藝以及機床結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識的記憶狀況與理解程度，專門設(shè)置案例分析題，以此來評估學(xué)生運用所學(xué)知識去解讀復(fù)雜案例的能力，判斷學(xué)生對知識的掌握深度以及系統(tǒng)性如何，以此保證學(xué)生可構(gòu)建起完整的知識框架體系。

4.3.2 技能操作能力

在仿真環(huán)境當(dāng)中，對學(xué)生機床操作的熟練度、編程指令運用的準(zhǔn)確性以及加工參數(shù)設(shè)置的合理性展開觀察，在實際項目里面，針對學(xué)生加工精度的控制、刀具路徑的規(guī)劃以及設(shè)備故障應(yīng)急處理等實操技能進行檢驗，以此對學(xué)生的水平進行全方位考核。

4.3.3 創(chuàng)新與問題解決能力

在案例項目里，積極鼓勵學(xué)生去提出有創(chuàng)新性的加工方案，并且對方案的可行性以及創(chuàng)新性展開評估，觀察學(xué)生在面對虛擬仿真或者實際操作過程中所出現(xiàn)的問題時，其分析問題以及提出解決方案的能力，以此來培育學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。

4.3.4 學(xué)習(xí)態(tài)度與參與度

對學(xué)生課堂出勤情況、課堂互動的活躍程度以及小組合作的參與程度給予記錄，觀察學(xué)生于案例學(xué)習(xí)以及虛擬仿真訓(xùn)練過程中的主動表現(xiàn)與專注狀況，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生積極投身于學(xué)習(xí)之中。

4.4 評價方法與工具

4.4.1 自我評價與同伴評價

學(xué)生借助學(xué)習(xí)日志以及項目總結(jié)報告來開展自我評價，對自身的學(xué)習(xí)過程和成果展開反思。在小組項目中，同伴會依據(jù)合作表現(xiàn)以及貢獻(xiàn)度來進行互評，這樣可推動學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)，共同取得進步，可培養(yǎng)學(xué)生的自我認(rèn)知能力與團隊協(xié)作能力。

4.4.2 教師評價與專家評價

教師按照教學(xué)目標(biāo)，從知識、技能以及態(tài)度等多個方面來對學(xué)生展開評價，同時還會邀請企業(yè)專家，針對學(xué)生的項目成果以及實踐技能進行評價，將行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引入其中，讓評價變得更具專業(yè)性和實用性。

4.4.3 項目評價與作品評價

對于學(xué)生所完成的項目，從方案設(shè)計、實施過程以及成果質(zhì)量等多個維度展開評價，針對學(xué)生的加工作品，則會從精度、美觀程度以及創(chuàng)新性等方面進行考量，以此來反映學(xué)生的綜合能力。

5 結(jié)語

綜上所述，本文聚焦于高職《數(shù)控多軸加工技術(shù)》課程混合式教學(xué)評價體系的構(gòu)建展開研究，提出了融合深度學(xué)習(xí)理論以及“CVS驅(qū)動高階能力建構(gòu)”混合式教學(xué)模式的評價體系，此體系借助過程評價與結(jié)果評價相互結(jié)合的途徑，對學(xué)生的學(xué)習(xí)成效給予全面評估，為教學(xué)改進以及學(xué)生發(fā)展給予了有效依據(jù)。實踐說明，該評價體系可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其數(shù)控多軸加工技術(shù)應(yīng)用能力，為高職數(shù)控技術(shù)教學(xué)給予新的思路與方法。

基金項目：湖南省職業(yè)院校教育教學(xué)改革研究項目：深度學(xué)習(xí)視閾下“CVS驅(qū)動高階能力建構(gòu)”的高職混合式教學(xué)模式研究與實踐——以數(shù)控多軸加工技術(shù)課程為例（編號：ZJGB2022783）。

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