技工院校鉗工實訓教學智能化探究

摘 要：技工院校鉗工實訓教學面臨轉型升級需求，智能化教學改革勢在必行。實踐探索建立智能化實訓平臺，融合多傳感器數據采集、圖像識別、云計算等技術手段。通過智能設備監測學生操作行為，分析技能掌握情況。實驗結果顯示學生操作規范性明顯提升，工件質量顯著提高，學習效率持續改善。智能化教學模式激發學生學習興趣，培養學生自主學習能力，提升教學質量。實踐證明智能化實訓教學改革路徑可行，為技工院校實訓教學創新提供新思路。

關鍵詞：技工院校 鉗工實訓 智能化教學 教學改革 實踐創新

工業智能化發展對技能人才培養提出新要求，傳統鉗工實訓教學難以適應現代職業教育需求。智能化教學融入傳感器技術、數據分析、人工智能等新技術，實現教學過程精準監控、及時反饋、智能評價。國內外智能化教學研究成果豐富，實踐經驗顯著，面對產業革命新機遇，鉗工實訓智能化教學探索意義重大，對推動技工院校實訓教學改革具有啟示作用。

1 鉗工實訓智能化教學體系

隨著現代工業技術快速發展，技工院校鉗工實訓教學正面臨新的機遇與挑戰。傳統實訓教學模式主要依靠教師傳授知識，學生被動接受，難以激發學習興趣。智能化教學體系充分運用智能傳感器、數字孿生、物聯網等技術手段，通過數據采集分析學生操作過程，實時評估練習效果[1]。在具體操作中，智能設備對學生鉗工操作姿勢規范性進行實時監測，系統自動記錄工件加工精度、完成時間等關鍵指標。通過智能分析平臺對學生個體差異深入研究，為每名學生制定專屬學習計劃，推送針對性練習任務。智能化教學體系還建立了完善的數據分析模型，對學生技能掌握程度進行量化評估，幫助教師精準把握教學重點難點。這種智能化教學模式不僅提高了教學效率，更為技工院校實訓教學注入新活力，推動鉗工實訓教學質量全面提升。

2 鉗工實訓智能化平臺構建

2.1 智能化硬件系統架構

智能化鉗工實訓平臺采用分層式硬件架構設計，在底層搭載高精度位移傳感器、力矩傳感器、工況監測儀，實現對鉗工操作全過程數據采集。中層配備工業級處理器、數據轉換模塊，負責信號處理分析[2]。頂層集成智能交互屏、云數據終端，為師生提供直觀操作界面。具體設備配置上，工作臺集成壓力感應裝置，監測鉗口夾持力度；臺鉗配備角度傳感器，檢測工件加工姿態；銼刀裝配智能手柄，記錄銼削軌跡。通過多傳感器協同作用，構建全方位監測網絡。智能終端將采集數據實時上傳云平臺，經算法分析生成操作評估報告。工作臺四周設置攝像頭陣列，捕捉學生操作細節，系統自動識別不規范動作并報警提示。為確保數據傳輸穩定性，采用雙通道備份機制，主信道采用光纖網絡，備用通道使用無線傳輸。硬件系統整體布局采用模塊化設計，便于設備維護升級。各功能模塊間通過數據總線連接，保證信息傳輸實時性。這種層級分明、功能完備、可擴展性強的硬件架構，為鉗工實訓智能化教學奠定堅實基礎（圖1）。

2.2 實訓課程內容設計

智能化鉗工實訓課程以培養學生實踐技能為核心，打破傳統照本宣科模式。課程設計融入數字化教學元素，將鉗工基礎知識制作成微課視頻，學生通過智能終端自主學習。實訓任務按難度劃分基礎模塊、進階模塊、拓展模塊三個層次，學生根據個人能力選擇學習進度。基礎模塊重點訓練鉗工六大基本技能：劃線、鏨削、鋸割、銼削、鉆孔、攻絲和套絲。進階模塊側重典型零件加工，強化精度控制能力。拓展模塊著眼創新設計，鼓勵學生開發新型工裝夾具。課程內容突出實踐性，理論講解精煉，著重工藝要點。智能教學平臺記錄學生每次練習數據，分析操作規范性，提供改進建議[3]。教師根據智能分析結果，針對性調整教學內容，優化課程設計。課程評價采用過程性評價，注重考查學生技能熟練度、創新能力。智能化實訓課程設計激發學生學習積極性，培養獨立思考能力，提升職業技能水平。

2.3 教學評價標準體系

智能化鉗工實訓教學評價模型采用加權計分方式，通過公式：

進行綜合評分。N代表學生綜合得分，α、β、γ分別為操作規范性、工件精度、加工效率三個維度權重系數，權重之和為1，其中α、β、γ初始權重分別按0.4、0.3、0.3設置。A代表操作規范性評分，包含工具使用姿勢、操作動作連貫性、安全防護執行情況；B代表工件精度評分，涵蓋表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等參數；C代表加工效率評分，統計單件加工時長、工序轉換效率、廢品率等數據；A、B、C均按100分制給分。系統通過視頻圖像識別技術監測操作行為，激光掃描儀采集工件數據，自動計算各項得分。評價模型內置預警功能，當得分低于預設閾值時發出提醒。智能分析系統依據評分數據繪制技能發展曲線，預測學習趨勢，輔助教師開展因材施教。模型根據教學實踐反饋定期迭代優化，動態調整評價指標權重，不斷提升評估準確性。各指標權重系數通過大量實踐數據分析確定，確保評價結果客觀公正。

2.4 實訓資源管理機制

智能化實訓資源管理采用數字化平臺統籌調配，實現教學資源精準配置。實訓設備、主要工具配備智能芯片，全面記錄使用頻率、磨損程度、保養周期等關鍵信息，實現工具全生命周期管理。系統基于教學計劃和設備狀態，智能分配工位資源，避免設備閑置浪費，提高資源使用效率[4]。智能柜采用現代化管理方式進行工具存取，學生通過刷卡系統規范取用，系統自動記錄每件工具的使用情況和使用者信息，確保工具管理責任明確。原材料管理模塊實時監控庫存數量和使用狀態，當庫存達到預警值時自動生成采購計劃，保證教學物資供應充足。

維修保養模塊運用預測性維護技術，通過分析設備運行數據預測可能發生的故障，提前安排檢修維護，有效降低設備損壞率，延長設備使用壽命。資源調度系統采用智能算法，深入分析歷史使用數據，準確把握高峰時段特征，科學合理分配實訓時間，提升整體運行效率。數字化資源管理平臺詳細記錄每件工具的使用壽命指標，精確預測更換周期，實現設備資源的精細化管理。實訓場地按照功能需求科學劃分區域，配備智能門禁和監控系統，實時掌握場地使用狀況，確保教學環境安全高效。

耗材管理模塊建立完整的使用追蹤機制，準確記錄材料使用去向和使用量，建立科學的材料定額標準，有效減少資源浪費。智能化管理機制通過數據驅動決策，持續優化資源配置方案，顯著提升資源利用率，有效降低運營成本，為實訓教學的順利開展提供堅實保障。管理平臺定期生成全面的資源使用分析報告，包含使用效率、維護成本、更新需求等多維度數據，為資源優化配置提供可靠的決策依據。平臺還整合了供應商管理、成本核算、質量監控等功能模塊，構建起完整的實訓資源管理生態體系，推動實訓教學管理水平不斷提升。

3 鉗工實訓智能化實踐分析

3.1 實驗研究方案

智能化鉗工實訓實驗面向技工院校模具專業二年級學生開展，實訓實驗周期設定為八周，每周實訓課時按教學計劃安排。實訓實驗內容涵蓋鉗工核心技能模塊，包括平面加工、曲面加工、組合零件制作三個項目。實訓實驗場地配備智能化教學設備，搭建數字化教學平臺，學生分組進行項目式學習，配備指導教師全程跟蹤。實訓過程中智能設備全程采集操作數據，記錄學生技能提升軌跡[5]，輔助學生掌握標準操作流程，糾正不規范動作。實驗實施過程采用模塊化教學方式，實驗設計注重培養學生自主學習能力，鼓勵技術創新，學生可根據個人進度選擇學習內容；實訓項目設置循序漸進，從基礎技能到綜合實踐逐步深入，促進學生技能全面發展。教師通過智能分析平臺實時掌握學生練習情況，利用數字化平臺多方位針對性指導，提高教學效率及質量。同步配套開發電子教材資源，方便學生課后復習。實驗過程強調安全意識培養，建立智能化安全預警機制。實驗評價采用過程性評估（圖2），注重考查學生獨立思考解決問題能力。

3.2 教學效果評價

基于八周的智能化鉗工實訓教學實踐，通過全方位數據監測體系對教學效果進行系統評價。智能傳感系統采集的數據顯示，學生操作規范性得到顯著改善，不規范動作頻率大幅降低。工件質量檢測結果表明，學生在平面度、尺寸精度等關鍵指標的加工水平明顯提升，整體加工效率也有較大進步。學生技能評估得分整體呈現穩步上升趨勢，后期表現較初期有質的飛躍。通過問卷調查發現，絕大多數學生對智能化教學模式表示認可，學習積極性明顯提高。智能評價系統生成的學習軌跡分析顯示，學生在曲面加工、組合零件制作等難點項目上的技能掌握速度較傳統教學有顯著提升。從教師反饋來看，智能化教學平臺幫助其更精準把握學生學習狀況，教學針對性和效果提升明顯。實踐證明，智能化教學模式在提升學生實踐技能、培養創新思維、激發學習興趣等方面取得顯著成效，為鉗工實訓教學改革提供了可靠的實踐依據。

3.3 教學改進措施

智能化鉗工實訓教學實踐過程中暴露出一些需要優化完善的環節。首要任務是加強教師培訓體系建設，通過組織教師參加智能化設備操作培訓來提升其信息技術應用能力。針對實踐中發現的學生操作不規范問題，應著力強化智能糾錯系統精準度，利用圖像識別技術實現對錯誤動作的實時糾正精準提醒。同時，需要進一步改進智能評價體系，通過細化評分標準和增加創新思維評估指標來優化數據分析模型，提高預警準確性，幫助教師及時發現和解決學習障礙。在教學資源建設方面，應當完善智能化教學資源庫，補充虛擬仿真教學內容，并合理調整課程進度安排，為學生預留充足的練習時間。此外，還需要改進智能設備交互界面以提升用戶體驗，建立定期檢修機制確保教學穩定運行，同時注重培養學生工匠精神，通過建立激勵機制和引入企業真實項目來推動產教融合，全面提升實訓教學的實用性。

3.4 應用推廣研究

3.4.1 推廣策略設計

智能化鉗工實訓教學模式的推廣采取循序漸進的實施策略，以確保改革平穩有序開展。首先選取基礎條件較好的示范校區作為試點，通過小范圍實踐探索積累經驗，為全面推廣奠定基礎。在資金投入方面，積極尋求校企合作，通過共建實訓基地、設備共享等方式降低建設成本。設備改造采用模塊化方案，根據各校實際情況分批實施，優先配置核心功能模塊，逐步完善拓展功能。同時建立區域性教學資源共享聯盟，通過統一平臺整合優質教學資源，實現教學案例、實訓項目、評價標準等資源的共建共享。通過建立示范引領機制，發揮優質校區的帶動作用，推動智能化教學模式在更大范圍內復制推廣，實現教學改革效益最大化。對于教學改革中遇到的問題，定期組織區域內學校交流研討，互學互鑒，共同提高。

3.4.2 保障機制建設

為確保智能化實訓教學改革順利推進，構建多層次保障體系至關重要。主要的方法有：（1）組建由技術專家、教學專家和企業專家組成的指導團隊，為改革實施提供專業支持。（2）建立規范化的質量評估認證機制，從設備配置、教學實施、學生評價等方面制定詳細標準，定期開展評估認證工作。（3）制定標準化的推廣實施指南，明確改革目標、實施路徑、考核標準等關鍵要素，為各校開展改革提供操作指引。（4）加強師資隊伍建設，通過組織培訓、交流研討等方式提升教師信息技術應用能力和教學創新能力。（5）建立持續改進機制，通過定期收集各方反饋，及時發現問題并優化完善，不斷提升智能化教學質量。（6）建立激勵約束機制，對改革成效顯著的單位和個人給予表彰獎勵，營造良好的改革氛圍，推動智能化教學改革持續深入。

4 結語

技工院校鉗工實訓教學的智能化改革取得了顯著成效，通過多維度數據分析和智能化手段的深度應用，實訓平臺實現了精準化的教學監測與評價體系，有效提升了整體教學質量。在智能化學習環境下，學生不僅實踐技能得到全面提升，創新思維能力也獲得了顯著發展。然而，在推進智能化教學改革過程中，仍面臨著設備成本高與教師適應周期長等挑戰。展望未來，應著重加強智能化教學資源開發，持續優化評價模型，深化產教融合，必能培養更多符合產業發展需求的高素質技能人才。

參考文獻：

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[3]徐金鵬.新工科背景下職業院校裝配鉗工實訓教學改革探索[J].模具制造，2024，24（11）：57-59.

[4]錢海榮.勞動教育在汽修專業鉗工實訓課教學中的實施策略研究[J].汽車測試報告，2024（07）：139-141.

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