基于智慧理念的《工裝夾具設計》 研究

劉志偉， 王 軍， 舒雨鋒， 張良超， 張偉文

（1.東莞職業技術學院， 廣東東莞 523808； 2.廣東大族粵銘激光集團股份有限公司， 廣東東莞 523808；3. 廣東省紡織行業智能檢測（東職）工程技術研究中心， 廣東東莞 523808）

0 引言

“互聯網+教育”模式打破了學習在時間和空間上的限制，學習方式越來越多樣化，可以隨時隨地進行專業知識的學習。 “互聯網+教育”智慧課堂使得學生的學習更加人性化、現代化。 隨著智能移動設備的普及應用，通過智能軟件學習等越來越普遍，智能移動設備的應用提供了新的學習思路，國內外很多學者對智慧課堂進行研究改革[1-2]。

工裝夾具設計涉及到不種類型的數控加工工藝、數控加工工藝的規劃、定位原理和夾緊機構設計等內容，其知識點非常多，很多內容非常抽象，實踐性強，這無形中增加了工藝規劃技術人員的培養的難度。 而高職院校的學生在理解抽象概念和系統思維時往往比較費勁， 這給《工裝夾具設計》課程教學增加了極大的難度。 通過智慧教學的教學模式， 充分利用學校現有的教學系統和手機終端等信息工具，改變課堂教學的模式，做到以學生為主體，老師為主導的教學理念，做到模塊化教學與個性化培養的有機結合，起到提高教學質量的作用，符合《中國教育現代化2035》 提出的要加快信息化時代教育變革文件精神要求[3]。

1 《工裝夾具設計》課程存在問題分析

1.1 課程教學和與教學信息平臺的銜接性不足

教學信息平臺的數據更新不實時， 未能很好發揮信息平臺的作用。 目前《工裝夾具設計》已完成案例制作和基于工作過程的教學資料設計， 上課時以項目任務的形式開展教學，學生在課前接收任務和引導文，先自行學習相關的知識內容，課堂上在教師的引導下，學生完成項目的內容，但教學過程資料發放、問卷調查、提交作業等環節未能全部在教學平臺上進行， 以致很難形成完整的數據，不利于教學過程的數據統計與分析，目前教學平臺上的課程資料只是充當資料庫的功能， 缺少學生學習過程的記錄信息。

1.2 題庫和素材庫等課程資料模塊化和細化程度不足

對學生的實時學習情況掌握不夠， 難以對學生進行個性化引導。在本校教學平臺上，已經完成基于工作過程的《工裝夾具設計》資料設計，學生可以在平臺上進行學習和下載學習資料。題庫和素材庫等課程資料比較多樣，未能把知識和技能模塊化，并且教學信息未能及時更新，不能實時跟進學生學習情況，如果想做到以學生為中心，因材施教地教學，應當實時掌握學生的實習情況，并予以學習的建議，對缺乏的知識技能進行補充。由于課程內容比較抽象，學生的學習能力參差不齊，部分學生不清楚是否已達到引導文知識點的學習要求， 往往在完成項目的過程中出現知識點短缺的現象， 設計的工裝夾具作品達不到可使用的效果。

因此， 在我國強調利用現代信息技術實現規模化教育與個性化培養的有機結合的要求下，對《工裝夾具設計》的教學改革是非常有必要的。

2 課程的策略研究

2.1 課堂智能化

國內高職院校大都意識到《工裝夾具設計》在智能制造應用中的重要性，并開設了該課程。 但在教學模式上，大多數高職院校采用理論教學為主的教學模式。 在相同的教學目標要求下， 通過面對面的課堂教學完成知識的傳遞，表現出統一的教學進度、教學內容和教學評價。 課堂中憑教師經驗判斷學情以至于教學針對性、 精準性不強，過于注重知識傳授，能力素養和個性化發展受限等，有些院校制作了一些夾具的案例，增加了一些教學素材。然而，該門課程的工程應用性很強，內容抽象，難點較多，而高職院校的學生在理解抽象概念和系統思維時往往比較費勁，這給完成該課程的教學任務增加了極大的難度。

“互聯網+教育” 模式打破了學生學習在時間和空間上的限制，學生的學習方式多樣，可以隨時隨地進行專業學習。將課程教學信息和與教學信息平臺信息有機統一，實現有效銜接， 可以解決教學信息平臺的數據更新不實時等問題[4]。 “互聯網+教育”智慧課堂學習使得學生的學習更加人性化、現代化，智能移動設備的應用提供了新的學習思路。

2.2 信息化教學平臺的使用

近年來， 很多學校在大力推進精品在線開放課程的建設和應用，有很多院校采用“學習通”和“雨課堂”等信息化教學平臺，提供了非常好的教學平臺。有些院校根據精品在線開放課設計了線上和線下相結合的教學模式，但整個教學實施過程比較固定， 很難實時地了解到學生的學習情況，并根據學生的學習情況調整教學活動，沒有做到因材施教。 有些院校借助精品課程的資源和學習平臺努力實現 “翻轉課堂”， 但對于非常抽象的專業課，如《工裝夾具設計》等綜合設計課程，往往出現學生知識掌握不足導致在完成項目時無從入手的問題， 教學的效果并不理想。

2.3 課堂形式多樣化

基于混合式教學模式，采用線上和線下有機結合，以學生為中心，教師為主導來開展教學，項目驅動為導向，內化學生的學習動機，激發了學生的興趣；采用小組協作形式學習，培養學生的團隊合作意識，解決學生基礎和積極性參差不齊的缺陷，鼓勵了很多不愛學習、基礎差的學生參與課堂。 互動、對比教學潛移默化引入新內容開放式教學的目的是為學生創造參與的機會，并使學生在參與的過程中得到提高。以課程教學為例，在課堂教學過程中，我們改變了傳統的知識遞增型教學模式，使用翻轉課堂的形式嘗試了探討式項目教學，通過互動對比實現學生自主學習。

關于“工匠精神”的培養，采用潛移默化的方式，強調夾具設計的規范化，工作過程標準化，讓學生形成嚴謹細致的工作作風，對工作盡心盡責的良好職業素養。分析企業常見的零件加工廢品產生的原因， 教學時強調夾具設計的合理性，讓學生養成良好的設計習慣。在項目引入過程，可以增加具有正能量的素材，比如增加中央電視臺特別節目“大國重器”第一季和第二季等素材。 開闊學生的視野，增加民族自豪感，喚起學生的立志欲望。

3 基于智慧教學的課程改革

3.1 教學設計和過程重構

《工裝夾具設計》課程強調學生最終完成工裝夾具設計的方案， 強調定位和夾緊等部件的設計結果， 整個教學過程更應該以學生為主體展開教學， 調動學生的積極性和主動性。教學過程分成3個環節：課前、課中和課后，如圖1 所示，在3 個環節中結合教學過程的數據分析，為教師精準教學提供實時的信息，改變教學的進度， 調節重難點學習的策略，以實現智慧教學中教與學的有效結合。

圖1 教學過程

課前環節，借助教學平臺教師根據教學內容和查看學生學習統計數據，布置任務單，推送課程學習資源，并發起問卷、討論等活動；學生登錄平臺，領取任務單，學習教師發布的教學內容，預習新課新知，完成相關作業任務。

課中環節，組織學生通過移動端進行學習診斷，通過教學平臺教師可以實時得到學生的診斷結果， 對于完成《工裝夾具設計》任務所需要的重難點知識進行針對性講解和答疑， 讓教學活動圍繞知識技能點的掌握進度來展開，課堂結束后，再通過移動端進行知識和技能點進行考核，實時反饋課堂的學習情況，借助教學平臺把學生學習的數據進行記錄，給教學反思提供精準的數據。

課后環節， 學生通過教學平臺看到自已的知識技能樹情況， 對沒掌握的知識技能點按照指引方案進行補充學習，及時把未達到教學要求的知識技能補充完整。教師對借助教學平臺及時準確了解每個學生對各知識模塊的掌握情況，對教學過程進行反思、總結，并對下一個任務內容做準備。

3.2 優化診斷測評環節

智慧教學的評價平臺采用了在線學習自動評價系統。學生不僅可以即時收到評價信息，而且可以通過學生的相互評價來評價學生的學習成績，從而鼓勵學生學習。開放式的網絡互動也為學習者提供了一個良好的交流平臺[5-6]。

根據《工裝夾具設計》課程的知識技能等要求，設計好知識技能樹，把知識技能點分“困難”、“中等”和“簡單”三個級別，考核結果按“熟悉”、“一般”、“不熟練”三個評價級別評定。設計診斷知識技能樹根據課前、課中和課后三個環節的測評需求，設計好相應的題目。根據學生獲得的不同評價級別，設定對應的補救方案。教師通過對學生課堂學習全過程監控并對數據進行分析與評價， 能充分掌握學生的學習程度和個性特征； 教師根據不同的考核結果調整課堂上的教學進度和教學重難點，同時，學生根據補救方案在課后自行補充知識技能點。 建立學生個人學習檔案，管理學生的診斷數據、設計作品和溝通信息，對學生的錯題進行提示， 學生可以充分了解自身的學習情況，教師可以實時查看學生的學習情況，根據學生的學習情況調整教學活動以達到精確教學的目標。

3.3 補救策略設計和素材制作

根據數控技術專業相關就業崗位的職業技能要求，對《工裝夾具設計》課程的知識技能作了梳理，對該課程的知識技能點進行細化，分成不同的難度級別，多層次的知識結構，由淺入深地分步式地讓學生掌握。對應不同的難度級別和學生的評價級別，設計補救策略，對應的教學素材庫，包括圖片、動畫、視頻等素材，讓學生有目標地學習補救。與以往的網絡課程設計不同，本課程的素材傾向于將教學內容細化為1～10 個，一方面方便學習者在非正式場合學習；另一方面，學習者只有在掌握了一定的課程內容后才能繼續學習。 這種基于任務的學習方法可以激發學習者的學習興趣，并將學習過程還給學習者。

3.4 課程的題庫設計與制作

根據課程的知識技能樹的要求，設計相應的題庫，用于學習課前診斷、課中學習和課后強化環節的評價。題庫評價要作為學生對知識技能點掌握的重要反饋渠道之一，設計的題目要科學，能準確地反映學生對知識技能的掌握情況。題庫評價結果要與補救策略相對應，讓學生更有針對性地學習。

題庫的設計與知識技能樹相一致， 每個測試的題目以“夠用”和“實用”為原則，學生可以通過移動端輕松地訪問和作答， 教師也可以實時地查看班級對題目的總體完成情況，學生個體完成情況。 同時，對題庫要進行管理和更新，對于歷年錯題進行統計，形成難題庫，教師在教學過程對難點內容進行針對性講解， 或采用更加容易明白的課程資料展示方式，如動畫，語音等方式，協助學生對難點內容的掌握。

4 結束語

在現有的教學平臺功能基礎上， 基于智慧教學理念，完成《工裝夾具設計》課程的總體設計，以學生為中心的智慧教學各環節的教學資料進行分類與完善，對教學素材進行模塊化設計，完成知識技能樹的節點設計。 圍繞著學生要掌握的課程知識技能樹，課前、課中和課后所有的教學活動均圍繞知識和技能目標來展開，需要完成各個環節的診斷評價題庫設計、 學生個人檔案管理和建議學習的方案，學習的案例、作業庫管理等教學環節的設計與制作。最后對《工裝夾具設計》課程的課程進行實施，通過課程的實施，不斷積累課程實施過程常見的存在問題并進行改良。