高職教育數字化背景下“1+X”在線開放課程建設實踐研究

陸麗麗,周俊冬,孟玉喜

(南通開放大學,江蘇南通,226006)

《關于發展數字經濟穩定并擴大就業的指導意見》提出,到2025年我國國民數字化素養要達到發達國家的平均水平。[1]《教育信息化2.0行動計劃》提出要推動數字化教育的發展。開放大學作為以現代信息技術為支撐的高等學校,應積極探索利用信息技術手段,通過普及互聯網和移動數字終端等技術,結合網絡學習空間,融合微學分、微課程等概念,形成構建終身學習數字教育體系的建設思路。基于此,本文以“1+X”在線開放課程為例,根據課程教學特點,分別從課程基礎、課程目標、課程教材、課程內容與資源建設、課程設計、課程應用效果等方面,探索其數字化資源建設,以期提高課程教學質量,滿足數字化教學需求。

一、課程基礎

數控機床及應用技術是機電一體化專業的核心課程,對學生理論知識和實踐能力的要求較高,難度相對較大。因此,借助數字化技術,通過設備、軟件,對數控編程、加工進行創建、分析與完善,可將復雜、深奧的課程知識更加直觀、形象地展示出來,使學生可以通過數字化方式獲取相關的知識和信息。依據高職機電一體化專業人才培養要求,引入國家數控設備操作及維修職業標準,結合國家公布的“1+X”證書標準,結合校內專任教師、校外企業教師和學生多方共同研討,制定“融入思政、提升素養、學做合一”的總體設計目標,[2]運用現代教學技術,通過整合教學資源,使課堂教學、項目實訓、課外學習等環節連貫一體,課程內容和證書標準融合起來,形成一體化的課程教學體系,如圖1所示。這樣學生在畢業時,可以獲得1張教育學歷證書和“X”張職業等級技能證書,從而能夠提升人才的培養質量,提高院校培養人才的就業率,為社會發展作出貢獻。

圖1 一體化的課程教學體系

二、課程目標

對標數控機床及應用技術課程標準,應不斷對在線開放課程的教學目標進行優化,梳理課程內容,確定教學重難點,融入數字化、智能化的素養,以及服務智能制造、強國建設等思政元素[3],如圖2所示。

圖2 課程目標的制定

在理論學習中,學生要了解機床的組成、特點、工作過程,要掌握數控系統、伺服系統以及機械結構的功能、結構、工作原理,如電動機、主軸、工作臺,還要掌握數控編程(車、銑、加工中心)的指令、規則及方法。

課程實踐考證劃分為初級、中級和高級三個等級,并且每一個等級都明確了其職業要求。初級:看懂圖紙,熟練掌握數控車床的編程和加工作業,并且對設備有一定的排除故障的技能。中級:在初級標準的基礎上進行了進一步的提升,要求學生能看懂復雜的工件圖紙,能熟練掌握3D建模軟件,如CAD/UC/PROE等,熟練掌握數控機床的工作原理、機械零部件機構、聯動聯調機制,能夠快速檢修或者排出故障,更換零部件、系統調試等;熟練操作各種數控車床的軟硬件,掌握其工作參數以及檢測、調試方法,精通數控機床編程技術。高級:在初、中級的基礎上進一步提升,熟練掌握數控車床基礎操作和技術難度大的作業,精通數控機床的人工和自動化編程以及數控機床的排障、檢修、維修養護,能夠對數控設備的系統選擇、技術加工能力進行評定,能夠完成數控設備的電氣化系統的設計、安裝、維修保養調試,自行完成對數控設備的技術改造。這樣通過明確的標準設定可增強人才培養的方向性,同時也有利于評價指標的確定,根據不同等級的培養標準,進一步優化專業課程的內容,注重數控機床應用課程與機械設計課程、CAD課程的對接,在幫助學生掌握基礎知識和應用軟件的同時,加強學生專業技能的學習,融入相關的工程機械制圖知識、機械加工工藝專業知識、制造成本分析知識等,從而使學生全方位掌握數控機床及應用技術這門課程。

將理論學習和技能考核融合起來。理論學習是技能考核的基礎支撐,技能考核是理論學習的能力反饋。同時,可通過技能大賽,形成以賽促技、以賽促教、以賽促改,提高教師教育教學能力,提升學生技能學習水平,進而形成全面完善的人才培養模式。[4]

三、課程教材

課程教材是課程數字化建設的重要載體。本課程所用教材根據學生學習的特征,通過數字化相關的技術手段,將數控產品設計、生產、制造、質檢、銷售、維護等全產業鏈的最新成果融入課程的相關教材中,優化了教材中的學習目標和學習內容。

如圖3所示,本課程把原有的8章知識點進行內容重組,將第二、三、四章節合并為項目一,整體變成了6個項目,并且將知識點穿插在各個項目中,進行由易到難的排列,實現項目化教學,提升了課程教學內容的適應性和能力訓練的有效性。通過開發數字化教材資源(動畫、微課、案例),利用手機App掃描二維碼圖觀看知識重點、難點講解鏈接,形成數字化立體化教材,豐富了教材的內容,提升了學生閱讀體驗,使加工零件的“結果”有“過程”,從“靜態”變“動態”,由“想象”變“可視”,讓加工車間就在身邊,加工場景就在眼前,自己就是數控編程與加工的設計操作者,助力突破教師講不明與學生聽不懂的屏障。[5]

圖3 課程內容重組

四、課程內容與資源建設

依據人才培養方案,秉持數字化的理念,充分利用互聯網平臺和信息技術手段,全面融入機械加工、交通運輸、國防裝備等多個行業前沿知識點,設計了以數控職業能力為核心的項目齊全的任務式課程結構。課程包含6個項目,將知識點、技能點分解融入項目中,培養學生全面了解數控機床內外部結構,掌握典型零件編程加工方法。其中,數控機床內外部結構包括:數控系統、伺服系統、檢測反饋系統以及輔助系統。典型零件編程包括軸的車削加工、曲面的銑削加工、復雜零件的綜合加工以及機床保養維護。

通過數字化教學平臺管理數字化教學設計平臺、數字化工藝分析平臺、數字化編程平臺、數字化多軸與特種加工平臺各環節產生的教學資源,可提升課程教學內容的適應性和能力訓練的有效性。如表1所示,課程數字化資源建設通過提煉數控機床加工的典型項目案例,可從媒體素材、課件、題庫、網絡課程、文獻資料、工程、問題解答、資源目錄索引等重要方面入手,創設理論知識學習平臺,著重打造豐富的課程實踐教學等拓展資源,使其具有極強的互動性、開放性、共享性以及持續性特征。教師可以數字化方式對學生進行有效引導,將課件轉化為多種形式,如幻燈片、網頁、可執行文件、光盤等,共建成107條課程資源,視頻總時長達193分鐘,教師可以調用軟件實現G代碼運行,直觀地看到其軌跡;可以利用軟件真實完成G代碼與機床的遠程通訊;可以利用平臺將機床切削加工過程直接投影到多媒體上,讓學生看實際加工各種切削方式的不同變化。同時,教師可通過用試題庫中的380多道題目組成作業、測驗、考試等,對學生進行不同層次、不同角度、不同項目的檢驗,分析學生答題中經常出現的問題,展開討論,確保整個教學和學習過程有深度、廣度與溫度。

表1 “數控機床及應用技術”課程數字化資源開發的思路設計

五、課程設計

在課程教學中,利用信息技術的數字化資源,結合課堂教學特點,圍繞行業關鍵技術、核心工藝和共性問題,融入課程思政,增加典型實踐教學案例,將優質的數字化資源嵌入教學的各個環節,釋放數字化資源的引領、驅動功能,將復雜問題簡單化、枯燥問題趣味化,體現當前職業教育改革中啟發式、指導式、互動式、合作式教學等先進教育理念,以促進教學品質顯著提高。[6]一方面,要加大校內實驗教學的力度,通過云上共享系統或者軟件系統熟練理解與操作數控技術;另一方面,要深入企業實踐,開展多場景現場實踐教學,引導學生自主完成實際生產案例或科研成果轉化案例,掌握數智時代學科交叉融合的路徑與方法。如表2所示,課程教學可采用線上教學與線下教學相結合,課前預習、課堂教學、課后考核相結合的教學方式。

表2 課程線上線下教學過程和教學評價模式

(一)課前環節

教師依據教學目標設計學生自主學習的內容,通過微課、課件、預習小測驗、數控匠人等形式,利用學習通App推送給學生,突出重點、明確難點,同時增加學習強國的思政教育,內容應力求豐富、精簡、易懂,最大程度激發學生的實訓興趣。教師要引導學生完成預習小測驗、填寫預習體會(主要包括預習后存在的問題和自主學習后的感受)并記錄其在線學習時長,以便及時掌握學生在線學習情況。[7]

(二)課中環節

課中地點為多媒體教室和實訓室。首先,教師要點評學生的預習情況,幫助學生解決預習中存在的問題。其次,教師要利用多媒體教室完成課程的授課,將課程教學中的重難點制成微課,用生動新穎、凸顯要領的方式進行講解。最后,教師布置小組任務,先讓學生分組討論編程,在結果初步達成時進入實訓室,再對存在的問題進行指點、示范,讓學生集中觀察學習,然后由學生分組并按序逐一操作加工。

(三)課后環節

課后環節采用線上與線下相結合的方式,學生完成線上推送的作業和線下單元的測試,進行難點反饋和體會分享,教師對學生學習狀況、職業素養進行點評與鼓勵教育。

六、課程應用效果

通過一段時間的實踐,本課程平臺效果顯著,本課程于2020年在超星平臺上開課,截至目前已開課8期,使用效果良好。特別是近些年,學校采用遠程和混合學習方式,進一步激勵完善了課程平臺的建設。其具體取得了以下效果。

第一,本課程團隊能力突出。本課程團隊結構合理,涵蓋老中青年齡段,均是“雙師型”教師,長期從事數控理論與實踐教學工作。此外,聘請企業高工擔任指導教師,全程參與課程開發與資源建設,及時評閱線上作業以及回復學生討論話題等,使教學進度與學習進度保持一致。

第二,本課程建設保障措施有力。為了保障課程建設質量,學校不斷地從人力、財力、物力等方面給予數字化建設大力支持,并且建有智慧理論教室和仿真實訓室,以供教師進行講授、制作課程和學生實訓,保證“線上+線下”混合式教學模式的實施。

第三,本課程評價體系完善。將技能大賽和課程考核融合起來,形成以賽促學,促進學生技能水平提高;形成以賽促教,提高教師教育教學能力;形成以賽促改,完善人才培養模式。[7]同時,將勞動精神、工匠精神等思政要點融入技能教學,把課程思政融入教學的全過程,讓學生有扎實技能、家國思想與職業理想,進而形成全面評價學生能力的評價指標體系。通過平臺大數據統計功能,以周、月等為單位查看課程報告,直觀了解班級整體和學生個體的學習情況,根據學情及時調整教學策略。

綜上所述,隨著互聯網的快速發展,數字化教育已經成為常態,也必將帶來人才培養和教育模式的改變。基于數字化背景的數控機床課程建設緊扣當前數控技術發展的智能化趨勢,以信息技術開展課程設計,豐富教學資源,對提高高職機電一體化專業教學質量、構筑終身教育體系、形成學習型社會具有積極意義。