“1+X”證書制度下“金屬材料與熱處理”課證融通改革研究

周 琦

(江陰職業技術學院 機電工程系，江蘇 江陰 214405)

0 引言

2019年國務院頒布了《國家職業教育改革實施方案》，提出了開展“1+X”證書制度的試點。其中，“1+X”是指在保證學生能夠取得畢業證書的前提下，職業學校充分利用自身專業優勢和軟硬件教學設備，通過系統性的技能訓練與考核，讓學生獲取與專業相關的職業技能等級證書[1]。這樣，學生在畢業時既擁有證明自己學歷的畢業證書，又有證明自己職業水平和能力的職業技能證書，使之能夠獲得更多的就業選擇機會，更好、更快地融入企業實際生產中。

高職院校的主要任務是培養技術技能型應用人才，與“1+X”證書制度試點工作的方向一致。為此，2021年江陰職業技術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的“1+X”證書試點工作，由過去各專業注重培養學生單個技能轉向多種技能的綜合掌握，在專業課程建設過程中，深層次地剖析專業群人才培養模式和專業課程體系，針對數控車銑“1+X”證書所對應的專業課程及內容，將專業技能所需內容融入相關課程，推進“1”和“X”的有效銜接，進一步增強學生就業能力，擴大學生的就業范圍。

結合數控車銑加工“1+X”證書中職業技能鑒定大綱對金屬材料與熱處理部分內容的要求，開展實施基于“1+X”證書的“金屬材料與熱處理”課證融通教學改革，通過整合校內外課程資源、重構課程知識體系和創新課堂教學模式等舉措，實現課程教學與職業技能要求的有效融合，在完成專業教學的同時，提升學生的職業技能。

1 金屬材料與熱處理課程教學現狀

1.1 知識體系重理論、輕實踐

高職機電類專業基礎課程“金屬材料與熱處理”，經過多年的專業課程體系整合和課程改革，課程知識體系中相關實踐環節已融入其他實踐性更強的專業模塊課程，課程教學主要以理論講授為主且課時大為縮短，部分金相實驗也因課程內容的刪減而取消，只留下基本的熱處理工藝實驗，主要目的是為學生后續課程做好知識與技能的儲備。這種改革的初衷是為了使金屬材料的相關知識能夠更好地與生產實踐相結合。但在實際教學過程中發現，由于缺少實驗實訓環節的演示和操作實踐，教師在課堂教學中不能清楚地講解相關知識點，學生對金屬材料與熱處理知識的學習側重于頭腦記憶，課程學習對學生而言沒有吸引力，造成學生對所學課堂知識掌握不牢固、深層理解不夠，到后續專業模塊課程用到金屬材料的相關知識時，學生已經忘得差不多了，需要教師再次講解、示范操作。

1.2 教學內容枯燥、模式單一

高職機電類專業基礎課程“金屬材料與熱處理”要求學生掌握常用金屬材料的特點、牌號、應用場合以及針對不同需求的熱處理工藝等相關內容，繼而延伸到不同類型零件的選材與熱處理工藝，教學內容雜且要求記憶性的內容較多，對于現階段的高職學生而言是一門比較難學的課程。據了解，目前多數高職院校的“金屬材料與熱處理”雖已采用項目化教學，但項目素材仍采用典型零件的選材與熱處理工藝，課堂教學過程中，學生只是被動接受內容，沒有結合零件的實際機加工工藝過程，課堂中師生互動頻率較低，對學生的要求也是死記硬背課堂知識點以便后續課程運用。從而導致實際授課內容和過程比較單一，課堂教學無法吸引學生、激發學生的專業學習興趣，遠遠不能滿足學生對該課程知識內容的需求，進而影響到學生對課程內容學習的主動性和積極性。

1.3 技能訓練與崗位對接不暢

近年來，高職“金屬材料與熱處理”課程部分偏向實際運用的內容被整合進了其他專業課程，而在相關專業課程教學中會因專業教師對材料和熱處理知識的熟練運用程度等原因，直接安排學生按照給定的材料選擇和熱處理工藝進行實踐，導致學生對材料選擇和熱處理工藝方面的知識技能根本無法得到有效的實踐和訓練，而本課程的教學課時中，對上述內容的訓練已經被取消，剩余的只是基本熱處理工藝的常規試驗操作，無法展示熱處理在機械零件加工中的工藝流程和作用，學生在完成本課程的學習甚至畢業后只是單純地了解機械零件加工過程中需要進行熱處理的原因，對于具體零件采用何種類型的熱處理工藝基本一無所知。近年來用人單位的調研表明，企業對我院學生的各項綜合素質比較滿意，但針對仍需加強的課程及技能方面，多數企業提出了對學生關于工程材料和熱處理知識方面的強化要求。

2 基于“1+X”證書的“課證融通”改革思路

基于“1+X”證書的“金屬材料與熱處理”課程“課證融通”改革，關鍵在于理清職業崗位技能標準與課程標準的有效連接點和分離點，在課程標準中加入“1+X”證書要求的知識點和技能，實現兩者的有機融合[2]，在此基礎上重新構建課程知識結構體系，創設工作情境，實現課程教學與企業生產實際對接，通過產學結合、校企合作建設課程資源，創新考評機制，提升課堂教學質量，以此在完成課程教學活動的同時使學生能夠從容應對“1+X”證書的技能考核和企業實際工作崗位的要求。

2.1 結合職業技能標準，重構知識體系

首先，對標數控車銑加工“1+X”證書的技能標準與要求，找出與本課程相關的知識點與技能要求，并融入課程標準的知識與能力目標中，以此來規定學生應該掌握的知識和技能，明確學生學習本課程應該達到的程度和水平。其次，實現職業技能要求與課程教學內容的有效對接，依據課程標準中的知識和技能目標，歸納出具有代表性的典型工作任務以重構課程知識結構體系，如材料基礎知識、熱處理基礎知識、典型零件的材料選擇、典型零件的熱處理工藝選擇、非金屬材料的選擇等5個模塊的教學項目，采用企業實際項目，依據熱處理工藝穿插于機加工過程中開展相應技能訓練。最后，考慮數控車銑加工“1+X”證書的職業技能標準和要求，將課程知識體系的每個項目再分解成若干個學習任務，每個學習任務都涵蓋了學生必須掌握的關于零件材料選擇和熱處理的知識點、技能點，以此盡可能保證學生課程知識與技能學習的過程和零件機加工工藝過程一致，安排學生赴企業進行相關工藝的參觀學習或實踐，實現課程教學內容與工作內容的緊密結合。

2.2 整合校企資源，加強課程建設

數控車銑加工“1+X”證書應用與機械制造與自動化專業群，重在專業群課程內容與“1+X”證書標準的有效融合，通過課程教學實施完成技能證書要求的知識點和技能訓練，實現專業課程與技能考證的“課證融通”[3]。本課程的教學資源在前述知識結構體系重構的基礎上，以學院現有教學設備與資源為主，邀請企業專家或工程師參與，結合企業真實生產任務，應用現代信息技術開發關鍵知識點的虛擬仿真動畫，收集企業項目素材、圖像和視頻，校企合作共同開發教材，建設與之相配套的網絡課程資源。其中，每個教學項目的設置依據“1+X”證書的技能要求，建設以實驗觀察、仿真訓練設施為主的“理實一體化”教室；按照企業實際的生產流程、工作內容和標準，整合現有設備資源，新增必要設備，構建“車間式”的校內實訓基地。另外，對于校外實訓基地的建設，應真正與企業開展全方位的合作，鼓勵任課專業教師積極參與課程相關的企業項目研發，下企業實踐熟悉生產一線的技術現狀，以此充分發揮學院技術開發和人力資源優勢，實現雙方的優勢互補。

2.3 創新考評機制，提升教學質量

“1+X”證書制度下的“金屬材料與熱處理”課證融通教學改革中最重要的一個環節是建立與之配套的課程教學考評機制，對教師教學和學生學習效果進行有效的評價。因此，新的課程評價除了重視常規的過程評價之外，還需將項目化教學的實施效果也納入評價體系，監測教師知識與技能的傳授、理實融合的考核方法，考查學生理論知識點向技能點轉化的效果。對應數控車銑加工“1+X”證書制度要求的職業能力相應等級，建立與之對應的課程成績標準，按項目制定考核內容和目標并付諸實施，各項目考核結果以權重比例匯總為課程考核成績，使職業技能要求與課程知識點有機結合，自然融入課程教學項目，實現知識的傳授和技能的訓練與實踐，達到學會課程即學會做事的效果[4]。同時，重視課程組教師的專業技術和教學業務能力的培養和提升，鼓勵教師下企業進行專業實踐和技術服務，更新專業知識、鍛煉專業技能，不斷提升自身的專業技術能力；督促教師參加各類教學和技能競賽，為“1+X”證書制度下本課程知識體系的設計與實施提供保障。

3 基于“1+X”證書的課證融通教學實踐

3.1 “金屬材料與熱處理”課證融通教學策略

為實現“1+X”證書制度下“金屬材料與熱處理”課證融通的有效教學，采用了“二三四”的課程教學策略，具體如圖1所示，即構建課程知識體系要立足課程知識點與技能考核的深度融合，項目內容的選取要強化對學生創新、技術應用和職業等三種能力的培養，課堂教學在注重學生專業知識與技能掌握的同時，關注對學生核心職業能力的培養、課程網絡資源的建設以及教師自身專業技術和教學業務能力的提升。在課堂教學中結合數控車銑加工“1+X”證書職業技能考核內容中本課程的知識點要求，充分利用企業素材，豐富課程相關知識點的網絡資源，加強企業案例實操項目的內容和實踐力度，使學生在教學活動中了解企業數控加工零件的材料選擇與熱處理實際案例和工作過程，提升其社會實踐能力和專業技術能力。任課教師在教學過程中掌握數控車銑加工“1+X”技能證書中金屬材料與熱處理的知識要求，以學生為主體開展課程理論教學與實踐活動，并注重不斷提升自身專業技術和教學能力，學習新技術、新工藝、新設備等相關知識，讓學生了解行業發展前沿信息和企業最新用人需求，培養學生對本專業的興趣和職業計劃，在完成專業課程教學的同時，幫助學生做好職業規劃，從而進一步提升學生的核心職業能力[5]。

圖1 “金屬材料與熱處理”課程課證融通“二三四”教學策略

在具體教學案例實施過程中，結合“1+X”技能證書的知識與技能要求，針對課程中不同項目的學習任務和相應知識點，以及技能的實際情況，設計兩者實現有效融合的教學情境，充分利用現有校內外教學設備和課程資源，有針對性地采取有效教學方法和策略開展課堂教學，培養學生的創新、技術和職業能力。

3.2 “金屬材料與熱處理”課程課證融通教學案例

現以本課程中“零件材料的選擇”這一學習任務為例，具體說明“1+X”證書制度下“金屬材料與熱處理”課程課證融通的教學實施過程。

本課題的教學知識目標是要求學生了解零件的選材原則及基本過程，熟悉典型零件的使用性能、材料選擇和熱處理工藝；能力目標要求學生會對照選材的原則和各材料的性能對典型零件進行材料的篩選，利用書本和網絡查找需要的素材，進行自主學習；素質目標主要是培養學生對工程材料學習的求知欲，以及展示自我、提升自我、愉悅自我的積極心態。課題的設計思路是在學生基本熟練掌握各零件的牌號、性能和熱處理工藝的基礎上，于課前布置學生復習，課中檢查并適當補充強化；針對典型金屬材料選擇知識點比較枯燥的問題，在課堂中安排學生答題、講演、匯報的環節，以調節課堂氣氛，集中學生注意力，向學生提供展示自我、提升自我的機會，促使學生獲得較好的情感體驗；鑒于各牌號材料的性能、熱處理的區分記憶及合理選用是教學難點，將選材設計成任務表單，列出幾種材料讓學生篩選，學生分工合作，主動探知，并借助教材、網絡鞏固舊知，拓寬知識面，嘗試選材。

本任務的課堂教學以某企業的零件加工選材為情境，以充分體現課堂知識點的實際應用為準，遵循常規課堂教學要求，設計5個教學環節，具體如下：

環節1：溫故知新。在對前次課堂任務簡單復習的前提下，利用問答的方式帶領學生整理常用機械工程材料的分類、牌號、性能及鋼的熱處理等知識，并視學生回答的熟練程度給予適當的舊知強化、補充或擴展。針對存在的不足提醒學生，將來若想在行業中有發展、能創新，現在就必須夯實理論基礎，同時也為本次課展開新內容的學習做好知識準備，激發學生學習課程內容的興趣和積極性。

環節2：有心者事竟成。教師提前布置學生從周圍環境中查找金屬元件，拍照并上傳到課程群相冊，利用網上資源初步了解零件的種類、功能及價格等；教師課前將相冊中的圖片收集整理，課內安排時間讓全班同學觀看，大家交流、探討并初步判斷屬于哪些材料，并由提供照片的同學作補充。教師針對學生的判斷及表現做出點評，鼓勵學生要聯系生活實際展開學習，主動觀察，積極思考，在豐富自己生活常識的同時，也積累專業知識。

環節3：學知不足，業精于勤。該環節帶著機械設計人員是如何選材的問題，指導學生學習新課“零件材料的選擇”，簡要講解零件材料選擇的原則和過程，并列舉典型零件選材，加深學生對知識點的掌握和運用。以機床主軸的選材為切入點，通過播放動畫、視頻等資源講解機床主軸工作過程，對其服役條件、失效形式、工藝性要求、抗力指標等進行逐一分析，學生先聽老師講其用途、看其工作過程，其次，按照主軸的性能指標確定材料選擇范圍，再根據實際使用需求，初步選擇最合適的材料(如圖2所示)，為后續機械零件的結構設計、強度校核、熱處理以及加工等流程做好準備。同時，針對傳統設計中與材料相關的結構設計和強度校核計算復雜且偏差較大的問題，穿插講解機構運動仿真和零部件有限元分析等現代機械設計方法，讓學生了解專業新技術信息和優勢，拓展學生的專業視野。

圖2 機械零件的選材流程

在此基礎上，為進一步強化學生對課堂知識點的實際應用能力，以內燃機曲軸選材為目標任務，根據曲軸的服役條件、失效形式、抗力指標和工藝性要求等方面的分析，讓學生分組通過觀看視頻、教師闡述用途、實物展示、巡視互動和自我討論思考等手段，在教師的輔助下，自主完成曲軸零件的選材。

環節4：講演練習，挑戰自我。為進一步鞏固課堂所學知識，實現與“1+X”證書技能標準的有效融合，該環節充分體現學生的主體作用，在完成曲軸材料選擇的基礎上，按照圖2工作流程嘗試選擇齒輪零件的材料。首先，由教師利用圖片、動畫和企業實物講解齒輪的結構、特點和應用場合，并由工作環境引出齒輪常見的失效形式并進行簡單的原因分析，讓學生了解不同應用場合齒輪易出現的失效形式，以備后續選材時采取相應措施加以避免。其次，鼓勵學生分組嘗試進行常見機床齒輪和汽車變速箱齒輪的選材，教師輔助學生按預先設計好的齒輪選材表中所列內容查資料、討論，最終按要求寫明齒輪的用途、失效形式等，比較并篩選出合適的齒輪材料，并分組匯報闡述選擇的理由。最后，由教師對各組的選材情況進行分析、評價，補充齒輪選材環節應注意的事項。

環節5：觸類旁通，舉一反三。該環節在學生已經基本掌握典型零件材料選擇方法的基礎上，加大課堂知識點的實踐應用難度，教師簡要講解箱體類零件的結構特點、使用要求及材料選擇情況，給學生布置在課內完成箱體類零件的選材任務。為保證課堂教學環節的邏輯性和延續性，可選擇車床主軸箱和汽車變速箱箱體材料為目標任務，并最終指出同為箱體但選擇不同材料的原因，讓學生了解在實際應用中進行零件選材時除了要分析材料的服役失效條件，還需考慮設備的具體運行環境。同時，為保障后續教學任務的順利開展，通過課程網絡資源布置學生完成合金工具鋼牌號、性能等知識的預習，拍照上傳實習車間的機加工刀具，使學生了解自己使用的材料。

以上即為本課程中“零件材料的選擇”這一項目任務，針對“1+X”證書背景下的“課政融通”教學設計，不同教學任務的課堂教學過程設計會因教學內容和實踐需求而變化，但課程教學舉措始終遵循“二三四”教學策略，其最終目的都是為了保證學生在完成本課程的學習后，能掌握相應的金屬材料和熱處理工藝的選擇知識與技能。

4 結語

基于“1+X”證書制度的“金屬材料與熱處理”課程課證融通教學改革與實踐，針對數控車銑加工技能標準中金屬材料與熱處理的相關知識，將“1+X”證書的職業技能標準有效融入課程標準，以教學化的企業實際工作項目為載體，重構課程知識體系，以學院現有的教學設備和資源為主，開展校企合作，加強課程建設，建設與之相配套的網絡課程資源，創新課堂教學方法手段和課堂教學考評機制等手段，實現技能標準與課程標準的有機融合。

通過本課程的學習，使學生在學習金屬材料與熱處理相關知識的同時，熟悉了企業實際工作中零件選材和熱處理工藝流程，掌握了數控車銑加工“1+X”證書的相關技能并取得了相應的技能等級證書，提升了高職機電類學生的核心職業能力，滿足了企業對高職技能應用型人才的需求，促進了學生后續職業生涯的可持續發展。