“以賽促教”視域下高職課程項(xiàng)目式教學(xué)改革探索

摘 要：本文主要針對(duì)《產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與3D打印》課程在實(shí)施過程中面臨的實(shí)際問題，融合技能大賽精選賽題重構(gòu)課程教學(xué)項(xiàng)目。本文介紹了該課程項(xiàng)目式教學(xué)改革的實(shí)施路徑，從基于競賽任務(wù)重構(gòu)教學(xué)項(xiàng)目、模擬賽事流程組織教學(xué)過程，到引入競賽標(biāo)準(zhǔn)完善課程評(píng)價(jià)體系。教學(xué)實(shí)施效果表明：這一改革不僅提升學(xué)生的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與 3D 打印實(shí)操技能，增強(qiáng)其團(tuán)隊(duì)協(xié)作、問題解決能力，還促使教師更新教學(xué)理念、提升實(shí)踐教學(xué)水平，為高職其他課程教學(xué)改革提供了極具價(jià)值的參考范例，助力高職教育高質(zhì)量人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù) 高職教育 機(jī)械設(shè)計(jì)

高職教育是現(xiàn)代高等教育的重要組成部分，致力于培養(yǎng)具備專業(yè)技能、實(shí)踐能力和創(chuàng)新素養(yǎng)的高素質(zhì)技術(shù)技能人才，是我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。黨的二十大報(bào)告指出，要“統(tǒng)籌職業(yè)教育、高等教育、繼續(xù)教育協(xié)同創(chuàng)新，推進(jìn)職普融通、產(chǎn)教融合、科教融匯，優(yōu)化職業(yè)教育類型定位”，強(qiáng)調(diào)高職教育系統(tǒng)同外部行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、科研力量的有機(jī)結(jié)合。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷升級(jí)，對(duì)高素質(zhì)技術(shù)技能人才的需求日益增長。這要求高職教育必須改革，以適應(yīng)新的經(jīng)濟(jì)形態(tài)和產(chǎn)業(yè)需求，培養(yǎng)符合市場需求的高級(jí)技術(shù)人才。現(xiàn)階段高職教育仍面臨課程設(shè)置滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展、課程設(shè)計(jì)實(shí)施不合理、學(xué)生課堂參與度不高等問題。高職教育改革需要緊密貼合行業(yè)發(fā)展趨勢，不斷更新教學(xué)內(nèi)容與方法，確保學(xué)生所學(xué)與企業(yè)所需無縫對(duì)接。

職業(yè)院校技能大賽作為推動(dòng)技術(shù)技能人才培養(yǎng)質(zhì)量提升、驗(yàn)證教學(xué)成果及引領(lǐng)教育教學(xué)創(chuàng)新的關(guān)鍵途徑，是職業(yè)院校教育活動(dòng)不可或缺的組成部分及有效拓展。它以增強(qiáng)職業(yè)院校學(xué)生的專業(yè)技能、涵養(yǎng)工匠精神為核心目標(biāo)，旨在通過促進(jìn)職業(yè)教育的專業(yè)建設(shè)與教學(xué)革新，全面提升教育教學(xué)質(zhì)量。此賽事面向全國職業(yè)院校的師生開放，廣泛涵蓋職業(yè)院校的主要專業(yè)領(lǐng)域，緊密對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求，成為展現(xiàn)國家職業(yè)教育教學(xué)水平的重要師生技能競技平臺(tái)。競賽賽題應(yīng)對(duì)職業(yè)院校主要專業(yè)群，對(duì)接產(chǎn)業(yè)新需求、行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)新技術(shù)，能夠提高競賽師生職業(yè)素養(yǎng)、動(dòng)手實(shí)踐能力、規(guī)范操作程度、精細(xì)工作質(zhì)量、創(chuàng)新創(chuàng)意水平、應(yīng)變能力、工作組織能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。競賽賽題的高質(zhì)量不僅為備賽選手提供素材也為教師教學(xué)內(nèi)容提供了重要參考[1-2]。

項(xiàng)目式教學(xué)法是將課堂教學(xué)內(nèi)容有機(jī)溶解于教學(xué)項(xiàng)目，將專業(yè)對(duì)接崗位的典型工作內(nèi)容作為項(xiàng)目式教學(xué)的目標(biāo)，學(xué)生角色轉(zhuǎn)換為項(xiàng)目執(zhí)行者角色，教師轉(zhuǎn)換角色為執(zhí)行輔助的教學(xué)方式[3]。項(xiàng)目式教學(xué)法能夠以工作崗位實(shí)際工作案例或需求為導(dǎo)向，提高學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題學(xué)習(xí)技能解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的崗位匹配度。項(xiàng)目式教學(xué)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果很大程度上取決于項(xiàng)目選取以及目標(biāo)設(shè)定，因此教師在項(xiàng)目式教學(xué)中的教學(xué)載體選擇至關(guān)重要[4]。

《產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與3D打印》是數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課，課程定位在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和技術(shù)思維，通過3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的快速迭代和原型制作。課程注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生將親自參與設(shè)計(jì)、建模、打印等全過程，從而在實(shí)踐中提升動(dòng)手能力、問題解決能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[5]。

1 賽項(xiàng)分析

本文選取“數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造”賽項(xiàng)為研究對(duì)象，此賽項(xiàng)前身為“工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)”，主要考察參賽選手對(duì)于高職裝備制造大類專業(yè)的核心技能與核心知識(shí)的掌握，針對(duì)工業(yè)產(chǎn)品及零部件進(jìn)行數(shù)字化建模、計(jì)算機(jī)輔助分析、創(chuàng)新設(shè)計(jì)與數(shù)字化加工。賽項(xiàng)內(nèi)容涵蓋了數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真分析、增材制造、數(shù)控加工等多個(gè)方面，全面考察了參賽選手的理論知識(shí)和實(shí)際操作能力。

分析近年來此賽項(xiàng)樣題與實(shí)際賽題可以發(fā)現(xiàn)：賽題都是圍繞一線企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際問題，同時(shí)引入新技術(shù)，能夠較好地反映行業(yè)內(nèi)真實(shí)的痛點(diǎn)與難點(diǎn)。例如某賽題為數(shù)字化生產(chǎn)線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，要求選手在比賽時(shí)間內(nèi)完成產(chǎn)線關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的數(shù)字化建模、虛擬裝配、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、零件加工、配合校驗(yàn)等任務(wù)。賽題為某企業(yè)為舊產(chǎn)線改造以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字孿生，實(shí)現(xiàn)工廠的全面數(shù)字化改造。樣題體現(xiàn)了現(xiàn)階段微小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨的成本高，技術(shù)門檻高的問題，也體現(xiàn)了傳統(tǒng)工廠在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中對(duì)掌握新技術(shù)專業(yè)人員的需求[6-7]。

作為課程項(xiàng)目式教學(xué)的載體，賽題的選取至關(guān)重要，在賽題選取的過程中要考慮以下幾個(gè)問題：一是賽題載體要能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，項(xiàng)目式教學(xué)的主體是學(xué)生，合理選取的項(xiàng)目載體能夠使學(xué)生能夠產(chǎn)生濃厚的興趣進(jìn)而自覺地將科學(xué)知識(shí)用于待完成的教學(xué)項(xiàng)目；二是賽題載體要與既定教學(xué)目標(biāo)相匹配，項(xiàng)目式教學(xué)是在項(xiàng)目實(shí)施過程中讓學(xué)生獨(dú)立自主地發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，在解決問題的過程中主動(dòng)搜尋項(xiàng)目相關(guān)的理論知識(shí)與實(shí)踐技能；三是賽題載體要體現(xiàn)行業(yè)的新技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)改革的目的是要為社會(huì)提供掌握新技術(shù)的專業(yè)技術(shù)人員，賽題載體的引入就是為了解決傳統(tǒng)項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)陳舊的問題；四是賽題載體的體現(xiàn)要難度適中，避免學(xué)生因課程工作量無法完成而產(chǎn)生的畏難情緒[8]。綜合以上分析，本文選取“產(chǎn)線夾持機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)”賽題作為項(xiàng)目式教學(xué)載體。

2 改革路徑實(shí)踐

賽題任務(wù)可分為：“逆向建模與實(shí)物測量”“創(chuàng)新設(shè)計(jì)與CAE分析”“工程圖繪制與產(chǎn)品展示”“協(xié)同設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制”“產(chǎn)線運(yùn)行與虛擬調(diào)試”“3D打印與產(chǎn)品驗(yàn)證”6個(gè)子任務(wù)。“逆向建模與實(shí)物測量”需要以測繪員、三維造型師的角色采用手工測量與掃描的方式完成樣件的逆向建模與組件的虛擬裝配。“創(chuàng)新設(shè)計(jì)與CAE分析”需要根據(jù)前序任務(wù)的三維模型、設(shè)計(jì)資料結(jié)合產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論完成特定零件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)優(yōu)化后的組件進(jìn)行有限元力學(xué)分析，出具分析報(bào)告。“工程圖繪制與產(chǎn)品展示”要求完成組件的爆炸圖，繪制產(chǎn)品裝配圖及傳動(dòng)、安裝配合機(jī)構(gòu)的二維工程圖，并編制包含創(chuàng)新設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析等內(nèi)容的創(chuàng)新設(shè)計(jì)報(bào)告，展示創(chuàng)新后的產(chǎn)品功能和特點(diǎn)?！皡f(xié)同設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制”要求以產(chǎn)品設(shè)計(jì)主管、設(shè)計(jì)人員和質(zhì)量管控員的角色，完成構(gòu)建完整產(chǎn)品設(shè)計(jì)BOM、分發(fā)相關(guān)協(xié)作任務(wù)、撰寫整體質(zhì)量控制報(bào)告。“產(chǎn)線運(yùn)行與虛擬調(diào)試”以生產(chǎn)調(diào)度員的角色，完成產(chǎn)線的生產(chǎn)虛擬調(diào)試。“3D打印與產(chǎn)品驗(yàn)證”要求以增材制造技術(shù)人員的身份根據(jù)前序創(chuàng)新設(shè)計(jì)完成零件的打印成型，并與其他零件裝配完成產(chǎn)品驗(yàn)證。

以上分析可以確定賽題內(nèi)容貼合產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)際工作流程，能夠適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新需求，符合智能制造工程技術(shù)人員的崗位要求，可以作為課程教學(xué)的項(xiàng)目素材，重構(gòu)為課程的教學(xué)項(xiàng)目之一?；谫愵}內(nèi)容的教學(xué)項(xiàng)目重構(gòu)圍繞數(shù)字化設(shè)計(jì)與數(shù)字化制造兩大核心技能，參照項(xiàng)目實(shí)施的工作流程，將教學(xué)項(xiàng)目重構(gòu)為“自動(dòng)化產(chǎn)線的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與數(shù)字化升級(jí)”，如圖1所示。在重構(gòu)的教學(xué)項(xiàng)目中體現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)中小型企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求，在教學(xué)內(nèi)容上包含了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具的使用、產(chǎn)品創(chuàng)新平臺(tái)的搭建以及在設(shè)計(jì)完成后的樣件生產(chǎn)與設(shè)計(jì)方案評(píng)估。教學(xué)項(xiàng)目參考智能制造工程技術(shù)人員國家標(biāo)準(zhǔn)，引入智能制造裝備、生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)優(yōu)化等內(nèi)容，通過項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)需求的實(shí)現(xiàn)過程。

依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，構(gòu)建了貫穿全過程的量化積分評(píng)價(jià)體系。依靠在線平臺(tái)數(shù)據(jù)，由在校教師引領(lǐng)、學(xué)生自測輔助綜合評(píng)估知識(shí)掌握情況，獲得課前基礎(chǔ)評(píng)價(jià)。由知識(shí)-崗位雙線并行，循序漸進(jìn)開展教學(xué)任務(wù)，通過教師主導(dǎo)、崗位課堂雙評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)、生生互評(píng)、結(jié)合崗位考核標(biāo)準(zhǔn)同評(píng)，評(píng)判技能掌握情況，獲得精準(zhǔn)課中過程評(píng)價(jià)。課程優(yōu)秀作品借助校企合作平臺(tái)進(jìn)行實(shí)用測評(píng)、試用結(jié)果反饋學(xué)校教師、綜合學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)，獲得課后終結(jié)評(píng)價(jià)，課程項(xiàng)目教學(xué)評(píng)價(jià)體系如圖2所示。

為拓展訓(xùn)練學(xué)生的自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，將《產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與3D打印》課程的部分開放性設(shè)計(jì)項(xiàng)目及課程內(nèi)部分樣件制作選定在我校3D打印創(chuàng)客中心實(shí)訓(xùn)室完成。在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)學(xué)生可以相互學(xué)習(xí)相互促進(jìn)，在開放課題的主動(dòng)設(shè)計(jì)及樣件制作中能夠鞏固課中所學(xué)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)技巧等理論知識(shí)，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的主動(dòng)學(xué)習(xí)模式。

3 改革實(shí)施效果

綜合在線教學(xué)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)、學(xué)生訪談及學(xué)生課程成果等方面綜合評(píng)估本課程改革后的教學(xué)實(shí)施效果。在線學(xué)習(xí)平臺(tái)顯示學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提高，在線平臺(tái)綜合參與度較改革前顯著提高，學(xué)生訪談中多數(shù)學(xué)生表示，競賽創(chuàng)新項(xiàng)目的加入讓原本枯燥的理論課程變得更有吸引力，上課過程中參與度高很有成就感。課程的課后作業(yè)與課后練習(xí)也極大地激發(fā)了學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)作積極性，其中部分學(xué)生已經(jīng)可以熟練完成復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，樣件制作流程。授課班級(jí)的后續(xù)課程任課教師也反映學(xué)生能夠?qū)⒈菊n程所學(xué)的內(nèi)容靈活應(yīng)用在后續(xù)課程中，這也為后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(jì)及專業(yè)實(shí)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

《產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與3D打印》課程組通過融入實(shí)時(shí)更新的賽題項(xiàng)目，保障了課程始終能夠包含行業(yè)內(nèi)的新技術(shù)與新動(dòng)向，此外課程組成員還構(gòu)建了豐富的項(xiàng)目庫，可針對(duì)不同專業(yè)方向?qū)W生選擇教學(xué)項(xiàng)目。可定制化的課程項(xiàng)目教學(xué)資源極大地?cái)U(kuò)展了課程的專業(yè)適用范圍；如針對(duì)數(shù)控技術(shù)等機(jī)械設(shè)計(jì)制造類專業(yè)可選擇偏重制造工藝與裝配工藝的教學(xué)項(xiàng)目；針對(duì)機(jī)電一體化等自動(dòng)化類專業(yè)可選擇偏重自動(dòng)控制系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì)的教學(xué)項(xiàng)目。

課程組還將往屆畢業(yè)設(shè)計(jì)題目、來自校企合作企業(yè)的真實(shí)需求和部分課題組教師的科研項(xiàng)目等資源整合為學(xué)生的課后練習(xí)題目，學(xué)生將在3D打印創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室完成課后練習(xí)題目的訓(xùn)練與提高。3D打印創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室內(nèi)包括多臺(tái)FDM、SLA打印機(jī)及配套耗材和工具，為學(xué)生的課后時(shí)間操作提供了一個(gè)實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓他們能夠親手操作、親身體驗(yàn)，將理論知識(shí)與實(shí)際操作緊密結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)學(xué)生可以相互學(xué)習(xí)相互促進(jìn)，在開放課題的主動(dòng)設(shè)計(jì)及樣件制作中能夠鞏固課中所學(xué)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)技巧等理論知識(shí)，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的主動(dòng)學(xué)習(xí)模式。此外，本項(xiàng)目在課中和課后充分利用了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備，項(xiàng)目投入少并且可以依據(jù)教學(xué)反饋快速更新教學(xué)內(nèi)容及對(duì)應(yīng)教學(xué)項(xiàng)目，結(jié)合信息化教學(xué)手段進(jìn)行的課程教學(xué)改革，豐富了課程教學(xué)資源，提升了教師教學(xué)方法與能力。

4 結(jié)語

本課題針對(duì)《產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與3D打印》課程現(xiàn)存在的問題，將“數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造”賽項(xiàng)精選賽題作為教學(xué)改革資料，有機(jī)融入課程項(xiàng)目化教學(xué)中。以項(xiàng)目實(shí)施過程為主線貫穿整個(gè)教學(xué)過程，通過新技術(shù)引入、新標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)和新崗位適配三個(gè)方面的教學(xué)重構(gòu)，構(gòu)建了全新的教學(xué)體系，教學(xué)實(shí)施后顯著提升了學(xué)生的技術(shù)技能水平和問題解決能力。進(jìn)而，課題組成員針對(duì)不同專業(yè)的知識(shí)需求，深入研究和構(gòu)建了項(xiàng)目與專業(yè)結(jié)合教學(xué)項(xiàng)目庫，后期課程組將持續(xù)更新優(yōu)化課程項(xiàng)目庫與在線教學(xué)資源。

項(xiàng)目基金：湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院2024年校級(jí)高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2022xj37）。

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