“机械制造工艺与夹具设计”课程的教学改革与实践

朱节宏，谭敬晃

（北海职业学院，广西 北海 536000）

0 引言

不断深化专业课程的教育教学改革，促进技能人才培养质量的稳步提升是现代职业教育高质量发展的重要支撑。《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》指出，专业课程要及时更新教学标准，要对接最新职业标准、行业标准和岗位规范，紧贴岗位实际工作过程，将新技术、新工艺、新规范、典型生产案例及时加入教学内容，同时要推广项目教学、案例教学、情景教学、模块化教学、工作过程导向教学，让学生主动探究、广泛参与讨论协作，充分激发学生的学习兴趣和积极性[1]。“机械制造工艺与夹具设计”是机械制造类、汽车制造类专业开设的主要专业课程，安排在第四学期，前导课程有机械制图、机械基础、公差配合与测量技术，后续课程是课程设计、毕业设计和顶岗实习，该课程强调理论与实践相结合，要求与行业发展紧密对接，同时要注重学生机械制造领域技术应用能力和创新创业能力的培育。

1 课程教学中存在的问题

1.1 实训教学设备缺乏

“机械制造工艺与夹具设计”课程教学面临的一个突出问题就是教学设备配套不齐全，主要缺乏毛坯制造、切削加工、材料热处理等机械制造工艺装备，以及行业主流的CAD/CAM、CAPP 等工艺设计软件或集成系统，无法开展有效的项目实训。而实践性教学是高职专业课程教学的重要环节，项目实训是专业知识运用、职业技能锻炼的最好手段。《教育部关于深化职业教育教学改革全面提高人才培养质量的若干意见》要求专业课实践性教学课时原则上要占总课时数一半以上[2]。“机械制造工艺与夹具设计”作为衔接课程设计、毕业设计和顶岗实习的专业课程，更是需要依托相关的机械制造设备、工艺夹具量具开展机械制造工艺规程的制订、机械加工质量分析与控制、机床夹具综合分析与设计等方面的实训。该课程实训用教学设备的缺乏，使学生在机械制造领域工程实际问题分析能力分析与控制机械加工精度及深入理解机械制造理念等方面举步维艰。

1.2 课程数字资源不足

专业教学要适应信息社会学习方式的变化，顺应数字时代潮流，发挥专业课程数字资源的作用，能很好地提升学生学习的效果和学习的效率。高质量、体系化、多类型的课程数字资源，能为在校学生提供“超市式”“自助点单式”供给服务，改善学生的学习体验。大学生基本上都是成年人，成年人的学习，有控制过程进度自主性的特点，也有学习方式更具个性化的特点，随时随地可获取的在线课程数字资源能更大限度满足他们个性化的需求。当前，“机械制造工艺与夹具设计”课程数字资源捉襟见肘，除了教学课件之外，开展正常教学需要的音频、视频、动画、图形图像、试题库、素材等课程数字资源凤毛麟角，这在很大程度上制约了混合式教学有效开展，也无法满足不同学生个体多样化学习的需求，不利于学生自主学习能力的培养。

1.3 理论讲授占主导，学生学习积极性低

学习金字塔理论揭示了通过讲座（理论讲授）形式的知识传授，学习内容平均留存率为5%，远不如小组讨论的50%、行动实践的75%和教授他人立即运用学到的知识90%，这是美国著名学习专家爱德加·戴尔发现并提出的。“机械制造工艺与夹具设计”的课堂教学就存在纯理论讲授占主导、课堂教学形式单调、内容枯燥、学生动手实践机会少的情况，学生对课堂学习的内容提不起任何兴趣。除了少数示范性的高职院校，余下的大多数高职院校，对口、单招的生源类型占了很大比例，以北海职业学院2021 级汽车制造与试验技术专业为例，学生总人数146 人，“3+2”本校中职直升的学生人数占比90%以上，课堂上很难集中注意力，对概念性、逻辑性、抽象性较强的专业知识和技术方法的学习普遍兴趣不高。因此，理论讲授占主导的课堂，“注入式教学”显然已不能满足信息时代科学学习的需求，以教师为中心的课堂，一定程度上剥夺了学生主动积极思考的权利，转而去做很多跟学习无关的事情，这种现象根据美国认知教育心理学家奥苏伯尔有意义学习理论可以很好地解释，现在的大学生对学习的主动发现和接受的意愿大大减弱，课堂上的内容不如手机网络的信息更有吸引力。教师主宰的课堂，没有学生接受、理解、运用知识的反馈，真正有效的教学时间会被压缩，学习积极性和学习效率相对较低。

1.4 课程学习评价形式单一，评价内容不够科学全面

一般的说，专业课程的学习评价大多仍以终结性评价为主，而终结性评价的主体内容还是理论知识、理论计算和方法措施等，课程期末考核也以开卷笔试的形式居多，这种评价方式在职业教育领域还是普遍存在的。这种对教学活动结束后的终结性学习效果评价，本身是没有任何问题的，问题之一就在于其评价的内容不够全面，基本上以识记、理解水平层次的考核内容为主，而应用、分析、综合及判断评价水平层次的较少，所以实际终结性评价的科学性大大降低。其次，课程学习评价没有重视学生学习过程的评价，大多只考虑出勤率和一两次作业完成情况，学习态度、课堂互动、小组讨论、练习、线上学习完成情况并未能悉数纳入到课程学习评价当中，平时成绩要不就大部分优秀以上，要不就大部分良好以上，这种过程性评价的客观性和公平性是不足的，基本上也是流于形式。“机械制造工艺与夹具设计”课程的学生学习评价基本如此，课程终结性评价采用开卷理论笔试的形式，过程性评价也主要考虑学习态度和出勤率，评价结果很难科学精准地反映学生的学习效果。

2 课程教学改革的思路

2.1 专业课程教学改革要紧跟产业发展趋势

为区域经济社会发展培养高质量技术技能人才，始终是高职教育的使命所在。“机械制造工艺与夹具设计”作为机械制造、汽车制造类专业的专业核心课程，其任务就是为本地区机械制造企业、汽车制造企业培养具备机械制造工艺规程的制订、机械加工质量分析与控制、机床夹具综合分析与设计能力的技术技能人才。随着我院与区内汽车制造企业合作的深入，这些专业培养的人要能更好地适应企业的需求，专业课程教授的内容必须充分对接企业生产、制造技术发展趋势。以减速器壳体为例，其制造已经可以实现一次装夹就能完成全部加工，装配过程更是实现全电动扭矩扳手控制扭矩，这在以前是不敢想象的。这种智能制造精益化生产模式的成熟应用，对专业课程的教学改革来说，是不能被忽视的重要方面。所以，“机械制造工艺与夹具设计”课程，以及其他同类专业课程的教学改革，要始终坚持围绕着专业所服务产业发展的各种技术技能人才需求开展，专业课程教学要紧贴技术进步和生产实际，把职业岗位所需要的知识、技能和职业素养融入相关专业教学中；对于专业课程教师来说，要不断提高综合素养，掌握行业前沿知识与专业技能，扎实提高教研科研能力、创新与服务能力；教材要适应产业发展，教学内容及时更新，实时对接行业新技术、新工艺、新岗位的需求[5]；教法要适应教育信息化新生态，充分利用好各种数字资源，探索符合专业实际的产教深度融合新模式，增强相关专业技术技能积累能力和学生就业创业能力，切实提升校企协同育人的水平。

2.2 注重价值引领，将工匠精神融入到教学全过程

工匠精神是时代精神的生动体现，具有价值引领的作用，将工匠精神融入到教学全过程，逐步培养学生敬业、专注、精益、创新的职业理念和职业追求[6]，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。精雕细琢的产品、卓越的服务一直是机械、汽车行业从业人员的品质追求。“机械制造工艺与夹具设计”作为机械制造、汽车制造类高职专业的必修课程，为培养专业素养扎实的、具有职业精神的新时代技能人才，执着专注、精益求精、追求极致的本质价值取向需要贯穿教学的全过程。换言之，专业技术教育不仅仅要锤炼技术技能，更需要厚植工匠精神的土壤，为塑造高素质技术技能人才，淬炼大国工匠，奠定精神价值的基础。

2.3 教师要关注课程目标达成度，不断提升课程教学质量

专业课程教师作为教学服务的提供者，要理清专业毕业要求指标点与课程目标之间的关系，深刻领会专业课程对专业核心能力的支撑作用，关注并对课程目标进行目标达成度分析，不断改进教学策略，提升课程教学质量。课程目标达成评价方法根据课程类型，可采用课程考核成绩分析法、量表、问卷分析法等[7]。“机械制造工艺与夹具设计”是一门理论加实践的课程，采用课程考核成绩分析法和量表组合的评价机制。课程考核成绩分析法是以课程总目标达成度（课程学生总评成绩平均值与该课程总评成绩总分的比值）作为分析核心指标的评价方法。课程总目标可以分解为多个课程分解目标，课程分解目标可以根据课程整体设计的模块、项目、学习阶段设置多个，每个模块、项目、学习阶段中的出勤率、作业、知识测验、实验实训、课堂表现设置成一定的比例。课程目标的设置是动态的，它与教学内容息息相关，它在某个时期内是稳定的，但当学科与行业技术进步驱动教学内容更新时，课程目标也需要进行相应的调整。

2.4 良好的线上线下师生教学互动，有助于学生掌握更多的知识并活学活用

美国著名高等教育专家乔治·库教授认为，课堂学习活动参与度越高，学生掌握的科学知识与职业技能就越多。“机械制造工艺与夹具设计”课程的教学实践表明，借助智慧教学平台，通过抢答、问卷、提问、随堂练习等在线学习活动，线下的小组讨论汇报、案例分析、小组自评、小组互评和教师总评的过程，学生可以比较轻松地参与到课堂教学互动当中，小组之间的竞争机制，让所传递的专业知识能高频呈现，学生能主动关注知识的实际应用，并通过课后作业、项目实训和课程设计表达出来，同时也能保持相当的学习紧迫性。学习是刺激与反应之间的联结，需要一个持续刺激与反应的过程，多多益善，这种师生之间的良好互动，相当于知识的碰撞刺激，其反应就是学生对知识的掌握与活学活用。

3 课程教学改革的策略

3.1 运用虚拟现实技术创设教学场景，解决实训设备缺乏的难题

“机械制造工艺与夹具设计”课程实训用教学设备的缺乏是一个现实问题，与行业企业技术要求、工艺流程、管理规范和设备水平同步的实习实训装备更是不足。在教学实践中，解决方法之一就是运用虚拟现实技术和资源创设一些替代教学实训场景。以“典型零件夹具设计”内容为例，借助虚拟现实软件，创设所绘制的典型零件夹具图形或三维模型的VR 形态，增强教学标的形象性；更高级的则是利用VR-CAD集成系统，实现虚拟环境下的整体建模并实时编辑，全面地展示相关产品或实体的外形外貌特征的同时，也能表现其组成零部件的物理特性[3]。虚拟现实技术的应用，还可以对相关机械装配工艺流程进行仿真，比如虚拟装配，利用三维建模软件建立产品各零部件的模型，在仿真软件中预先编制产品的装配顺序，最后进行仿真组装和运动干涉检查的整个装配工艺过程。此外，通过行业主流的Creo、CATIA、UG 交互式的CAD/CAM 系统，或者ADAMS 软件进行虚拟样机的机械运动分析，动态可视化地开展装配工艺、夹具设计的虚拟实训教学，提高学生实践能力。

3.2 推进精品在线开放课程建设，丰富课程数字化教学资源

精品在线开放课程是信息技术与教育教学深度融合的产物，是一种新型的课程与教学模式。通过院级精品在线开放课程建设，丰富完善“机械制造工艺与夹具设计”的课程介绍、教学大纲、教学日历、课程导学、教师授课视频、教学演示文稿、在线作业、拓展资源（案例库、素材资源库、试题库）等课程数字资源[4]，让学生随时随地都能进行在线自主学习、疑难反馈、自主测试和作业提交等，撬动学生学习的主观能动性，帮助学生对所学知识“全天候”全方位的意义建构，使其更快更好地理解并掌握。数字化转型已成为各行业提高要素生产率的关键途径，职业教育也不例外。丰富的课程数字资源的应用，既方便了学生，也促进了课程团队教师的教学理念、教学设计、授课技巧、信息化手段使用等综合能力的提升，实现教学主客体教学相长，共同进步。

3.3 改进课堂教学方法，提升学生学习兴趣和获得感

“机械制造工艺与夹具设计”课程的理论性和技能性都比较强，传统理论讲授式教学的学习效果，很难支撑起专业毕业要求指标点。大部分学生素质基础也比较薄弱，理解能力有限，学习主动性较差，教师必须根据具体的教学内容，选择合理的教学方法，尽可能地吸引学生参与课堂活动，关注个体差异，因材施教。该课程经过毕业要求分解指标的分析，课程团队对课程内容进行了项目化重构，总体上采用项目教学、案例教学和模块化教学的教学方法，以随堂练习、虚拟实训、小组讨论、知识抢答等教学形式开展课堂教学。

以“机械加工工艺路线的拟订”内容为例，该教学项目分成机床与工艺装备认识与选择、加工路线拟订原则、加工阶段的划分和加工顺序的安排四个部分。实际教学以案例分析引入，以模块化教学来实施该内容的课堂教学。“机床与工艺装备认识与选择”的教学是让学生小组通过课前资料搜集自学、课堂讨论与分享；“加工路线拟订原则”的教学采用案例教学法，学生小组进行案例分析，教师按预设目标进行适当的引导；“加工阶段的划分”和“加工顺序的安排”的教学则是参考案例分析得出的实际工作流程，学生小组借助教材、机械设计手册，自主完成发动机连杆工艺路线的设计制订，教师进行现场的指导与答疑，直至各个小组完成发动机连杆工艺路线的拟订、加工工序卡片和汇报展示，接着对照实际生产工艺路线图，各组自评、组间互评和教师的总结点评，最后就是对该教学项目进行在线测验并对结果进行分析。“机械加工工艺路线的拟订”教学的各个任务节点都会设置相应的得分，并计入过程性评价当中。需要说明的是，各小组成员的确定，采用随机组合形式，每个教学项目（一般是8 学时/项目）结束后会进行随机抽签组合，为下一个教学项目做好分组准备，这种定期随机抽签成组的方式，可以有效提升学生的学习兴趣，改善课堂学习体验，较好地预防了学生课堂学习中“怠工”现象的出现。

3.4 创新创业能力纳入课程评价，激励学生参加各类创新创业比赛

课程过程性评价的比重由原来的40%增加到70%，新增的比重放在学生创新创业能力方面。机械设计、机械制造的概念与实际产品，一直是一个机械制造、汽车制造类专业大学生创新创业大赛的方向或突破口，在“机械制造工艺与夹具设计”实际教学中，将学生的创新创业能力作为一个重要的评价指标，鼓励学生利用课外时间，自行组队参加中华职业教育创新创业大赛、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛、“中国创翼”创业创新大赛等创新创业赛项，并作为指导教师进行指导，对于入围校级复赛遴选、获得省级赛推荐的团队，课程创新创业方面的考核全部按满分计算。“创新是引领发展的第一动力”，上到国家如此，下到个人更是如此。通过鼓励学生结合课程所学，积极投身创新创业比赛的方式，培育学生主动创新创业的意识，提升独立思考与解决实际问题的能力，以更好达到对专业知识的理解与综合性、创新性应用的目的。