蘇麗娟
(集美工業(yè)學校,福建 廈門 361022)
機械制圖是中高職院校工科類專業(yè)主要的專業(yè)知識基礎,也是重要的技能實踐學科。該課程理論、邏輯、實踐性強,對培養(yǎng)學生形成標準化意識、提高工程認識和綜合素質有重要作用,同時也是對學生進行職業(yè)啟蒙教育的學科平臺。
隨著高等職業(yè)教育的發(fā)展,中職校學生在升學、就業(yè)方面有了多層次的選擇和發(fā)展空間,中職學生畢業(yè)后繼續(xù)升學的占比越來越高,本校近兩年升學考試報考率甚至達到95%以上。機械制圖作為福建省中等職業(yè)學校學業(yè)水平考試(以下簡稱:學考)制造類的技能測試科目(分值占比200/750),課程的技能實踐教學成為重中之重。中職生面臨就業(yè)需求,因此,機械制圖作為工科類技能基礎,其課程教育應以市場人才需求為導向,以提高學生運用機械制圖的知識和技能解決生產實際問題等職業(yè)素質能力為目標,為今后升學和就業(yè)打下堅實的專業(yè)知識和職業(yè)技能基礎。
為了使機械制圖課程中職階段的教學在適應技能學考知識與技能要求的同時,契合新時代智能制造產業(yè)人才培養(yǎng)目標,我校致力于以職業(yè)能力為導向,進行機械制圖課程教學改革探索。本文結合多年的企業(yè)工作和教學實踐經驗,談談機械制圖教學改革過程中職業(yè)能力的培養(yǎng)策略。
傳統(tǒng)的機械制圖教學觀念認為機械制圖是一門工程語言,以傳遞產品信息為主,教學中主要培養(yǎng)學生讀圖、繪圖能力,重理論和標準,輕設計和實踐。但是,中職學生專業(yè)基礎薄弱,空間想象力和邏輯思維能力不足,難以理解傳統(tǒng)機械制圖理論知識和標準規(guī)定,同時受新興信息技術和人工智能影響,學生對手工繪圖興趣不大,學習主動性差,教學效果并不理想。
隨著工業(yè)4.0的迅猛發(fā)展和中國制造2025的部署,機械制造業(yè)向智能化深入。目前的工業(yè)生產方式大部分采用以計算機輔助設計、制造的一體化CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))模式,新的生產技術與生產方式的出現,對產業(yè)結構調整和企業(yè)人才需求產生了深遠影響,因此生產工作實際中更看重機械制造類職業(yè)人才的產品設計能力。
從學生認知水平出發(fā),結合學考能力點要求及現代企業(yè)人才需求,以職業(yè)能力為導向,中職機械制圖的教學觀念應轉變?yōu)閺?D建模出發(fā),為產品的設計、加工和檢驗服務,使機械制圖在傳遞工程信息、了解工程設計方法、啟迪工程設計思維、交流設計思想中起到積極作用。因此,機械制圖課程的教學目標也應由教會學生畫圖、讀圖,轉變?yōu)閷⒙殬I(yè)能力教育有效融入課程教學中:培養(yǎng)規(guī)范、細致、準確的職業(yè)基本意識;培養(yǎng)較強的產品設計表達能力;建立產品設計加工檢驗的工程思維;養(yǎng)成符合技術標準要求的嚴密邏輯思維;獲得設計制造行業(yè)的認知等。為應對人才需求的變化,中職學校應以增強學生的以上職業(yè)能力為主要教學目標,形成新的教學內容體系和教學模式,提高學考教學效果。
職業(yè)院校制造類專業(yè)的通用專業(yè)理論與實踐核心課程一般包括機械制圖、 計算機繪圖(AutoCAD)及計算機三維建模技術(Pro/E、SolidWorks、UG)等,這些課程以機械制圖為理論和技能基礎,形成相關課程群。近年來,由于機械制圖技能學考的需要,中職校通常做法是提高該科目標課時比重而削減課程群中其他相關專業(yè)課程的課時。以某校制造類專業(yè)為例,機械制圖課程在一年級上下兩個學期和三年級上學期每周各6課時,總計360課時;CAD繪圖在二年級上學期開設,每周2課時,計40課時,SolidWorks 3D建模在二年級下學期開設,每周3課時,計60課時。上述的課程計劃占用課時多,時間跨度大,使學生對機械制圖產生學習疲勞,且人為地阻斷了專業(yè)知識間的內在聯系,與其他學科、專業(yè)技能彼此獨立缺乏融合,學生不能掌握專業(yè)技能和理論知識間的相互關系,綜合應用能力難以得到有效鍛煉。同時,機械制圖的教學內容普遍側重學考知識點和題型,通過大量的投影理論、標準規(guī)定和學考題型的反復練習,訓練學生的邏輯思維能力、空間想象能力,以達到熟練讀圖和繪圖的目標,強化學考技能技巧。這樣的教學方式,尤其是長期的手工繪圖訓練,比較枯燥乏味,學生對理論知識點難以理解,對手工繪圖缺乏興趣和耐心,教學質量很難得到本質上的提高。
為適應智能制造背景下技術型人才的需求,本課程以提高學生的職業(yè)能力為目標,將技能學考知識點、能力點的綜合應用作為依據,將傳統(tǒng)的機械制圖教學與計算機輔助設計和智能制造技術進行有機結合,根據專業(yè)特點選用實際工作任務的模式組織教學,逐步培養(yǎng)職業(yè)能力。在教學內容的選擇上,以機械制圖為主體,涵蓋相關課程的重要知識點和技能要求,對教學內容進行取舍整合。
制造類專業(yè)中,將機械制圖、AutoCAD計算機繪圖和計算機3D建模等三門以上的課程進行融合,優(yōu)化整合為綜合化的核心課程體系——機械制圖技術,在二年級至三年級上學期連續(xù)開設3個學期,每周6課時,每個學期安排1周制圖實訓,將學考知識點、傳統(tǒng)手工制圖與計算機二維繪圖、三維建模同時結合起來,對學生進行制圖知識與技能的三重訓練。任課老師根據課程進度,靈活安排理論講解、手工繪圖、上機繪圖的課時,從學習各種基本體、組合體的投影到各類標準件、常用零件、裝配體的圖樣表示,始終將制圖相關理論知識、標準規(guī)定、尺規(guī)繪圖與計算機繪圖的基本技能訓練貫穿在一起,由學生實際建模、觀察,將抽象理論、圖樣利用計算機三維模型、工程項目實物聯系起來,利于培養(yǎng)學生空間想象力,同時通過多門課程的訓練,提高學生對知識點理論和制圖標準的興趣。通過優(yōu)化調整的機械制圖課程體系,構建適合智能制造產業(yè)發(fā)展需求的人才培養(yǎng)模式,能夠全面提升學生的職業(yè)核心競爭力,同時充分發(fā)揮計算機信息技術優(yōu)勢,提高學生的學習興趣和學習效率,保障學考教學效果。
國內常用的職業(yè)教育教學模式——模塊化教學,主要是以培養(yǎng)學生的各項能力為依據,有針對性地將教材相關知識點進行簡化重新組合。以職業(yè)能力為導向,以技能學考為驅動,對標上述教學目標,在模塊化教學過程中將機械制圖課程體系分為一般職業(yè)能力、專業(yè)能力、職業(yè)綜合能力三大模塊,把課程內容知識點和學考考點對應到不同的模塊(圖1)。
圖1 機械制圖課程體系職業(yè)能力模塊化
項目導向式教學,是以項目任務作為總導向,將知識融入到項目任務當中,在項目任務的實施中講解相關的知識點,在做中學,在學中做。職業(yè)院校制造類專業(yè)的機械制圖課程一般選用項目式教學教材,但是,機械制圖相關課程在不同的專業(yè)班級采用統(tǒng)一標準教材或者校本教材,同步授課和實訓,教學中選用的例題、模型、項目任務標準化也存在不足。例如,在測繪環(huán)節(jié)中,所有專業(yè)均采用減速器進行拆裝測繪,這導致學生不能將制圖相關課程與本專業(yè)、行業(yè)關聯起來,對項目任務感到陌生,難以實現教學相長。
模塊化項目導向式教學,是將以上二者結合起來,根據不同的專業(yè),選取若干實際典型工作案例和相關機械部件等作為教學模塊的項目任務內容,結合知識技能要求,依據制圖技術課程標準,緊扣學考考點要求,形成活頁式教材,將任務分模塊對標相應的職業(yè)能力進行教學,這樣能使不同專業(yè)的學生有針對性的學習和練習,學之有物,專業(yè)技能課與專業(yè)基礎課的教與學互相促進,互相完善,同時,有效應對不同核心方向的專業(yè)知識和崗位人才的核心技能進行培養(yǎng)。
以筆者所在的工業(yè)機器人專業(yè)為例,綜合職業(yè)能力與學考技能要求,進行機械制圖的模塊化項目導向式教學。筆者將機械制圖理論知識、CAD計算機繪圖、SolidWorks 3D建模與工業(yè)機器人機械本體等應用性較強的若干實例有機結合起來,設計多個教學任務模塊,形成活頁式教材,以提升相應職業(yè)能力為目標,將學考相關聯的知識、專業(yè)技能需求進行合并,在任務實施過程中創(chuàng)設工作情境,采取理實一體化分模塊教學。其中項目任務之一——機器人涂膠工具設計與裝配,學時60課時,選用機器人涂膠工具裝配體,如圖2,由支架1件、套管1件、涂膠筆1件、螺栓4件裝配而成,安裝于機器人第六軸法蘭盤上,該任務對象是工業(yè)機器人專業(yè)的學生在機器人編程與操作課程實訓中常用的實物。
圖2 工業(yè)機器人專業(yè)機械制圖課程模塊化項目任務實例
在每個任務模塊的教學過程中,根據進度和需要,穿插理論知識點、國家標準、尺規(guī)繪圖方法、軟件的操作應用等的教學。
傳統(tǒng)的機械制圖課程以教師講授、指導,學生聽課、練習為主要教學方法,這樣的教學方式忽視了學生的學習態(tài)度、學習興趣和學習習慣的養(yǎng)成,教學效果難以有效突破,且阻礙學生職業(yè)素質的培養(yǎng)。以職業(yè)能力為導向而優(yōu)化整合的機械制圖課程體系是一門實踐性非常強的課程,本課程的教學要求制圖任課教師有跨學科融合的教育理念,熟練掌握多學科專業(yè)知識,具備基本的工程設計思維和熟練的軟件運用的能力,同時具備較豐富的企業(yè)實踐經驗、教學經驗和較強的施教能力、課堂掌控能力和應變能力,需要不斷創(chuàng)新教學實施策略?;诼殬I(yè)能力培養(yǎng),機械制圖課程體系教學實踐中可采用的幾種教學實施策略:
表1 工業(yè)機器人專業(yè)機械制圖課程模塊化項目設計
產教融合是中職學校的普遍辦學模式,一般做法是依靠和吸收企業(yè)技術骨干、專家參與培養(yǎng)目標的研討、教學計劃的制定,教師通過企業(yè)實踐挖掘引入工作任務項目并轉化教學內容。但是,產教融合教學一般局限于各專業(yè)的核心實踐課程體系,機械制圖作為專業(yè)基礎知識和技能課程體系,往往以本校專職教師在校內課堂講授為主,企業(yè)方面的融合不夠深入,學生在日常學習實訓過程中對機械制圖在生產實際當中的應用認知不夠,職業(yè)能力培養(yǎng)參與度不足,因此,機械制圖的日常教學中引入崗位式情境教學法非常必要。
崗位式情境教學法是結合行業(yè)規(guī)范和企業(yè)崗位要求,在相應的教學內容上設計崗位式教學環(huán)節(jié),包括典型工作任務分析、任務過程實施和崗位情境的教學化設計處理。以尺寸標注教學環(huán)節(jié)為例,根據專業(yè)特點,選擇典型實際生產項目中的任務,由學生根據興趣分組,成立“設計部”“生產部”“檢驗部”等,設立機械設計工程師、生產部組長,檢驗工程師等崗位,進行工作情景模擬。所有同學利用尺規(guī)和計算機繪制任務要求的零件圖后,由“設計部”標注尺寸及公差,“生產部”根據零件圖進行3D建模,“檢驗部”查表、對圖紙及3D模型進行校核檢驗。由此學生學會理解零件合格的條件和公差的相關理論,能夠深刻體會尺寸標注要求“完整、正確、清晰”的重要性,同時了解相關企業(yè)組織結構和真實運營流程,認識到機械制圖在設計、加工、檢驗等不同崗位的工作內容和職責。學生既掌握了相關知識理論和技能,鍛煉了工程思維和人際交往能力,也由此體驗到工匠精神的養(yǎng)成過程,對未來相關職業(yè)加深了解。
隨著升學趨勢明顯,職業(yè)能力教育已經不能局限于某個產業(yè)或者核心技能學習,應該將職業(yè)活動融入到日常教學課堂中。創(chuàng)客式課堂是以現代信息技術為主要工具,融合STEM等多學科、跨學科知識,通過創(chuàng)客項目標創(chuàng)意、設計和實施的一種綜合實訓教學形式,將創(chuàng)客式課堂引入到機械制圖的教學活動中,能夠增強中職學生對制造類職業(yè)認同感,提升職業(yè)能力。
該模式以“創(chuàng)意設計—工程生產—產品實現”為流程,引入制造類企業(yè)生產流程,構建“創(chuàng)客式”實訓課程教學,引導學生在學習基本專業(yè)知識和技能的基礎上,以市場化的產品生產為導向,延伸學習時空,將“設計創(chuàng)新”“工程技術”和“產業(yè)意識”等內容融合在實訓學習項目中。以第一學期的機械制圖實訓周為例,結合時政熱點,實訓任務為“冰蹲蹲創(chuàng)客設計”,要求學生利用尺規(guī)和CAD設計繪制不同形態(tài)的冬奧吉祥物冰墩墩,并利用SolidWorks進行三維建模。學生對這樣的作業(yè)任務非常感興趣,在繪圖過程中,能夠形成競爭氛圍,激發(fā)了學生的學習興趣和學習主動性。以創(chuàng)意設計、工程實現為教學實施過程,在基于創(chuàng)客式項目教學實施過程中,構建學生個人職業(yè)能力。
在機械制圖課程體系三個學期的教學過程中,各階段通過若干不同的項目任務,對機械制圖、CAD、SolidWorks等整合成的課程體系知識、技能通過多樣化的教學實施方式不斷加深學習和訓練,鍛煉了學生的職業(yè)能力素養(yǎng)。同時,CAD、Solidworks計算機輔助設計教學的融合,有助于機械制圖相關理論、技能的直觀學習,啟發(fā)手工尺規(guī)繪圖技巧,使學生更好地掌握制圖知識點和能力要求,達到預期的教學效果。
本校機械制圖教學改革根據智能制造產業(yè)對機械制造人才素養(yǎng)的需求和福建省中職技能學考的技能要求,逐漸轉變教學理念,樹立以職業(yè)能力和素質為導向的課程觀。根據專業(yè)行業(yè)區(qū)別,有針對性地調整教學內容,形成合理有效的課程體系,通過模塊化項目導向教學模式融合,培養(yǎng)學生獨立分析和解決實際問題的能力,鍛煉學生職業(yè)能力,同時激發(fā)學生學習機械制圖的熱情,調動了學生學習積極性和自主性,有效全面提高機械制圖課程技能學考教學效果。