“1+X”證書制度下“數控機床拆裝與維護”課證融通教學設計研究

周 琦，張惜君

(1.江陰職業技術學院，江蘇 江陰 214405；2.江蘇省江陰中等專業學校，江蘇 江陰 214433)

0 引言

2019年，國務院印發的關于中高職教育改革的《國家職業教育改革實施方案》，提出了在職業院校開展“1+X”證書制度的試點工作。其中，“1+X”是指在保證學生取得畢業證書的前提下，學校充分利用自身教學資源和優勢，對學生進行系統培訓考取與專業相關的技能等級證書，學生在畢業時除了取得畢業證書外[1]，還可獲得多個證明專業實踐水平的技能證書，使之能夠獲得更多的就業選擇機會，更好、更快地融入企業生產環境。為此，2021年學院開始在機械制造與自動化專業群推廣實施數控車銑加工“1+X”證書試點工作，由過去注重培養學生單項技能轉向多種技能的綜合培養，針對“1+X”證書所對應的各專業課程及內容，積極開展專業群和課程建設，深層次地剖析專業群人才培養目標和課程體系，將職業技能所需知識要求融入相應課程，有計劃地進行課程改革和教學模式創新，推動職業技能與專業課程的有效融合，促進學生專業技能水平和就業能力的有效提升。

文章結合數控車銑加工“1+X”證書中職業技能鑒定大綱對數控機床結構與維護部分的內容，開展基于“1+X”證書的“數控機床拆裝與維護”課程課證融通教學設計，并采用恰當的教學方法和手段付諸實施，達到學生專業知識和技能水平雙提升的目標。

1 高職“數控機床拆裝與維護”課程教學現狀

1.1 教學形式單一，內容設計缺少互動

“數控機床拆裝與維護”作為數控技術專業必修的核心課程，主要介紹數控機床的基本結構和傳動路線等專業基礎內容，本課程對學生職業能力的養成具有重要的支撐作用。從目前的課程教學方式來看，該課程教學多以教師單方面口授、配以PPT和掛圖等形式開展，課堂教學方法和手段較為單一，學生對于課程學習的印象就是“老師用我們看不懂的圖紙講著聽不懂的內容”，且教學過程中缺乏行之有效的師生互動。另外，課程中數控機床的排故等實踐性較強的內容，雖也采用了典型案例進行了項目化教學改革，但由于教師自身專業技術水平和企業實踐經歷的限制，排故實踐過程仍是按照教材中的方法進行，學生既沒有機會接觸企業設備維修單等文件，也無法體驗企業實際的排故工作流程，即使在完成項目實踐后，學生的技能水平仍與企業要求存在一定的差距。

1.2 理論實踐失衡，教學效果不明顯

從教學實施的角度來看，本課程偏向于數控專業基礎與技能實踐的有機結合，且課程很大部分內容是理論基礎知識。針對當前高職學生學情特點，教師在課程教學中偏向于知識灌輸式教學，然后由學生在課后進行背讀記憶，這種方式導致教師課堂教學任務繁重且教學效果差[2]，對學生而言“聽課等于聽天書”。需開展技能訓練如數控機床維護等部分內容，由于相關訓練會在后續課程中再次進行，任課教師為提升理論部分教學效果，大多會縮減實踐訓練的時間，而后續課程中則認為學生已掌握相關技能，只對學生進行簡單的復習訓練，使學生對此項技能的操作停留在簡單模仿階段，根本達不到專業培養計劃預設的技能目標。另外，對于本課程的考核多以知識記憶為主的方式進行，也限制了教師在計劃課時內強化技能訓練的積極性，由此造成了課程教學效果不明顯的現象。

1.3 教學用具欠缺，知識點理解不透

課程中數控機床基本結構部分的內容，需要教師詳細講解各傳動的零件及傳動路線，而對機床實物來說，只能將其拆卸后才能展示其中的零件，不能直接觀察到零件的安裝位置和傳動關系；而使用的教學模型經過結構簡化和改變材質，使學生對機床結構缺乏形象化的認識；有些內容甚至采用二維裝配圖和傳動路線圖進行講解，導致學生對數控機床的結構只有大概的印象，對其具體結構組成、定位關系和傳動路線基本沒有概念，更不用說進行常見故障的排查和維護。另外，在進行拆裝技能訓練時，考慮到數控設備的價值，多采用相應的簡化拆裝模型，兩者之間的差別使學生即使圓滿完成訓練任務，在面對真實機床的拆裝維護時仍感覺“無從下手”，從而造成學生對課程關鍵知識點理解不透、基本技能不能掌握的現狀，嚴重影響對學生數控機床操作與維護能力的培養。

2 “1+X”證書制度下的課證融通教學設計探討

2.1 緊跟社會需求，開展課證融通改革

學生對“數控機床拆裝與維護”課程知識和技能的掌握程度，對他們能否勝任數控加工崗位有著舉足輕重的作用。因此，本課程應緊跟長三角地區社會企業轉型升級后對機械自動化制造人才的技能要求，在實施數控車銑加工“1+X”證書制度的情況下，將企業所需的職業技能和考證要求融入課程標準，適時調整課程知識與能力結構體系、教學方法與手段，使考證標準與課程標準相統一，以此不斷提升數控專業人才培養質量[3]。如課程中數控機床常見故障診斷與維護，作為合格的數控操作員應能快速判定其常見問題并加以解決，但由于設備故障的多樣性和復雜性，就需要專業教師赴企業盡可能多地收集案例，讓學生可以在校內反復進行故障診斷的訓練，并適時安排學生進企業跟從維修師傅進行實操訓練，使學生在平時機床操作訓練中也能對簡單故障進行排查解決，并加深他們對數控機床日常維護重要性的認識，在此基礎上，學生進行“1+X”的技能考證相對而言就較為容易。以此類推，課程中其他部分內容的教學，也可通過這種教學方式結合企業實操訓練進行，使學生在鞏固課程理論知識的同時提升自身職業技能，使學生就業后能較快地適應企業環境和要求，也有利于學生今后職業生涯中的崗位轉換和長遠職業發展。

2.2 遵循認知規律，豐富課堂教學內容

“1+X”證書制度下的“數控機床拆裝與維護”課程教學設計，需要根據當前高職學生學情和認知規律，選取簡單實用、學生認可的企業項目進行課堂教學設計，并針對該素材盡可能收集圖片、動畫和視頻來佐證相應知識點，在豐富課堂教學內容的同時拓展學生專業視野，使學生在教學活動中自然而然加深對知識點的印象。首先，“打鐵還需自身硬”，教師需要通過技術服務和企業實踐不斷強化自身專業水平，認真鉆研課堂教學設計能力和教學藝術來提升自身的教學業務水平[4]。其次，針對課程知識點的教學設計，在有效融合“1+X”技能標準的基礎上，根據地方行業企業需求和特色，校企合作共同開發活頁式或工作手冊式教材，在課程教學的第一堂課讓學生赴企業參觀學習、了解相關工作環境及流程，讓學生了解今后可能從事的工作及環境，喚起學生對本課程的學習動力和積極性。同時，也應積極開展課堂教學情境化改革嘗試，利用已有設備模擬企業真實生產情境，進行教學和學生訓練，彌補學生不能長久待在企業開展技能訓練的不足。最后，在當前互聯網技術與教學深度融合的背景下也需積極推廣線上教學、推廣課程網絡資源，將課程中的原理性基礎知識以三維動畫的形式展現，將企業的典型案例收集整合后構建虛擬現實環境，使學生不僅可以在課內跟老師學，也可以在課外通過網絡資源自己學。

2.3 豐富學生見識，善用虛擬仿真技術

在“數控機床拆裝與維護”課程教學中，由于學院教學設備的限制，機床結構的介紹往往是通過圖紙或模型來表達，而學生對于機床的認知處于初級階段，很難在短時間內熟悉機床的各部分結構，即使配有相應的教學模型也只能是對其結構有大概的認識；特別是故障排查部分的內容，現有教學設備或模型不可能專門為某種故障而設計，這部分的內容只能是停留在教師的PPT敘述或視頻階段。因此，針對本課程中數控機床的拆裝與排故部分的內容，有必要采用三維動畫、交互軟件、虛擬現實等虛擬仿真技術，建立數控機床的虛擬樣機模型，課程中不便于用教學設備直接展示出來的某部分機床結構，學生可以通過反復“拆卸”虛擬機床模型的相應部分構件，觀察其內部的機械結構組成和傳動關系，看到實物教學中不可能看見的機床零部件和傳動關系，從而加深對于機床基本結構和傳動關系的認知；或使用交互軟件在模型中設置數控機床的典型故障，讓學生進行典型故障排除的虛擬仿真訓練。通過前述反復多次的數控機床虛擬“拆裝”，加深了學生對于數控機床的拆裝順序、方法和故障的認知，在進行實物拆裝或排故時也可大大減少出錯概率，在提升學生學習效率的同時保障了教學設備的完好性[5]。

3 “1+X”證書制度下的課證融通教學設計實踐

現以課程中“罷工的四方電動刀架”這一典型學習任務為例，具體說明“1+X”證書制度下“數控機床拆裝與維護”課程課證融通的教學設計思路與流程。

3.1 教學設計思路

依據“1+X”證書制度下的課證融通課改要求，結合技能考證中對數控機床結構的知識要求，以企業案例為項目任務重新整合課程內容，選取四方電動刀架的故障診斷為教學設計項目，明確其具體任務是學習數控機床四方電動刀架的結構、換刀過程及刀架故障的診斷，教學設計模擬企業工作環境創設學習情境，創新課堂教學方法、手段和策略，為激發學生學習興趣和探究新知欲望，確定了本次課課題名稱為“罷工的四方電動刀架”。

本次課的授課對象為高職數控技術專業二年級學生，在之前的學習中已經奠定了一定的專業基礎，能夠較為熟練地進行數控機床操作，對PPT制作、APP運用和網絡論壇等現代媒體的應用能力較強，但也需要教師對其信息的收集和分析進行指導。本次課設定的課堂教學目標中的知識目標是要求學生了解四方電動刀架的零件及結構組成、掌握四方電動刀架換刀過程及故障推斷；能力目標是要求學生會自主學習四方電動刀架的換刀過程、會分析推理四方電動刀架故障；情感目標是通過創設情境和角色變換培養學生工作責任意識、通過分工協作和信息成果共享培養學生團隊合作精神。依據課程標準確立本次課的教學重點是四方電動刀架的換刀過程及故障推斷；結合學生分析能力弱等特點確立教學難點為四方電動刀架的常見故障判斷。

在進行具體教學過程設計時，考慮到四方電動刀架是數控機床換刀裝置的重要組成部分，其特點是結構封閉不便觀察等問題，本次課以知識形象化、任務情境化的設計理念開展教學設計，采用了“一條主線，兩個平臺，三種技術”的設計方案，即首先以故障判斷的企業案例為主線貫穿整個教學過程，將課程知識點有機融入崗位任務，學生在設定的企業生產情境中進行學習，在體驗職業感受的同時獲取課程新知識；其次，依托教學資源平臺和智慧教室兩個平臺，課前智能導學，課中積極互動，課后拓展訓練，提升學生學習興趣與成就感；最后，采用交互動畫、微視頻、虛擬仿真三種技術，創設工學結合、虛擬現實、協作探究的立體化教學情境，強化學生對知識點的理解和拆裝技能訓練，并就刀架的故障判定原因、開展小組辯論，激發學生學習興趣和專業競爭意識。

3.2 教學流程設計

本次課的教學實施需2課時完成，為保障課堂教學過程的有序開展與實施，具體過程劃分為“課前導學、課中學習、課后提升”三個環節，分別完成本次教學任務的準備、學習和拓展。具體如下：

環節一：課前導學。該環節通過“自主探究、在線測試”的形式，引導學生課前自主完成項目任務的新知預習，培養學生探索新知和自主學習能力，教師通過基礎測試掌握學生預習情況，從而能夠更好地把控課堂教學各環節。首先，教師課前在“學習通”資源平臺布置本次預習任務和要求，學生在“學習通”的相應版塊結合虛擬模型完成新知學習和在線測試，為便于學生自我學習和理解新知，虛擬模型展示了刀架的內外結構和拆裝順序，學生可以進行全方位的反復觀察，從而多角度認識其中的關鍵零件，同時還可從關鍵零件導航中了解其功用；其次，通過模型的交互功能，學生還可進行四方電動刀架的虛擬拆裝訓練，以此進一步熟悉刀架的結構組成和運動過程；最后，學生完成與上述內容對應的在線測試，教師通過在線測試成績把握學生的預習情況，并依據測試結果有針對性地修訂課堂教學內容。

環節二：課中學習。該環節體現課堂教學任務的具體實施，又分為“任務導入、新知探究、線索收集、線索推理、推理驗證”五部分，需2課時完成。

(1)任務導入：該部分內容通過創設學習情境，用生動實際的案例使學生明確學習任務的實用性。課程開始以某企業生產車間的數控機床故障為切入點，通過播放操作工小張與維修師傅對話及故障展示的視頻，讓學生開始角色轉換進入預設的學習情境，并由此引出本次課的學習任務：如果你是維修師傅，如何來排除四方電動刀架旋轉不到位的故障？

(2)新知探究：該部分以學生為主體，教師為主導的自主學習模式展開。首先，從刀架換刀的視頻入手，引出刀架換刀的抬起、旋轉、定位和夾緊等四個動作步驟，為更好地分析換刀過程，課程組自主制作了交互動畫，用交互動畫軟件將四方電動刀架由二維圖紙轉變為三維動態模型，該模型從蝸桿到蝸輪，從螺紋到上刀體，內部結構和傳動過程清晰明了，并可進行虛擬的刀架換刀操作，以此吸引學生的視覺感官、激發學習興趣；其次，以卡片趣貼的形式提煉四方電動刀架的傳動步驟并引導學生積極參與思考，拍照上傳至教師電腦后，各小組分別進行刀架傳動路線的匯報，并鼓勵學生就各組匯報結果進行點評、比對，以此培養學生的團隊精神和語言表達能力；最后，教師結合課前測試情況對匯報結果進行點評、修正和答疑，并指導學生填寫電動刀架換刀過程分析表。

(3)線索收集：在熟悉四方電動刀架的換刀過程后，學生已基本具備分析刀架故障的理論基礎，結合企業維修師傅的“望、聞、聽、問”故障診斷經驗，按步驟對此次刀架換刀過程中的故障現象進行逐個分析，嘗試判斷故障產生原因；其次，為調節課堂氣氛，就上述四種故障信息展開搶答來活躍課堂氣氛，調動學生課堂參與的積極性并鼓勵學生敢于發表自己見解；最后師生共同整理歸納得出刀架產生故障的可能原因。

(4)線索推理：為保證學生更有條理地進行刀架故障分析，該部分首先由教師預先設計好“故障線索排查推理表”，引導學生按表結合“望、聞、聽”診斷經驗完成刀架故障的初步分析，初判刀架故障出現的幾個可能源頭；其次，為幫助學生有效進行刀架故障診斷訓練，課程組參照實物制作了刀架故障診斷交互動畫模型，學生可借助該模型中的導航提示，學習刀架中各零件易出現的故障類型，還可在模型中對預設的刀架故障進行排查診斷練習；最后，結合維修師傅診斷經驗中的“問”，從小張師傅處得知該刀架曾發生過輕微的撞刀事故，針對這一現象展開小組間的辯論，大家各自闡述刀架故障的原因，教師進行點評并得出最終結論，以此激發學生學習興趣，培養自主探究、語言組織及分析推理的能力。

(5)推理驗證：在全體同學對本次刀架故障原因取得共識后，教師再次播放維修師傅對此現象的判定依據、結果和維修實況，師生共同驗證本次故障排查結果的正確性，并為后續課后刀架維修的技能延伸埋下伏筆。

環節三：課后提升。該環節作為課堂教學的任務拓展與技能延伸，一方面由教師在課程資源學習平臺預先推送多種刀架故障的素材和視頻，讓學生通過企業報修單收集故障基本線索，結合課堂學習的刀架基本結構、運動過程和故障診斷方法等知識，由點到面、由個例到一般自主練習電動刀架的故障診斷，并完成故障推理表和維修單，以此提高學生自我分析故障的能力；另一方面，為進一步加深對于四方刀架結構和維護的認知，利用交互模型讓學生進行刀架的虛擬拆裝訓練，為后續實地刀架拆裝和故障維修做好知識與技能準備。

最后，教師依據學生在課堂中的表現對其進行多元評價，評價內容不僅包含資源學習、在線測試、搶答匯報和線下作業等學習行為，而且對學生的團隊精神、人際協調和職業道德等綜合職業素養也要進行評價；同時，積極引進企業生產管理考核機制，對學生在技能實踐中的行為、表現和結果等按照企業標準進行同步考核，使學生在完成專業學習的同時能夠自動接受企業行為準則，達到學會專業知識即學會做事的效果。

4 結語

隨著學院數控車銑加工“1+X”證書的試點推廣，對“數控機床拆裝與維護”課程教學提出了新的要求，通過開展基于“1+X”證書的課證融通教學改革，采用企業案例重構課程結構體系，實現技能標準與課程標準的有效融合，結合虛擬動畫、交互軟件等虛擬仿真技術，使課程教學更為精準地滿足專業學習和技能考證需要，達到有效提升學生課堂學習效果和自身核心職業能力的目標。以此為依據，選取課程中的教學任務“罷工的四方電動刀架”為例，進行“1+X”證書制度下“數控機床拆裝與維護”課程課證融通教學設計與實踐。

實踐表明，“1+X”證書制度下“數控機床拆裝與維護”課證融通教學設計，通過創設以企業真實案例為主線的學習情境，教學過程模擬企業生產過程，學生在學習專業知識的同時體驗了企業生產流程，做到了“學能致用”；利用課程網絡資源和智慧教室平臺，豐富、拓展了學生的課程學習內容和專業視野，實現了專業教學由課內向課外的有效延伸，激發了學生的學習興趣和求知欲望，做到了“學有所樂”；借助微視頻、虛擬仿真、交互動畫等現代信息化技術讓學生主動起來，激發學生探究和認知欲望，促進專業技能水平提升，化解課堂學習重難點，做到“學而有效”。