“機電產品數字化設計與仿真”課程教學改革研究*

林 歡 ， 柳岸敏

（常州信息職業技術學院，江蘇 常州 213164）

1 背景分析

高職教育的目的就是根據行業和經濟社會發展需要，依托行業企業、校企聯盟和信息產業園，以服務為宗旨，以就業為導向，以學生為中心，以能力為本位，培養面向生產、建設、管理、服務第一線需要的、實踐能力強、具有良好職業道德的高素質高技能型人才。

隨著《中國制造2025》的實施與推進，專業基礎扎實、融合度高、創新能力強的高技能人才需求逐步凸顯[1]。制造業的發展推動了機電一體化技術的發展，機電一體化產品層出不窮，作為先進制造技術與信息技術相結合的產物，數字化設計與制造技術在機電行業獲得了越來越廣泛的應用[2-3]。企業調查表明，數字化設計與制造人才是國家技能緊缺人才。

教學改革在改革教育與社會脫節現象的方面，旨在促進教育進步，提高教學質量，滿足不斷變化的社會需求。這就要求高職高專院校建立與社會崗位需求相適應的課程教學體系，而目前的高職“機電產品數字化設計與仿真”課程設計教學模式及課程體系不符合實用型、技能型專業人才的培養要求。因此，課題組就“機電產品數字化設計與仿真”課程如何應對數字化設計與制造行業高素質高技能型人才需求提出一些方案和看法。

2 課程特點與作用

“機電產品數字化設計與仿真”課程是高等職業技術學院機電一體化技術專業的一門專業核心課程，它以“機械設計基礎”“機械制圖與CAD”“機電產品安裝與制作”等課程為基礎進行教學。其功能與教學目標：使學生能夠綜合運用先修課程所學知識和掌握的技能，培養學生利用三維CAD設計軟件進行機電產品三維造型設計、三維裝配及表達、二維工程圖生成和機電產品仿真分析等能力；同時以創新能力培養為輔線，讓學生學會從新的視角思考問題，用創新思維方法觀察問題，用創新技法解決問題，幫助學生樹立創新意識，提高分析、解決現場問題的能力。

通過該課程的學習，使學生先修的機械制圖、機械設計、電氣安裝與調試、液壓與氣動的安裝與調試等知識在本課程中得到了綜合應用，并融合創新方法及思維，為后續頂崗實習和畢業設計等環節打下良好的基礎，也為了今后勝任機電產品設計、開發、改造和技術培訓服務等崗位準備了相關的知識和技能。達到了培養學生利用數字化技術（CAD）進行機電產品結構設計及表達的職業能力的目標，滿足企業對機電產品設計、開發、執行和技術培訓服務職業崗位的需求。

3 教學改革措施

3.1 課程思政融入

數字化設計與制造人才作為國家技能緊缺人才，必須掌握三維機構設計、三維虛擬裝配、仿真與分析等技術，同時應具有強烈的社會責任感、明確的職業理想和良好的職業道德。該課程在項目實施過程中進行分組教學，培養學生團隊協作、互利互助的精神。同時，始終堅持以德立身、以德立學、以德施教，注重加強對學生的世界觀、人生觀和價值觀的教育。例如，結合武漢疫情期間雷神山、火神山醫院的建設，講解機電產品從圖紙設計到生產加工的過程，體現工程設計者和建設者的價值。

3.2 行動導向教學模式

該課程通過模擬企業真實產品設計和工作過程中的職業氛圍與情境，以機電產品為項目載體，以三維CAD軟件Autodesk Inventop Pro為數字化設計、分析及仿真工具，設計教學活動，組織教學，建立工作任務與知識、技能相互聯系，保障了學生機電產品數字化設計、分析及仿真的從業能力和職業資格的獲得。課程以真實機電產品的數字化設計為實現核心，按照企業實際生產過程的導向，將課程內容整合、細化為產品數字化造型、產品數字化裝配、工程圖繪制、產品工業表達、產品仿真分析五個任務模塊，理實合一，形成“產品引路、項目驅動、學生主體、分層遞進”的行動導向教學模式，如圖1所示。在項目學習和設計的過程中，學生應有解決問題、克服困難的信心，從而體驗到成功的喜悅，并養成與人協作、尊重他人、尊重科學、敢于質疑的工作習慣和創新品質。

圖1 行動導向教學模式

3.3 多種教學方法的應用

科學有效的教學方法能使學生對學習產生濃厚的興趣，通過理論與實踐相結合的方式能使學生較快地提高空間想象能力，與理論互相聯系、相互滲透。教學中以模型、實物為載體，分階段、分層次設置教學情境，可以達到較好的教學效果[4]。

在該課程中主要應用引導文這一宏觀教學法，如圖2所示。是借助引導文教學文件引導學生獨立學習和工作的教學方法。在課程中圍繞“機電產品零件三維數字化模型設計、機電產品三維數字樣機裝配、產品工程圖創建、產品仿真分析和工業表達視圖創建”提出了一系列難度不等的引導性問題。學生通過閱讀引導文，可以明確學習目標，清楚地了解應該完成什么工作、學會什么知識、掌握什么技能。在引導文的引導下，學生必須積極主動地查閱資料，獲取有用的信息，解答引導問題，制定工作計劃，實施工作計劃，評估工作計劃。避免了傳統教學方法理論與實踐脫節、難以激發學生學習興趣的弊端。

圖2 引導文教學法

3.4 現代教學技術手段的應用

該課程構建了與Inventor軟件功能、命令相配套的可視化教學視頻動畫庫，幫助學生理解教學內容和拓展學習思路，提高解決問題的效率。課堂教學過程中引進了多媒體教學系統，上課時，教師執行廣播教學功能，所有學生通過顯示器就能看到教師的每一步操作，學習效率高，形象生動。同時，廣泛使用多媒體課件、教學錄像、實物產品和具體典型數字化產品模型、圖片、工程圖紙等進行教學，如圖3所示，能直觀形象地將教學內容展示在學生面前，不僅使學生產生興趣，而且擴大了課堂教學的知識容量。

圖3 數字化產品模型

3.5 創新能力的培養

通過在每個項目實操過程中融入組合創新、聯想創新和逆向創新等多種創新思維模式和創新技法，教學生學會打破傳統思維模式，從新的視角思考問題，用創新思維方法觀察問題，用創新技法解決問題，幫助學生樹立創新意識，提高分析并解決現場問題的能力。鼓勵學生參加三維設計大賽，利用Inventor數字化樣機設計工具、創新知識及技巧進行產品創新改進與發明設計，為后續頂崗實習和畢業設計等環節打下良好的基礎，也為了今后勝任機電產品設計、開發、改造和技術培訓服務等崗位準備了相關的知識和技能。