“雙高計劃”下“零件三維造型與數字化設計” 課程建設與實施

鄭 煜 周新濤 付興娥 薛 攀

（1.陜西工業職業技術學院 機械工程學院，咸陽 712000； 2.中國航發西安動力控制科技有限公司綜合計劃部，西安 710077）

在“雙高計劃”的建設背景下，陜西工業職業技術學院機械制造與自動化專業群立足陜西服務西部，以支撐“中國制造2025”關鍵裝備（數控機床）制造及應用核心領域、服務區域經濟發展和傳承陜西工業職業技術學院傳統優勢為指導，對接區域經濟數控機床產業高端，形成了以“懂設計、精制造、能維修、會服務”為核心職業能力的高素質技能型人才培養目標。

《職業教育提質培優行動計劃（2020—2023年）》明確提出要深化產教融合、校企合作、強化工學結合和知行合一。以懂設計為出發點，對接機械設計與制造（簡稱機設）的產品設計及改造、工裝設計和機械加工工藝編制等產業的高端崗位，為培養擁有高素質創新型設計技能的人才，從課程建設團隊、課程標準和教學資源建設3方面開展深度產教融合，建設專業核心課程“零件三維造型與數字化設計”。在教學實施與評價上，通過翻轉課堂加項目化教學的手段，提升課程的教學效果，通過企業對學生能力的評價，證明了該課程對培養專業學生數字化設計能力具有重要作用。

1 課程背景

智能制造“中國制造2025”是制造業發展改革的重點項目[1]。作為國家裝備制造基地，陜西省的數控機床制造是其核心支柱產業之一。區域經濟發展規劃也將裝備制造業作為了區域經濟發展的支柱產業[2-3]。通過開展廣泛的專業調研發現，現實裝備制造領域內的數字孿生技術已成為裝備制造技術發展的重要力量[4]，是打開敏捷設計、產品性能驗證、生產和產線數字設計與驗證以及生產規劃與決策的金鑰匙。產業轉型升級和數字化設計技術的不斷創新和使用，對培養群內人才的設計能力提出了新的挑戰。

因此，如何培養懂設計且具備數字設計能力和適應企業實際崗位需求的人才，以解決企業人才缺口問題，是“零件三維造型與數字化設計”課程建設的關鍵。為實現高素質創新型設計技能人才培養目標，本課程在課程建設團隊、課程標準和教學資源建設3方面開展了深度校企合作。

2 課程建設

2.1 校企合作的課程建設團隊

校企合作的課程建設團隊是建設產教融合課程的先決條件和必要路徑。該團隊充分利用學校產業學院平臺，聘用企業技術專家王建軍擔任專業帶頭人，指導“零件三維造型與數字化設計”課程建設，同數字孿生技術龍頭企業西門子開展深度合作，以培訓學習、項目合作和人才“傳幫帶”等措施打造課程建設隊伍。

2.2 課程標準

對接區域經濟數控機床產業高端產品設計及改造、工裝設計和機械加工工藝編制等相關崗位，從崗位的數字化設計和職業能力實踐出發，編寫“零件三維造型與數字化設計”課程標準。經專家指導、課程建設團隊商議和專家組會議評審，確定課程的核心教學目標是3D-CAD在數控機床關鍵零部件設計中的應用，輔助內容為計算機輔助求解（Computer Aided Engineering，CAE）、產品概念設計（Mechatronics Concept Designer，MCD）和計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）等技術的 應用。

“零件三維造型與數字化設計”是機設專業的專業核心課，意在傳承數字化設計概念，理解3D-CAD技術在數控機床零部件設計中的應用方法和流程，擁有熟練的3D-CAD應用技術，深刻體會所學知識和技能的重要意義，同時具備利用3D-CAD開展機械零部件技術創新的能力。

對接相關崗位實踐，細化職業能力要求，從職業能力要求出發構建課程教學大綱，按照基礎技能訓練、高階技能提升和技術創新應用3大模塊的邏輯，明確項目順序、各項目教學內容、教學目標、教學手段、教學重難點和解決方法等，最后完成課程標準的編寫。部分項目建設的思維導圖，如圖1所示。

圖1 部分項目建設的思維導圖

2.3 教學資源建設

利用學校產業學院平臺相關機制，在教學資源建設中開展深度校企合作，將企業的實際項目引進課堂。課程建設團隊要同企業技術人員深入交流，消化企業技術特點，選擇合適的內容作為教學項目引入課程，同時將企業生產實踐和技術創新中的難點問題引入課程和學生社團，在解決問題的同時提升學生的技術創新能力。

3 課程實施

3.1 課程實施策略

為適應高職學生特點，提升人才培養質量，培育高水平創新型設計技能人才，課程建設應從以下3點思路出發。

3.1.1 混合式課堂

認知教育心理學家奧蘇貝爾曾提出“影響學習的唯一最重要因素就是學習者已經知道了什么”[5]。利用信息化手段提升課程學習質量，建設“線上+線下”的混合式課堂，做到懂了再學，效果更好。參照現代認知心理學理論，從學生的認知規律出發，橫向設計教學要素，縱向設計教學流程，合理設置教學評估，開展混合式課堂教學。

3.1.2 項目式教學

采用理實一體化項目教學，在完成項目中學習知識和練就技能。本課程將教學項目模塊化，依據人才培養規律劃分為基礎技能訓練、高階技能提升和技術創新應用3大教學模塊。按3大模塊標準確定教學項目類型，劃分項目技術難度水平。按不同技術難度和所涉知識復雜程度，依據由易到難、由簡到繁的邏輯前后排列教學項目。同時，為了保證人才培養質量，應聯系企業實踐，做到教學項目的時時更新。

3.1.3 課程思政

從立德樹人、三全育人的根本任務思想出發，對接行業特點和專業群內人才培養素質目標，將課程思政融入課程教學設計，將知識傳授、能力培養和價值塑造三者融為一體，幫助學生在學習知識和提升能力的同時塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀，使學生具有崇德向善、誠實守信、愛崗敬業、精益求精的職業精神，鍛造大國工匠精神。

3.2 教學設計

著名教育心理學家加涅認為，教學設計應根據不同的學習結果類型創設不同的學習內部條件，并相應地安排學習的外部條件[6]。根據這一原理，從縱向時間維度出發，分析教學設計的一般流程，明確每一個模塊的教學目標和每個模塊教學的終點狀態，再通過前端分析（主要包括學習者特征分析和教學內容分析）確定起點狀態，然后制定教學策略，完成教學效果評估。

在混合式課堂教學中，線上教學是必備活動，線下是線上教學的延續。混合式課堂重構了傳統課堂教學，具有無固定模式和能夠經常評估教學過程等特征。

4 課程應用成效

通過“零件三維造型與數字化設計”課程的教學應用，學生的數字化零部件設計能力和3D-CAD應用能力顯著提升，在第九屆全國大學生機械創新設計大賽陜西賽區取得了一等獎3項、二等獎6項和三等獎1項的優異成績。經企業鑒定，學生基本滿足數控機床零部件數字化設計能力要求，達到了數字設計崗位的職業能力要求，同時能夠完成部分零部件的創新設計。

5 結語

本文探討了“雙高計劃”下機械制造與自動化專業群機設專業核心課“零件三維造型與數字化設計”的建設與實施過程，總結了產教融合特點下課程團隊、課程標準和教學資源建設經驗，依據高職學生特點合理開展混合式課堂教學，通過項目化教學的實施提升學生的數字化設計能力，達到了課程建設的初衷。