數字化實訓工廠在一體化教學中的應用

張有力

大連市技師學院是一所重點培養高級工、預備技師的學校。學院自創辦以來一直秉承“以德育人，技能立業”的校訓，堅持“學生自豪，家長放心，社會滿意”的辦學理念，為社會培養高素質、高技能的人才。

一、實施背景

在多年的教學實踐中，學院一直在積極探索職業教育規律，通過對用人單位調研，形成了校企合作、工學結合人才培養模式，建立了基于工作過程的課程體系，完善了與企業質量標準對接的評價體系。同時，在建設及應用的過程中，學院及時研究總結相關經驗及做法，并在制度建設和機制創新上推動和保障這一模式不斷完善。但在教學過程中仍然發現存在以下問題。

一是學生進校不知道未來要學習什么，需要掌握哪些基本技能，缺少一個讓學生認知、學習的模擬企業場景的場地。二是教學和實訓課程往往千篇一律，缺乏實用性、趣味性，學生學習起來覺得很枯燥。三是隨著國家對職業教育投入的不斷增加，學校購進大量先進的數控設備，但是在一堂課僅有一名指導教師的授課模式下，教師無法兼顧實訓教學和操作演示。教師在機床操作、學生“圍觀”的教學模式下，既不能保證每個學生都能看得清楚，也不能保障實訓安全，且對于學生提出的疑問也無法在現場一一解答，課堂教學和實踐教學在一個教學環境內無法兼顧。理論教學與實踐教學脫離，學生因“看不清楚”及問題得不到解答而喪失興趣。四是實訓車間的實訓環境與企業有一定差距。五是目前實訓車間對學生的實訓過程沒有進行有效的管理，現有的管理方法和管理手段還處于人工狀態。六是學生和教師之間缺少一個有效的溝通平臺。學生在實訓過程中缺乏相關專業知識及資料的時候，得不到補充，缺少自主學習的支撐平臺。七是學校的教學資源（課件、案例、圖紙、多媒體資料等）、學生的學習及成長資料（實訓及實操資料、成果、作業等），沒有一個統一管理、有效共享的資源平臺。八是學生評價主要是采用期末考試定成績的方法。

二、企業數字化工廠的主要內容

1.從設計部門獲取產品數據

通過系統集成，從設計部門的產品數據管理（PDM）系統中自動下載產品相關數據，包括產品圖紙、3D模型、裝配關系等，并在“數字化工廠”環境中進行工藝審查、公差分析等。

2.從工裝工具、生產部門獲取資源數據（2D/3D）

通過系統集成，從企業的資源庫中自動下載相關資源數據，在“數字化工廠”環境中建立相關項目的資源庫。

3.工藝規劃

在“數字化工廠”規劃模塊中進行協同規劃或導入工藝部門已有工藝信息。工藝規劃包括：總工藝計劃、細節工藝計劃、生產計劃及產品、工藝、資源關聯及工時等工藝信息。

4.工藝驗證、仿真

在“數字化工廠”工程模塊中驗證規劃結果。工藝驗證包括：工藝驗證、動態裝配、工位布局驗證、線平衡、工時分析、人機工程仿真、工廠布局、物流仿真、機器人仿真、NC仿真、沖壓仿真、PLC仿真和質檢等。

5.客戶化輸出

通過系統集成和客戶化開發，輸出工藝執行文件；通過系統集成和客戶化開發，輸出生產、采購、招投標、維護、培訓等信息或將數據傳遞到現有的計算機輔助工藝過程設計（CAPP）系統中。

三、數字化實訓工廠建設的主要目標

數字化實訓工廠的建設既要達到企業應用水平的數字化工廠要求，又要結合職業學校的教學特點。

主要目標如下：建立校園內部產品生命周期管理中心，模擬企業真實的工作環境；建立一體化討論區；建設應用視頻采集系統；建設數字化教學資源平臺；建立6S車間管理制度；建立與企業質量標準對接的過程化評價體系。

四、數字化實訓工廠實施過程

數字化實訓工廠的建設是以國家職業標準為依據，以培養企業需求的人才為目標，通過數字化工廠的多元模式教學平臺，充分利用實訓車間內部及校園網絡平臺的支撐，以學生自主學習為主體，實現一體化教學目標。

1.產品生命周期管理（PLM）中心建設

產品生命周期管理，是一種企業信息化的商業戰略，通過實施一整套的業務解決方案，把人、過程和信息有效地集成在一起，作用于整個企業，經歷產品從概念到報廢的全生命周期，支持與產品相關的協作研發、管理、分發和使用產品定義信息。將PLM引入職業教育，重點是讓學生理解產品的全生命周期狀況，并做好自己的工作。

一體化課程教學主要是應用項目教學法和任務驅動教學法等。產品生命周期管理中心的建立，就是要建立這種教學法的體驗中心，實現從單人表現到團隊組合表現的多方位考核方式。教學的主要表現形式為以組為單位的項目執行模式，分組原則為設計（人）——工藝（人）——制造（人），項目教學的過程以圖紙設計到產品加工成型為一個流程，以資源管理平臺來控制這個流程。實際操作時，可根據教師的個人想法和創意或學生的想法和創意，一起完成任務。

學生在實施任務的時候，會應用到已經學習過的知識和技能，但也經常會遇到沒有學過的知識和沒有訓練過的技能。當學生因為某項知識或技能達不到要求時，就需要團隊找到解決問題的途徑和方法，從而培養學生的團隊合作能力、溝通能力、解決問題的能力等。

完成上述工作，需要建設完善的軟件系統，包括產品設計軟件、產品工藝軟件、產品加工軟件等等。

2.一體化討論區建設

建設一體化討論區的目的是讓學生、教師在實際操作過程中，發現問題后能夠有集中討論的區域，所以一體化討論區要設在實訓車間內，必須配備可上網的電腦、學生桌椅。筆者學院配置的電子白板一體機，可實現上網查詢資料、教學視頻觀看、教師授課等功能。

3.應用視頻采集系統

在傳統的實訓教學中，一般都是教師示范操作，學生圍在一起觀看，當學生人數很多時，很多學生都看不到教師的操作，大大影響了教學效果。

應用視頻采集系統，能夠采集機床面板以及機床內部的加工視頻，指導教師在機床上的操作通過應用視頻采集系統展現，學生可通過實訓車間的任何電子白板一體機看到清晰的圖像，解決了學習效果低下的問題。

4.教學資源管理平臺建設

教學資源管理平臺是教學管理現代化的重要手段。在平臺上，教師將每個學期的教學進度計劃、教案按時上傳，長久保存。同時，還可將慕課、微課、課件、題庫等教學資源上傳至平臺，供教師互相學習，不斷提高，這對年輕教師的培養具有重要的意義。

5.6S車間管理建設

引進現代化企業6S管理模式，整理和完善6S管理制度，使6S制度更有實施性和有效性，實現車間6S場地規劃和6S細節規劃，并且配套6S管理標識，設置6S宣傳標語和宣傳展板。

6. 建立與企業質量標準對接的過程化評價體系

職業教育的評價體系必須要和企業的質量標準對接，要改變目前的精度賦分方式，引入企業的合格品概念（全部精度都要合格）。大連市技師學院探索出過程化考核評價體系，一個學期要進行四次考核，四次成績的平均分為期末總成績。

五、主要成果

一是數字化實訓工廠的建立，使教師和學生都清楚地了解了一個產品生命周期的全過程，教學相長，自身能力得到提升。

二是數字化實訓工廠自投入運行以來，受到了教師的歡迎。教師在教學中更多地采用了項目教學法、任務驅動教學法等方式方法；年輕教師通過學習優秀教師的教學經驗，工作能力、教學能力都有很大的提高；教學管理部門通過教學資源平臺，減輕了工作壓力，使教學檢查更及時、更直觀。三是提高了學生的綜合職業能力，開拓了學生思維，發揮了學生潛能，為學生今后的發展奠定基礎。學生的團隊合作能力、與人溝通能力、解決問題能力、革新創新能力、自主學習能力等顯著提高，課堂上睡覺、玩手機的現象幾乎不見蹤跡。從近三年來用人單位反饋的情況看，企業對學院畢業生滿意度高。

（作者單位：大連市技師學院）