(遼寧建筑職業(yè)學(xué)院,遼寧 遼陽 111000)

0 引言

在我國,面向職業(yè)院校學(xué)生所開展的職業(yè)技能大賽,主要是指某項(xiàng)專業(yè)技術(shù)為目標(biāo)導(dǎo)向,組織行業(yè)內(nèi)的工作人員與對(duì)應(yīng)專業(yè)的學(xué)生分組進(jìn)行比賽,獲勝者可獲得相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì),并以此來了解職業(yè)院校學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,為今后的學(xué)生培養(yǎng)指定方向,同時(shí)也為企業(yè)選拔人才提供參考依據(jù)[1]。

在眾多技能大賽中,全國職業(yè)院校技能大賽(后簡(jiǎn)稱大賽)是其中最為重要的比賽之一,大賽是由教育部發(fā)起并牽頭,聯(lián)合國務(wù)院有關(guān)部門及有關(guān)行業(yè)、團(tuán)體和地方共同舉辦的一項(xiàng)公益性且面向全國職業(yè)院校學(xué)生的綜合技能競(jìng)賽活動(dòng)[2]。大賽主要分中職組和高職組。以2021年為例(因疫情影響,2022年部分競(jìng)賽環(huán)節(jié)進(jìn)行了簡(jiǎn)化和取消),高職組共有62個(gè)賽項(xiàng),涵蓋了高職院校眾多專業(yè)和學(xué)科。近年來,專業(yè)技能競(jìng)賽的賽題也越發(fā)貼合工程實(shí)踐,更加注重實(shí)踐技能的培養(yǎng)[3]。本文以大賽高職組中的“工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)”賽項(xiàng)為例,來說明其對(duì)高職院校機(jī)械類相關(guān)課程的教學(xué)促進(jìn)作用。

1 “工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)”賽項(xiàng)簡(jiǎn)介

1.1 競(jìng)賽內(nèi)容

“工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)”是機(jī)械大類中的重要賽項(xiàng),主要考核的是參賽選手利用三維掃描設(shè)備對(duì)給定產(chǎn)品進(jìn)行掃描,獲得該產(chǎn)品外形的“實(shí)樣”點(diǎn)云后,再進(jìn)行三維逆向建模和產(chǎn)品創(chuàng)新再設(shè)計(jì),并生成產(chǎn)品裝配圖及零件圖,采用CNC 機(jī)床和3D打印設(shè)備將“創(chuàng)新產(chǎn)品”零部件部分加工出來,最后進(jìn)行“創(chuàng)新產(chǎn)品”裝配驗(yàn)證,最終實(shí)現(xiàn)從“實(shí)樣”到“創(chuàng)新產(chǎn)品”的設(shè)計(jì)研發(fā)和制造過程。

1.2 競(jìng)賽流程

“工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)”賽項(xiàng)主要分為三個(gè)階段完成,第一階段即數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集和逆向建模與創(chuàng)新設(shè)計(jì);第二階段為CNC編程與加工;第三階段3D打印與裝配、主要完成3D打印與裝配驗(yàn)證二個(gè)競(jìng)賽任務(wù)。在競(jìng)賽過程,也同時(shí)考核文明生產(chǎn)、職業(yè)素養(yǎng)、規(guī)范操作、綠色環(huán)保、循環(huán)利用等多方面的職業(yè)素養(yǎng)。競(jìng)賽內(nèi)容、分值和競(jìng)賽時(shí)間見表1。

由表1可以清晰的看到,本賽項(xiàng)從點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集、點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)(逆向建模)、對(duì)產(chǎn)品某一部分創(chuàng)新設(shè)計(jì)、數(shù)控加工仿真程序編制與現(xiàn)場(chǎng)加工、3D打印模型制作和裝配的干涉檢驗(yàn)等眾多方面來考核參賽學(xué)生的專業(yè)知識(shí)水平和技能操作水平。在比賽過程中,也可以對(duì)學(xué)生的整個(gè)專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)習(xí)慣有一個(gè)良好的考核與檢驗(yàn)。同時(shí),通過學(xué)生在參賽過程的綜合表現(xiàn),也能側(cè)面反映出學(xué)生對(duì)所學(xué)課程中知識(shí)點(diǎn)的消化、吸收和理解情況,也是對(duì)相關(guān)課程教學(xué)情況的一次有效檢驗(yàn)。

2 賽項(xiàng)對(duì)課程教學(xué)的影響

2.1 與本賽項(xiàng)相關(guān)的機(jī)械類專業(yè)課程

整體的賽項(xiàng)任務(wù)完成的過程,是對(duì)機(jī)械類參賽選手綜合能力的一次考核與檢驗(yàn),并與今后學(xué)生的就業(yè)方向和工作內(nèi)容十分相近。同時(shí),也是對(duì)高職院校機(jī)械類專業(yè)開設(shè)課程有著指導(dǎo)性作用。

目前,遼寧建筑職業(yè)學(xué)院與本賽項(xiàng)競(jìng)賽內(nèi)容相貼合的專業(yè)課程設(shè)置主要有3門課程。

1)逆向工程技術(shù)課程。該課程的教學(xué)內(nèi)容為對(duì)產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)掃描及模型重構(gòu),能夠完成的是競(jìng)賽內(nèi)容的前兩個(gè)部分任務(wù),即三維數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)和模型重構(gòu)環(huán)節(jié)。在教學(xué)過程中,使學(xué)生具備對(duì)典型特征且結(jié)構(gòu)鮮明的自由曲面產(chǎn)品或零部件產(chǎn)品進(jìn)行三維數(shù)據(jù)掃描和數(shù)字化建模的能力,同時(shí)這檢驗(yàn)了學(xué)生對(duì)前期機(jī)械制圖和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等課程的基礎(chǔ)知識(shí)掌握是否扎實(shí)。圖1為學(xué)生在課堂上分組對(duì)雙翼飛機(jī)玩具進(jìn)行三維數(shù)據(jù)掃描的操作練習(xí)。

圖1 學(xué)生在對(duì)雙翼飛機(jī)玩具進(jìn)行三維掃描練習(xí)

模型重構(gòu)環(huán)節(jié)即逆向建模設(shè)計(jì),要求學(xué)生學(xué)會(huì)使用逆向建模軟件,對(duì)生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)文件進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)處理,達(dá)到高精度的模型重建及實(shí)物模型還原。對(duì)學(xué)生的建模能力和工作態(tài)度都是一個(gè)良好的鍛煉。圖2為學(xué)生完成對(duì)雙翼飛機(jī)玩具的模型重構(gòu)。

圖2 雙翼飛機(jī)玩具的模型重構(gòu)

2)三維建模與自動(dòng)編程和金工實(shí)習(xí)課程。該課程教學(xué)內(nèi)容為對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及CNC編程與加工,能夠完成的是競(jìng)賽內(nèi)容的中間兩部分任務(wù),即對(duì)產(chǎn)品的某一部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和數(shù)控仿真編程。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新任務(wù)環(huán)節(jié)要求學(xué)生能夠結(jié)合機(jī)械制圖和機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的相關(guān)知識(shí),按賽項(xiàng)任務(wù)書要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的合理創(chuàng)新設(shè)計(jì),同時(shí)兼顧美觀性、可行性和經(jīng)濟(jì)性,并生成零件圖和裝配圖,最后以編寫創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案說明書來對(duì)任務(wù)進(jìn)行闡述和表達(dá)。這樣很好地考核了參賽學(xué)生的空間想象能力和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能力及專業(yè)的交流表達(dá)能力。

圖3為學(xué)生的課后練習(xí)作業(yè),對(duì)壁掛式電話底座的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在電話筒與底座凹槽之間設(shè)計(jì)了一個(gè)卡扣,使電話筒掛在墻壁上時(shí)不易掉落;同時(shí)卡扣設(shè)計(jì)為裝配在底座上,獨(dú)立零件,使其結(jié)構(gòu)和配色有較大的變化空間,靈活且適應(yīng)性強(qiáng)。這部分主要考核學(xué)生的機(jī)械制圖和機(jī)械制造基礎(chǔ)等課程知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,并按照要求對(duì)產(chǎn)品或零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化、改造和創(chuàng)新。

圖3 壁掛式電話底座的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

CNC編程與加工任務(wù)環(huán)節(jié),主要培養(yǎng)學(xué)生能夠使用CAD/CAM軟件對(duì)產(chǎn)品或零件進(jìn)行合理的數(shù)控加工仿真編程,檢驗(yàn)無誤后將所編程序?qū)霐?shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。同時(shí),學(xué)生根據(jù)所用的機(jī)床、刀具和毛坯等加工條件,分析指定零件的加工工藝,確定其加工工藝過程,編制加工工藝工序卡、對(duì)工件的定位裝夾、刀具的選取與裝夾、對(duì)刀和刀具更換等操作技能都是考核學(xué)生實(shí)際操作能力的重要環(huán)節(jié)。并通過零件加工后的表面質(zhì)量及加工精度來判斷其編排設(shè)計(jì)的加工方案是否合理。以上任務(wù)環(huán)節(jié)主要考核高職院校學(xué)生的數(shù)控加工工藝編制和CNC編程與加工的能力及技巧。圖4為學(xué)生在金工實(shí)習(xí)課堂練習(xí)上完成的金屬零件加工成品。

圖4 學(xué)生完成的金屬件成品

以上競(jìng)賽環(huán)節(jié)是本賽項(xiàng)的重要內(nèi)容,也是與高職院校所開設(shè)的課程有著緊密的聯(lián)系,是學(xué)生需要重點(diǎn)學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容。至于“3D打印與裝配”任務(wù)環(huán)節(jié),則會(huì)以選修或開設(shè)課后興趣小組的方式,讓感興趣的同學(xué)積極參加進(jìn)來。這樣安排可以使課程體系重點(diǎn)更加突出,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能夠更好的來安排學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

通過以上分析可以看出本賽項(xiàng)涵蓋了機(jī)械類眾多的相關(guān)課程,并通過一次比賽將多門課程有機(jī)結(jié)合起來,從而讓學(xué)生對(duì)整個(gè)專業(yè)的課程體系有更好理解,懂得學(xué)好各個(gè)課程的最終目的是能夠有效完成生產(chǎn)加工任務(wù)。

2.2 該賽項(xiàng)對(duì)機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)的促進(jìn)作用

機(jī)械類學(xué)科是理論聯(lián)系實(shí)際極強(qiáng)的學(xué)科,所有相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)到最后都是為實(shí)際的生產(chǎn)加工制造所服務(wù),所以機(jī)械類很多相關(guān)課程都有著極強(qiáng)的操作性和實(shí)踐性。

由于高職院校對(duì)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)為實(shí)際操作和動(dòng)手能力,所以在教學(xué)過程中實(shí)施“理實(shí)一體化”教學(xué)則顯得尤為重要[4-6]。但是由于各個(gè)高職院校的教學(xué)任務(wù)、教學(xué)環(huán)節(jié)側(cè)重點(diǎn)和教學(xué)資源及設(shè)備不同,對(duì)“理實(shí)一體化”教學(xué)的具體實(shí)施情況和實(shí)踐程度也不盡相同,難免存在教學(xué)差異。但隨著本賽項(xiàng)的設(shè)立,以上問題順利解決。同時(shí)技能大賽反映的是行業(yè)企業(yè)的最新動(dòng)態(tài),透視的是職業(yè)院校教學(xué)質(zhì)量[7],更適合做為檢驗(yàn)各院校的教學(xué)效果的衡量標(biāo)準(zhǔn)。本賽項(xiàng)設(shè)立的初衷,就是要全面考核高職院校學(xué)生機(jī)械類專業(yè)課程的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的掌握情況。各參賽院校通過參加本賽項(xiàng),可以將本賽項(xiàng)的任務(wù)和要求作為衡量自身院校教學(xué)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),使得各院校人才培養(yǎng)方案的整體目標(biāo)相對(duì)統(tǒng)一,使得院校間機(jī)械類專業(yè)存在的教學(xué)差異降到最低,對(duì)今后各院校課程培養(yǎng)方案的制定起到了較明確的指導(dǎo)性作用。

同時(shí),通過技能大賽,也可使各參賽選手充分展示出各具特色的參賽技能,并能夠給觀摩者創(chuàng)造很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),使來自不同地區(qū)、不同院校的參賽選手之間可以互相交流和學(xué)習(xí)[8]。

指導(dǎo)教師則通過參賽學(xué)生臨場(chǎng)表現(xiàn)和比賽結(jié)果,可以更好地了解本校學(xué)生目前知識(shí)能力水平的掌握情況,今后則會(huì)更加清晰地完成對(duì)教學(xué)目的、課程安排和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置等環(huán)節(jié)的制定,對(duì)今后教學(xué)安排與調(diào)整具有很好的指導(dǎo)性作用。指導(dǎo)教師的能力水平對(duì)競(jìng)賽成績的影響是至關(guān)重要的[9],同時(shí)參賽本身也是對(duì)指導(dǎo)教師能力水平及教學(xué)方式方法的一次側(cè)面檢驗(yàn),從而提升今后教學(xué)的實(shí)用性與針對(duì)性,達(dá)到“以賽促教、以教練賽”的良性互動(dòng),并實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平共同提升的良好效果[10],也以此督促指導(dǎo)教師不斷學(xué)習(xí)、進(jìn)步和提升。

而且,指導(dǎo)教師在通過組織學(xué)生參賽的過程中,可以有效提升自身的組織能力、工作能力和溝通水平。參賽之余,指導(dǎo)教師在了解本專業(yè)前沿技術(shù)的同時(shí),還可以與行業(yè)內(nèi)的專家與業(yè)務(wù)骨干進(jìn)行學(xué)術(shù)交流,從而提升自身專業(yè)知識(shí)和技能。

隨著技能競(jìng)賽的開展,賽教融合是教學(xué)改革的必由之路[11],也是機(jī)械類專業(yè)課程今后的主要教學(xué)方向。更需要指導(dǎo)教師將選手參加競(jìng)賽時(shí)所積累和反饋的經(jīng)驗(yàn)有機(jī)融入今后的日常教學(xué),讓學(xué)生能夠更系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識(shí)和操作。

同時(shí),本賽項(xiàng)的舉辦,也是對(duì)承辦院校競(jìng)賽實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的一次良好檢驗(yàn)。競(jìng)賽實(shí)訓(xùn)基地除了承辦比賽之外,還承擔(dān)機(jī)械類相關(guān)課程的日常教學(xué)工作及實(shí)訓(xùn)任務(wù)。較高水平的競(jìng)賽實(shí)訓(xùn)基地及相關(guān)比賽設(shè)備既是提升參賽選手綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的關(guān)鍵因素,也是日常教學(xué)中,學(xué)生了解行業(yè)前沿技術(shù)、設(shè)備的更新迭代和相關(guān)設(shè)備的操作技能的有效途徑,是不可或缺的重要教學(xué)組成部分[12]。而通過承辦比賽,對(duì)競(jìng)賽實(shí)訓(xùn)基地的發(fā)展與建設(shè)也有著重要的促進(jìn)作用,可以使其更加規(guī)范與合理。

3 結(jié)論

通過以上的分析和論述,可以看到工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)賽項(xiàng)設(shè)置的環(huán)節(jié)和任務(wù)內(nèi)容,可以作為各高職院校機(jī)械課程的教學(xué)目標(biāo)和課程設(shè)置的標(biāo)桿和參考依據(jù),對(duì)高職院校機(jī)械類相關(guān)課程的設(shè)置提供良好的示范作用和明確的指導(dǎo)作用。使各院校的人才培養(yǎng)方案整體目標(biāo)加以統(tǒng)一,使得院校間機(jī)械類專業(yè)存在的教學(xué)差異降到最低。賽項(xiàng)提供較為先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備讓學(xué)生進(jìn)行操作和鍛煉,將課堂教學(xué)和生產(chǎn)加工有機(jī)結(jié)合起來,使學(xué)生對(duì)相關(guān)課程知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)理解得更深入,很好地解決了高職院校理論教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合較弱的問題,也使教師在課程講解和授課過程中某些關(guān)鍵環(huán)節(jié)的教學(xué)目的更加明確,從而對(duì)機(jī)械類專業(yè)相關(guān)課程的整體教學(xué)目標(biāo)、人才培養(yǎng)方案的制定和競(jìng)賽實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)等都有著良好的推動(dòng)和促進(jìn)作用。