“机电产品数字化设计与仿真”课程教学改革研究*

林 欢 ， 柳岸敏

（常州信息职业技术学院，江苏 常州 213164）

1 背景分析

高职教育的目的就是根据行业和经济社会发展需要，依托行业企业、校企联盟和信息产业园，以服务为宗旨，以就业为导向，以学生为中心，以能力为本位，培养面向生产、建设、管理、服务第一线需要的、实践能力强、具有良好职业道德的高素质高技能型人才。

随着《中国制造2025》的实施与推进，专业基础扎实、融合度高、创新能力强的高技能人才需求逐步凸显[1]。制造业的发展推动了机电一体化技术的发展，机电一体化产品层出不穷，作为先进制造技术与信息技术相结合的产物，数字化设计与制造技术在机电行业获得了越来越广泛的应用[2-3]。企业调查表明，数字化设计与制造人才是国家技能紧缺人才。

教学改革在改革教育与社会脱节现象的方面，旨在促进教育进步，提高教学质量，满足不断变化的社会需求。这就要求高职高专院校建立与社会岗位需求相适应的课程教学体系，而目前的高职“机电产品数字化设计与仿真”课程设计教学模式及课程体系不符合实用型、技能型专业人才的培养要求。因此，课题组就“机电产品数字化设计与仿真”课程如何应对数字化设计与制造行业高素质高技能型人才需求提出一些方案和看法。

2 课程特点与作用

“机电产品数字化设计与仿真”课程是高等职业技术学院机电一体化技术专业的一门专业核心课程，它以“机械设计基础”“机械制图与CAD”“机电产品安装与制作”等课程为基础进行教学。其功能与教学目标：使学生能够综合运用先修课程所学知识和掌握的技能，培养学生利用三维CAD设计软件进行机电产品三维造型设计、三维装配及表达、二维工程图生成和机电产品仿真分析等能力；同时以创新能力培养为辅线，让学生学会从新的视角思考问题，用创新思维方法观察问题，用创新技法解决问题，帮助学生树立创新意识，提高分析、解决现场问题的能力。

通过该课程的学习，使学生先修的机械制图、机械设计、电气安装与调试、液压与气动的安装与调试等知识在本课程中得到了综合应用，并融合创新方法及思维，为后续顶岗实习和毕业设计等环节打下良好的基础，也为了今后胜任机电产品设计、开发、改造和技术培训服务等岗位准备了相关的知识和技能。达到了培养学生利用数字化技术（CAD）进行机电产品结构设计及表达的职业能力的目标，满足企业对机电产品设计、开发、执行和技术培训服务职业岗位的需求。

3 教学改革措施

3.1 课程思政融入

数字化设计与制造人才作为国家技能紧缺人才，必须掌握三维机构设计、三维虚拟装配、仿真与分析等技术，同时应具有强烈的社会责任感、明确的职业理想和良好的职业道德。该课程在项目实施过程中进行分组教学，培养学生团队协作、互利互助的精神。同时，始终坚持以德立身、以德立学、以德施教，注重加强对学生的世界观、人生观和价值观的教育。例如，结合武汉疫情期间雷神山、火神山医院的建设，讲解机电产品从图纸设计到生产加工的过程，体现工程设计者和建设者的价值。

3.2 行动导向教学模式

该课程通过模拟企业真实产品设计和工作过程中的职业氛围与情境，以机电产品为项目载体，以三维CAD软件Autodesk Inventop Pro为数字化设计、分析及仿真工具，设计教学活动，组织教学，建立工作任务与知识、技能相互联系，保障了学生机电产品数字化设计、分析及仿真的从业能力和职业资格的获得。课程以真实机电产品的数字化设计为实现核心，按照企业实际生产过程的导向，将课程内容整合、细化为产品数字化造型、产品数字化装配、工程图绘制、产品工业表达、产品仿真分析五个任务模块，理实合一，形成“产品引路、项目驱动、学生主体、分层递进”的行动导向教学模式，如图1所示。在项目学习和设计的过程中，学生应有解决问题、克服困难的信心，从而体验到成功的喜悦，并养成与人协作、尊重他人、尊重科学、敢于质疑的工作习惯和创新品质。

图1 行动导向教学模式

3.3 多种教学方法的应用

科学有效的教学方法能使学生对学习产生浓厚的兴趣，通过理论与实践相结合的方式能使学生较快地提高空间想象能力，与理论互相联系、相互渗透。教学中以模型、实物为载体，分阶段、分层次设置教学情境，可以达到较好的教学效果[4]。

在该课程中主要应用引导文这一宏观教学法，如图2所示。是借助引导文教学文件引导学生独立学习和工作的教学方法。在课程中围绕“机电产品零件三维数字化模型设计、机电产品三维数字样机装配、产品工程图创建、产品仿真分析和工业表达视图创建”提出了一系列难度不等的引导性问题。学生通过阅读引导文，可以明确学习目标，清楚地了解应该完成什么工作、学会什么知识、掌握什么技能。在引导文的引导下，学生必须积极主动地查阅资料，获取有用的信息，解答引导问题，制定工作计划，实施工作计划，评估工作计划。避免了传统教学方法理论与实践脱节、难以激发学生学习兴趣的弊端。

图2 引导文教学法

3.4 现代教学技术手段的应用

该课程构建了与Inventor软件功能、命令相配套的可视化教学视频动画库，帮助学生理解教学内容和拓展学习思路，提高解决问题的效率。课堂教学过程中引进了多媒体教学系统，上课时，教师执行广播教学功能，所有学生通过显示器就能看到教师的每一步操作，学习效率高，形象生动。同时，广泛使用多媒体课件、教学录像、实物产品和具体典型数字化产品模型、图片、工程图纸等进行教学，如图3所示，能直观形象地将教学内容展示在学生面前，不仅使学生产生兴趣，而且扩大了课堂教学的知识容量。

图3 数字化产品模型

3.5 创新能力的培养

通过在每个项目实操过程中融入组合创新、联想创新和逆向创新等多种创新思维模式和创新技法，教学生学会打破传统思维模式，从新的视角思考问题，用创新思维方法观察问题，用创新技法解决问题，帮助学生树立创新意识，提高分析并解决现场问题的能力。鼓励学生参加三维设计大赛，利用Inventor数字化样机设计工具、创新知识及技巧进行产品创新改进与发明设计，为后续顶岗实习和毕业设计等环节打下良好的基础，也为了今后胜任机电产品设计、开发、改造和技术培训服务等岗位准备了相关的知识和技能。