謝佳賓

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧530023）

0 引言

“中國制造2025”所提出的五大工程戰(zhàn)略目標(biāo)，為高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)指明了方向。它對高職機械類專業(yè)的要求主要體現(xiàn)在：提升學(xué)生的基礎(chǔ)設(shè)計制造能力、信息化技術(shù)應(yīng)用能力、新技術(shù)新工藝的應(yīng)用能力、設(shè)備的高效節(jié)能改造能力和新工藝新方法的創(chuàng)新能力等[1]。隨著我國從制造大國向制造強國的戰(zhàn)略發(fā)展，CAD/CAM/CAE技術(shù)已越來越廣泛地應(yīng)用于機電產(chǎn)品的設(shè)計和制造[2]。當(dāng)前主流應(yīng)用最廣泛的CAD/CAM/CAE軟件有德國西門子的UG NX，法國達索公司的CATIA以及美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）的Pro/Engineer。

UG NX是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛的PLM數(shù)字化解決方案，無縫集成了實體造型、曲面造型、制圖、鈑金、裝配、加工、運動仿真、有限元分析、熱流分析、電器管線、注塑模、級進模、電極設(shè)計、沖模工程、車輛自動化、焊接、航空鈑金、人體建模等強大功能模塊。不同功能模塊為不同的學(xué)科課程服務(wù)。我校教學(xué)中涉及的UG模塊有建模、裝配、制圖、鈑金、注塑模具、運動仿真、有限元分析、加工八大模塊。

學(xué)校不同于專門的培訓(xùn)機構(gòu)，在人才培養(yǎng)方案中規(guī)定的課時數(shù)嚴(yán)重不足，僅把學(xué)生領(lǐng)進門，在課程內(nèi)容設(shè)置上主要停留在基礎(chǔ)入門的水平，與企業(yè)人才需求有一段差距。

1 課程內(nèi)容模塊需求分析

根據(jù)工作崗位對UG人才需求不同，我校機電工程系各專業(yè)制定的人才培養(yǎng)方案對UG軟件應(yīng)用課程的要求和側(cè)重點不同。表1是綜合了我系四個專業(yè)人才培養(yǎng)方案的UG課堂內(nèi)容，結(jié)合我校協(xié)同創(chuàng)新育人中心和3D協(xié)會、機械創(chuàng)新大賽人才培養(yǎng)的實際需求制定的UG功能模塊需求表。從表中不難看出，建模、裝配、制圖、鈑金和運動仿真是各專業(yè)對UG功能的通用需求模塊，由于工作側(cè)重點不同，各專業(yè)對UG教學(xué)學(xué)時和需求重點也有所側(cè)重。

我校UG軟件應(yīng)用課程主要面向?qū)ο笫歉呗殭C電類2年級學(xué)生。高職學(xué)生，普遍存在學(xué)習(xí)目的不明確，學(xué)習(xí)興趣不高，實際操作能力差，滿足不了實際工作崗位需求等問題[3]。傳統(tǒng)教學(xué)過程中，該課程僅被當(dāng)作一門工具課程來講授，只要求學(xué)生掌握基本的繪圖命令，再加上教學(xué)方法和教學(xué)模式墨守成規(guī)，學(xué)生在畢業(yè)時只能應(yīng)用該軟件進行簡單的零部件的建模、簡單零件的加工，在就業(yè)時不能滿足工作崗位要求，也不能向更高層次的崗位發(fā)展[4]。

通過企業(yè)調(diào)研以及畢業(yè)生反饋，表2統(tǒng)計了企業(yè)工作崗位對UG技能模塊的需求。

表2 企業(yè)工作崗位對UG技能模塊需求

從表中可以看出：建模、裝配、制圖和鈑金模塊是機產(chǎn)品設(shè)計和制造崗位的通用技能模塊，要求在校生必須掌握相關(guān)方面的能力。

在產(chǎn)品設(shè)計和制造企業(yè)中，產(chǎn)品設(shè)計通常由團體開發(fā)，成員間分工協(xié)作。團隊開發(fā)必須遵循行業(yè)企業(yè)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，大量使用標(biāo)準(zhǔn)零件庫，UG軟件提供了一個標(biāo)準(zhǔn)化重用庫。另外，西門子公司還為中國用戶提供了一個國標(biāo)化工具箱——GC工具箱，能夠快速生成和管理零件和工程圖。

由于這幾個模塊知識點技能點多且煩，學(xué)校規(guī)定學(xué)時又不夠，須把一部分課程安排到課外學(xué)習(xí)。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，將課程重新改造，錄制微課視頻輔助課外學(xué)習(xí)，提高課堂學(xué)習(xí)效率，拓展課外學(xué)習(xí)機會，讓學(xué)習(xí)者有發(fā)展和提升的通道。

2 課程改革

隨著生源質(zhì)量的一再下降，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)時代不斷發(fā)展，學(xué)生學(xué)習(xí)方式發(fā)生了變化，喜歡刷抖音，看小視頻，整天泡在網(wǎng)絡(luò)世界里，隨時隨地學(xué)習(xí)，自由的選擇學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的授課方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足與學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，必須進行課程改革，將課程搬到網(wǎng)絡(luò)上，滿足個性化學(xué)習(xí)。

2.1 課程項目化改造

根據(jù)表1將UG通用基礎(chǔ)模塊，包含建模、裝配、制圖、鈑金和運動仿真五個內(nèi)容模塊組成UG軟件應(yīng)用課程主體。GC工具箱和標(biāo)準(zhǔn)件重用庫是標(biāo)準(zhǔn)化的通用零件庫，建模裝配過程中可以直接調(diào)用，節(jié)省時間。GC工具箱是中國零件的標(biāo)準(zhǔn)化工具，可以快速生成國標(biāo)固定的各種零件和創(chuàng)造出符合國標(biāo)要求的工程圖。學(xué)生有必要掌握這兩個工具的使用方法。

CaTICs是基于先進網(wǎng)絡(luò)競賽系統(tǒng)（北京菁華銳航開發(fā)）開展的一項CAD技能應(yīng)用比賽[5]。其擁有一流的數(shù)字化題庫，能有效訓(xùn)練數(shù)字化人才，可以通過題目訓(xùn)練，參加比賽，考試合格可以獲得CAD/CAM職業(yè)技技能認(rèn)證證書，達到西門子規(guī)定分?jǐn)?shù)，可以授予西門子原創(chuàng)認(rèn)證證書。CaTICs的題目具有典型性、科學(xué)性和挑戰(zhàn)性，可以短期內(nèi)快速有效提高識圖和建模能力，將其作為一個專題引入課程，拓展學(xué)習(xí)深度和廣度，在學(xué)習(xí)上鼓勵學(xué)生自學(xué)，不做學(xué)時分配。將上述內(nèi)容整合形成兼具基礎(chǔ)和擴展功能的UG軟件應(yīng)用課程項目化結(jié)構(gòu)，計劃80學(xué)時，其中必學(xué)50學(xué)時，選學(xué)30學(xué)時，根據(jù)專業(yè)需求選擇，課程結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 課程項目化結(jié)構(gòu)

2.2 課程項目設(shè)計

在產(chǎn)品設(shè)計與制造工作崗中，建模是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，建模可以是逆向設(shè)計（照著圖紙畫），可以是正向設(shè)計，建模過程必須要學(xué)會

按照布魯姆教育目標(biāo)分類原則，將每個項目任務(wù)中需要學(xué)習(xí)掌握工具命令、所用的思維方法和任務(wù)的操作過程羅列出來放入學(xué)習(xí)任務(wù)模塊，錄制學(xué)習(xí)視頻，用于學(xué)生課前學(xué)習(xí)。把需要訓(xùn)練而后獲得的能力的過程搬到課堂上，針對學(xué)生能力進行有效的訓(xùn)練和反饋。具體到每一個項目中，運用UG軟件，將UG新工具介紹、原理方法的應(yīng)用，在任務(wù)載體操作演示中完成工作思路講解，在課堂上完成能力的內(nèi)化訓(xùn)練。

如圖2，項目一?；倔w建模項目設(shè)計，項目設(shè)計設(shè)有目標(biāo)及要求、課堂任務(wù)、課后作業(yè)和拓展訓(xùn)練四個模塊。其中目標(biāo)及要求模塊明確了項目學(xué)習(xí)的任務(wù)和要求，對應(yīng)著布魯姆教育目標(biāo)分類中的“識憶”“理解”兩個低階目標(biāo)；課堂任務(wù)模塊中主要是案例任務(wù)載體，通過載體的訓(xùn)練達成目標(biāo)中確定的能力，對應(yīng)著布魯姆教育目標(biāo)的應(yīng)用“應(yīng)用”“分析”和“評價”幾項高階目標(biāo)；課后作業(yè)是對學(xué)習(xí)的鞏固和延伸，拓展訓(xùn)練是解決有挑戰(zhàn)性問題，對應(yīng)布魯姆教育目標(biāo)中的“創(chuàng)造”高階目標(biāo)。

圖2 項目一基本體建模項目設(shè)計

2.3 評價系統(tǒng)

課程評價是教學(xué)目標(biāo)達成度的重要檢測手段，一套合理的評價系統(tǒng)，是教學(xué)目標(biāo)達成的前提和保障。我校原有UG軟件應(yīng)用課程的評價方式為作業(yè)40%+期末考核60%。這里面有兩方面因素不可控，一是學(xué)生的作業(yè)不可控，有多少同學(xué)的作業(yè)是本人自己完成的不可知；二是作業(yè)批改工作量大，老師很難做到打開源文件逐一精細(xì)化批改，學(xué)生學(xué)習(xí)過程的嚴(yán)謹(jǐn)性得不到保障，評價結(jié)果不能真實反映教學(xué)目標(biāo)要求。

改造后的課程評價，以學(xué)生自主測評為主，側(cè)重過程性和能力性評價。UG軟件是一款精密機械設(shè)計軟件，它能高精度檢測物體的長度、面積、體積、質(zhì)量、重心等物理參數(shù)。基于這一優(yōu)點，本課程評價正是利用這一功能，將建模、裝配模塊的考核評價方式做到自動評測。運動仿真和制圖模塊可以采用提交作品截圖，提交視頻的方式讓學(xué)生之間互評，最終達成課程自動評測，有利于學(xué)生自學(xué)評測，便于課程推向MOOC平臺。表3是UG軟件應(yīng)用課程校內(nèi)運行的評價體系。

表3 UG軟件應(yīng)用課程評價體系

2.4 教學(xué)實施

本課程采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式組織學(xué)習(xí)活動，將課堂講授知識、操作演示內(nèi)容提前錄成視頻，學(xué)生提前學(xué)習(xí)，課堂上學(xué)生的主要任務(wù)是限時完成并提交作業(yè)，教師課堂督促指導(dǎo)學(xué)生完成作業(yè)，解答學(xué)生疑難，總結(jié)點評和補充。下面以課程項目二為例，講解課程項目的教學(xué)實施過程。

課前自學(xué)：課前一周發(fā)信息，通知學(xué)生課前完成7個微課視頻學(xué)習(xí)和5個作業(yè)解釋視頻學(xué)習(xí)，建議學(xué)生課前做好練習(xí)，發(fā)布課堂訓(xùn)練測試。

課堂能力訓(xùn)練：課堂，老師對課程視頻做一個簡單回顧，從課前學(xué)習(xí)知識點設(shè)計5道測試題檢查學(xué)生課前有沒有學(xué)習(xí)。

課中主要任務(wù)是督促指導(dǎo)學(xué)生完成課堂作業(yè)，現(xiàn)場解答學(xué)生訓(xùn)練過程中遇到問題，個別問題個別回答，共性問題統(tǒng)一講解。

課程總結(jié)時候可以發(fā)送幾道題檢測學(xué)生課堂有無學(xué)習(xí)并領(lǐng)悟。建議教師可以發(fā)起一次彈幕調(diào)查，統(tǒng)計學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的意見和建議，供教師借鑒改進。

課后作業(yè)：布置課后作業(yè)，及時批改課后作業(yè)查看學(xué)生的問題留言。

拓展練習(xí)：拓展練習(xí)主要針對于學(xué)有余力的學(xué)生打造，讓他們有提升和發(fā)展的空間，因為題量大，難度高，教師注意關(guān)注這個板塊的問題，及時解答學(xué)生的問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望。

3 總結(jié)

自2018年底課程完成重構(gòu)之后，在超星學(xué)習(xí)通平臺，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，學(xué)生學(xué)習(xí)緊迫感增強，自覺學(xué)習(xí)和完成作業(yè)的積極性提高了，掉隊的學(xué)生減少了，大部分學(xué)生在這門課程投入的學(xué)習(xí)時間增加了，UG技能水平提高了。

課程項目化改造之后，引入行業(yè)技能競賽項目，增加了學(xué)習(xí)梯度內(nèi)容，一批熱愛UG的學(xué)生積極投入拓展競賽訓(xùn)練，師生互動頻度增加了，學(xué)生專業(yè)技能得到迅速提高。UG軟件課程教學(xué)緊跟時代步伐，邁入良性循環(huán)，課程改革初見成效。