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浅谈智能制造背景下中职机械制图职业能力的培养策略

2022-10-22苏丽娟

福建轻纺 2022年10期
关键词:绘图机械制图课程体系

苏丽娟

(集美工业学校,福建 厦门 361022)

机械制图是中高职院校工科类专业主要的专业知识基础,也是重要的技能实践学科。该课程理论、逻辑、实践性强,对培养学生形成标准化意识、提高工程认识和综合素质有重要作用,同时也是对学生进行职业启蒙教育的学科平台。

随着高等职业教育的发展,中职校学生在升学、就业方面有了多层次的选择和发展空间,中职学生毕业后继续升学的占比越来越高,本校近两年升学考试报考率甚至达到95%以上。机械制图作为福建省中等职业学校学业水平考试(以下简称:学考)制造类的技能测试科目(分值占比200/750),课程的技能实践教学成为重中之重。中职生面临就业需求,因此,机械制图作为工科类技能基础,其课程教育应以市场人才需求为导向,以提高学生运用机械制图的知识和技能解决生产实际问题等职业素质能力为目标,为今后升学和就业打下坚实的专业知识和职业技能基础。

为了使机械制图课程中职阶段的教学在适应技能学考知识与技能要求的同时,契合新时代智能制造产业人才培养目标,我校致力于以职业能力为导向,进行机械制图课程教学改革探索。本文结合多年的企业工作和教学实践经验,谈谈机械制图教学改革过程中职业能力的培养策略。

1 智能制造背景下机械制图教育观念和教学目标变革

传统的机械制图教学观念认为机械制图是一门工程语言,以传递产品信息为主,教学中主要培养学生读图、绘图能力,重理论和标准,轻设计和实践。但是,中职学生专业基础薄弱,空间想象力和逻辑思维能力不足,难以理解传统机械制图理论知识和标准规定,同时受新兴信息技术和人工智能影响,学生对手工绘图兴趣不大,学习主动性差,教学效果并不理想。

随着工业4.0的迅猛发展和中国制造2025的部署,机械制造业向智能化深入。目前的工业生产方式大部分采用以计算机辅助设计、制造的一体化CIMS(计算机集成制造系统)模式,新的生产技术与生产方式的出现,对产业结构调整和企业人才需求产生了深远影响,因此生产工作实际中更看重机械制造类职业人才的产品设计能力。

从学生认知水平出发,结合学考能力点要求及现代企业人才需求,以职业能力为导向,中职机械制图的教学观念应转变为从3D建模出发,为产品的设计、加工和检验服务,使机械制图在传递工程信息、了解工程设计方法、启迪工程设计思维、交流设计思想中起到积极作用。因此,机械制图课程的教学目标也应由教会学生画图、读图,转变为将职业能力教育有效融入课程教学中:培养规范、细致、准确的职业基本意识;培养较强的产品设计表达能力;建立产品设计加工检验的工程思维;养成符合技术标准要求的严密逻辑思维;获得设计制造行业的认知等。为应对人才需求的变化,中职学校应以增强学生的以上职业能力为主要教学目标,形成新的教学内容体系和教学模式,提高学考教学效果。

2 以职业能力为导向构建机械制图的课程体系

职业院校制造类专业的通用专业理论与实践核心课程一般包括机械制图、 计算机绘图(AutoCAD)及计算机三维建模技术(Pro/E、SolidWorks、UG)等,这些课程以机械制图为理论和技能基础,形成相关课程群。近年来,由于机械制图技能学考的需要,中职校通常做法是提高该科目标课时比重而削减课程群中其他相关专业课程的课时。以某校制造类专业为例,机械制图课程在一年级上下两个学期和三年级上学期每周各6课时,总计360课时;CAD绘图在二年级上学期开设,每周2课时,计40课时,SolidWorks 3D建模在二年级下学期开设,每周3课时,计60课时。上述的课程计划占用课时多,时间跨度大,使学生对机械制图产生学习疲劳,且人为地阻断了专业知识间的内在联系,与其他学科、专业技能彼此独立缺乏融合,学生不能掌握专业技能和理论知识间的相互关系,综合应用能力难以得到有效锻炼。同时,机械制图的教学内容普遍侧重学考知识点和题型,通过大量的投影理论、标准规定和学考题型的反复练习,训练学生的逻辑思维能力、空间想象能力,以达到熟练读图和绘图的目标,强化学考技能技巧。这样的教学方式,尤其是长期的手工绘图训练,比较枯燥乏味,学生对理论知识点难以理解,对手工绘图缺乏兴趣和耐心,教学质量很难得到本质上的提高。

为适应智能制造背景下技术型人才的需求,本课程以提高学生的职业能力为目标,将技能学考知识点、能力点的综合应用作为依据,将传统的机械制图教学与计算机辅助设计和智能制造技术进行有机结合,根据专业特点选用实际工作任务的模式组织教学,逐步培养职业能力。在教学内容的选择上,以机械制图为主体,涵盖相关课程的重要知识点和技能要求,对教学内容进行取舍整合。

制造类专业中,将机械制图、AutoCAD计算机绘图和计算机3D建模等三门以上的课程进行融合,优化整合为综合化的核心课程体系——机械制图技术,在二年级至三年级上学期连续开设3个学期,每周6课时,每个学期安排1周制图实训,将学考知识点、传统手工制图与计算机二维绘图、三维建模同时结合起来,对学生进行制图知识与技能的三重训练。任课老师根据课程进度,灵活安排理论讲解、手工绘图、上机绘图的课时,从学习各种基本体、组合体的投影到各类标准件、常用零件、装配体的图样表示,始终将制图相关理论知识、标准规定、尺规绘图与计算机绘图的基本技能训练贯穿在一起,由学生实际建模、观察,将抽象理论、图样利用计算机三维模型、工程项目实物联系起来,利于培养学生空间想象力,同时通过多门课程的训练,提高学生对知识点理论和制图标准的兴趣。通过优化调整的机械制图课程体系,构建适合智能制造产业发展需求的人才培养模式,能够全面提升学生的职业核心竞争力,同时充分发挥计算机信息技术优势,提高学生的学习兴趣和学习效率,保障学考教学效果。

3 以职业能力为导向的机械制图课程内容的模块化项目设计

国内常用的职业教育教学模式——模块化教学,主要是以培养学生的各项能力为依据,有针对性地将教材相关知识点进行简化重新组合。以职业能力为导向,以技能学考为驱动,对标上述教学目标,在模块化教学过程中将机械制图课程体系分为一般职业能力、专业能力、职业综合能力三大模块,把课程内容知识点和学考考点对应到不同的模块(图1)。

图1 机械制图课程体系职业能力模块化

项目导向式教学,是以项目任务作为总导向,将知识融入到项目任务当中,在项目任务的实施中讲解相关的知识点,在做中学,在学中做。职业院校制造类专业的机械制图课程一般选用项目式教学教材,但是,机械制图相关课程在不同的专业班级采用统一标准教材或者校本教材,同步授课和实训,教学中选用的例题、模型、项目任务标准化也存在不足。例如,在测绘环节中,所有专业均采用减速器进行拆装测绘,这导致学生不能将制图相关课程与本专业、行业关联起来,对项目任务感到陌生,难以实现教学相长。

模块化项目导向式教学,是将以上二者结合起来,根据不同的专业,选取若干实际典型工作案例和相关机械部件等作为教学模块的项目任务内容,结合知识技能要求,依据制图技术课程标准,紧扣学考考点要求,形成活页式教材,将任务分模块对标相应的职业能力进行教学,这样能使不同专业的学生有针对性的学习和练习,学之有物,专业技能课与专业基础课的教与学互相促进,互相完善,同时,有效应对不同核心方向的专业知识和岗位人才的核心技能进行培养。

以笔者所在的工业机器人专业为例,综合职业能力与学考技能要求,进行机械制图的模块化项目导向式教学。笔者将机械制图理论知识、CAD计算机绘图、SolidWorks 3D建模与工业机器人机械本体等应用性较强的若干实例有机结合起来,设计多个教学任务模块,形成活页式教材,以提升相应职业能力为目标,将学考相关联的知识、专业技能需求进行合并,在任务实施过程中创设工作情境,采取理实一体化分模块教学。其中项目任务之一——机器人涂胶工具设计与装配,学时60课时,选用机器人涂胶工具装配体,如图2,由支架1件、套管1件、涂胶笔1件、螺栓4件装配而成,安装于机器人第六轴法兰盘上,该任务对象是工业机器人专业的学生在机器人编程与操作课程实训中常用的实物。

图2 工业机器人专业机械制图课程模块化项目任务实例

在每个任务模块的教学过程中,根据进度和需要,穿插理论知识点、国家标准、尺规绘图方法、软件的操作应用等的教学。

4 以职业能力为导向的机械制图课程体系的教学实施策略

传统的机械制图课程以教师讲授、指导,学生听课、练习为主要教学方法,这样的教学方式忽视了学生的学习态度、学习兴趣和学习习惯的养成,教学效果难以有效突破,且阻碍学生职业素质的培养。以职业能力为导向而优化整合的机械制图课程体系是一门实践性非常强的课程,本课程的教学要求制图任课教师有跨学科融合的教育理念,熟练掌握多学科专业知识,具备基本的工程设计思维和熟练的软件运用的能力,同时具备较丰富的企业实践经验、教学经验和较强的施教能力、课堂掌控能力和应变能力,需要不断创新教学实施策略。基于职业能力培养,机械制图课程体系教学实践中可采用的几种教学实施策略:

表1 工业机器人专业机械制图课程模块化项目设计

4.1 岗位式情境教学

产教融合是中职学校的普遍办学模式,一般做法是依靠和吸收企业技术骨干、专家参与培养目标的研讨、教学计划的制定,教师通过企业实践挖掘引入工作任务项目并转化教学内容。但是,产教融合教学一般局限于各专业的核心实践课程体系,机械制图作为专业基础知识和技能课程体系,往往以本校专职教师在校内课堂讲授为主,企业方面的融合不够深入,学生在日常学习实训过程中对机械制图在生产实际当中的应用认知不够,职业能力培养参与度不足,因此,机械制图的日常教学中引入岗位式情境教学法非常必要。

岗位式情境教学法是结合行业规范和企业岗位要求,在相应的教学内容上设计岗位式教学环节,包括典型工作任务分析、任务过程实施和岗位情境的教学化设计处理。以尺寸标注教学环节为例,根据专业特点,选择典型实际生产项目中的任务,由学生根据兴趣分组,成立“设计部”“生产部”“检验部”等,设立机械设计工程师、生产部组长,检验工程师等岗位,进行工作情景模拟。所有同学利用尺规和计算机绘制任务要求的零件图后,由“设计部”标注尺寸及公差,“生产部”根据零件图进行3D建模,“检验部”查表、对图纸及3D模型进行校核检验。由此学生学会理解零件合格的条件和公差的相关理论,能够深刻体会尺寸标注要求“完整、正确、清晰”的重要性,同时了解相关企业组织结构和真实运营流程,认识到机械制图在设计、加工、检验等不同岗位的工作内容和职责。学生既掌握了相关知识理论和技能,锻炼了工程思维和人际交往能力,也由此体验到工匠精神的养成过程,对未来相关职业加深了解。

4.2 创客式课堂教学

随着升学趋势明显,职业能力教育已经不能局限于某个产业或者核心技能学习,应该将职业活动融入到日常教学课堂中。创客式课堂是以现代信息技术为主要工具,融合STEM等多学科、跨学科知识,通过创客项目标创意、设计和实施的一种综合实训教学形式,将创客式课堂引入到机械制图的教学活动中,能够增强中职学生对制造类职业认同感,提升职业能力。

该模式以“创意设计—工程生产—产品实现”为流程,引入制造类企业生产流程,构建“创客式”实训课程教学,引导学生在学习基本专业知识和技能的基础上,以市场化的产品生产为导向,延伸学习时空,将“设计创新”“工程技术”和“产业意识”等内容融合在实训学习项目中。以第一学期的机械制图实训周为例,结合时政热点,实训任务为“冰蹲蹲创客设计”,要求学生利用尺规和CAD设计绘制不同形态的冬奥吉祥物冰墩墩,并利用SolidWorks进行三维建模。学生对这样的作业任务非常感兴趣,在绘图过程中,能够形成竞争氛围,激发了学生的学习兴趣和学习主动性。以创意设计、工程实现为教学实施过程,在基于创客式项目教学实施过程中,构建学生个人职业能力。

在机械制图课程体系三个学期的教学过程中,各阶段通过若干不同的项目任务,对机械制图、CAD、SolidWorks等整合成的课程体系知识、技能通过多样化的教学实施方式不断加深学习和训练,锻炼了学生的职业能力素养。同时,CAD、Solidworks计算机辅助设计教学的融合,有助于机械制图相关理论、技能的直观学习,启发手工尺规绘图技巧,使学生更好地掌握制图知识点和能力要求,达到预期的教学效果。

5 结语

本校机械制图教学改革根据智能制造产业对机械制造人才素养的需求和福建省中职技能学考的技能要求,逐渐转变教学理念,树立以职业能力和素质为导向的课程观。根据专业行业区别,有针对性地调整教学内容,形成合理有效的课程体系,通过模块化项目导向教学模式融合,培养学生独立分析和解决实际问题的能力,锻炼学生职业能力,同时激发学生学习机械制图的热情,调动了学生学习积极性和自主性,有效全面提高机械制图课程技能学考教学效果。

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