◇蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 崔 勇 石皋蓮 耿 哲

為了在高職院校機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)有效開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)，蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院開(kāi)設(shè)了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程。本文介紹了課程設(shè)置的整體定位，分析了授課學(xué)生的具體情況，明確了教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以問(wèn)題導(dǎo)向（PBL模式）為主線(xiàn)的教學(xué)實(shí)施方案，課程的實(shí)施激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，提升了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

為適應(yīng)“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，響應(yīng)國(guó)務(wù)院《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》的政策要求，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力成為高職教育人才培養(yǎng)的一項(xiàng)重要任務(wù)[1-2]。依據(jù)機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)和人才培養(yǎng)方案的要求，結(jié)合蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程實(shí)訓(xùn)中心的實(shí)際情況，充分利用豐富的機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例資源，開(kāi)設(shè)了《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐》課程，讓更多的學(xué)生參與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)踐項(xiàng)目和技能競(jìng)賽，有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)能力、獨(dú)立思考能力、機(jī)電一體化綜合實(shí)踐能力[3]。

1 課程概述

《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐》是我校機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、電氣控制等專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能，成為該專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)定的創(chuàng)新型技術(shù)技能人才。

本課程秉承“以學(xué)生為中心、以學(xué)為中心”的建設(shè)理念，圍繞機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件加工、電氣編程、樣機(jī)裝調(diào)等基本創(chuàng)新技能要求，構(gòu)建理實(shí)一體、項(xiàng)目貫穿、能力序化的教學(xué)體系，整體教學(xué)設(shè)計(jì)以培養(yǎng)學(xué)生“自主創(chuàng)新能力、綜合實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、職業(yè)精神和素養(yǎng)”為目標(biāo)；課堂教學(xué)采用“以討論形式開(kāi)展教學(xué)、以團(tuán)隊(duì)方式組織教學(xué)、以創(chuàng)新大賽引領(lǐng)教學(xué)、以參賽作品實(shí)踐教學(xué)”的授課模式，著力提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

本課程基于企業(yè)真實(shí)產(chǎn)品的工作內(nèi)容，按照認(rèn)知、結(jié)構(gòu)、功能、難度等不同的分類(lèi)方法，確定了機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、復(fù)雜機(jī)械零件創(chuàng)意設(shè)計(jì)與加工、自動(dòng)化機(jī)械夾具設(shè)計(jì)與制造、非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)與裝調(diào)等四個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，依據(jù)“創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、加工、編程、仿真、裝調(diào)”的技術(shù)邏輯鏈安排教學(xué)任務(wù)，形成分門(mén)別類(lèi)、循序漸進(jìn)、重點(diǎn)突出的知識(shí)架構(gòu)。

參賽的教學(xué)內(nèi)容為連續(xù)16個(gè)學(xué)時(shí)的非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)與裝調(diào)，案例為“汽車(chē)濾清器裝配與檢測(cè)一體機(jī)”，該項(xiàng)目分為機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、仿真分析和裝配調(diào)試等四個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)分別安排了4個(gè)學(xué)時(shí)，并按照參賽作品的真實(shí)工作過(guò)程，進(jìn)一步細(xì)分子任務(wù)實(shí)施教學(xué)。

圖1 課程模塊體系及項(xiàng)目四教學(xué)內(nèi)容

2 學(xué)情分析

本課程開(kāi)設(shè)在第四學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》《機(jī)械加工工藝》《數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件的裝調(diào)》《可編程控制器與傳感器應(yīng)用技術(shù)》、《機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用》等專(zhuān)業(yè)課程，應(yīng)當(dāng)能將所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、電氣控制、設(shè)備裝調(diào)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能綜合運(yùn)用于機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新實(shí)踐。

圖2 機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)進(jìn)程

圖3 教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重難點(diǎn)

本項(xiàng)目學(xué)習(xí)之前，學(xué)生已經(jīng)接觸了創(chuàng)新設(shè)計(jì)基本原理、葉輪零件創(chuàng)新設(shè)計(jì)與加工、螺母內(nèi)孔加工夾具設(shè)計(jì)與制造，應(yīng)當(dāng)能夠使用創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、CAD三維建模軟件、西門(mén)子PLC編程軟件（TIA博途軟件）、職教云教學(xué)平臺(tái)、小組合作探究法等繼續(xù)學(xué)習(xí)非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)與裝調(diào)。

但是，本項(xiàng)目中的自動(dòng)回轉(zhuǎn)分度機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、較為復(fù)雜的順序動(dòng)作控制等新知識(shí)學(xué)習(xí)，以及數(shù)字化虛擬仿真軟件（西門(mén)子MCD）、伺服電機(jī)控制、視覺(jué)識(shí)別技術(shù)、機(jī)電一體化聯(lián)調(diào)等技術(shù)深入應(yīng)用，都需要安排更多的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)

（1）課程思政強(qiáng)調(diào)“三個(gè)融入”。一是融入“勞模、大師”工匠精神，邀請(qǐng)“江蘇省勞動(dòng)模范、國(guó)家級(jí)技能大師”參與本課程教學(xué)，傳授“電氣編程”和“機(jī)械裝調(diào)”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，講述自己成長(zhǎng)為“勞模、大師”的親身經(jīng)歷，向?qū)W生傳遞“勤勞誠(chéng)懇、刻苦鉆研、崇尚技術(shù)、勇于創(chuàng)新”的工匠精神。二是融入“防疫、防護(hù)”常態(tài)意識(shí)，講訴疫情期間的防疫英雄事跡和設(shè)備裝調(diào)實(shí)踐過(guò)程中的安全事件，通過(guò)老師的“講解、示范、監(jiān)督”，使學(xué)生樹(shù)立牢固的疫情防控和安全防護(hù)意識(shí)。介紹防疫所采用的自動(dòng)化設(shè)備，以“口罩機(jī)制造與裝調(diào)”在疫情防控中的重要作用為例，突出數(shù)控加工、自動(dòng)化設(shè)備專(zhuān)業(yè)人員的重要性，教育學(xué)生學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)、掌握服務(wù)社會(huì)本領(lǐng)。三是融入“新技術(shù)、新應(yīng)用”科技熱點(diǎn)，在應(yīng)用“數(shù)字化虛擬仿真”和“視覺(jué)識(shí)別”技術(shù)過(guò)程中，進(jìn)一步拓展介紹“工業(yè)分析軟件”和“人工智能技術(shù)”的相關(guān)知識(shí)及發(fā)展方向，教育學(xué)生要及時(shí)關(guān)注科技熱點(diǎn)、學(xué)習(xí)新技術(shù)。

（2）教學(xué)內(nèi)容突出“兩個(gè)結(jié)合”。一是學(xué)習(xí)過(guò)程與工作流程結(jié)合，依據(jù)案例真實(shí)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，即“方案設(shè)計(jì)”、“機(jī)械設(shè)計(jì)”、“電氣設(shè)計(jì)”、“裝配調(diào)試”的技術(shù)鏈，安排教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)領(lǐng)域與行動(dòng)領(lǐng)域的對(duì)接、學(xué)習(xí)線(xiàn)索與工作線(xiàn)索的對(duì)接。二是虛擬仿真與實(shí)踐操作結(jié)合，依托基礎(chǔ)雄厚的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源，利用西門(mén)子NX CAD三維設(shè)計(jì)軟件、西門(mén)子TIA博圖軟件、AutoMation Studio軟件、西門(mén)子NX MCD虛擬仿真軟件，對(duì)“機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝配”、“PLC編程與調(diào)試”、“氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試”和“機(jī)電一體化聯(lián)合調(diào)試”等學(xué)習(xí)任務(wù)，有效開(kāi)展以虛助實(shí)、虛實(shí)結(jié)合教學(xué)。

（3）教學(xué)實(shí)施圍繞“一條主線(xiàn)”。教學(xué)實(shí)施以問(wèn)題導(dǎo)向（PBL模式）為主線(xiàn)，按照布置任務(wù)、匯總問(wèn)題、引出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、總結(jié)評(píng)價(jià)、復(fù)習(xí)鞏固和學(xué)習(xí)拓展等8個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行“線(xiàn)上+線(xiàn)下”混合式教學(xué)[4]。在課前，了解項(xiàng)目背景，激發(fā)創(chuàng)新意愿。老師推送學(xué)習(xí)資源，發(fā)布創(chuàng)新任務(wù)要求，分析學(xué)情并調(diào)整教案；學(xué)生自由分組在線(xiàn)學(xué)習(xí)資料，完成方案設(shè)計(jì)及課前測(cè)試。在課中，優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，提升創(chuàng)新技能水平，增強(qiáng)職業(yè)精神素養(yǎng)。老師引出問(wèn)題，分析問(wèn)題，指導(dǎo)示范，跟蹤協(xié)助，組織總結(jié)，課內(nèi)評(píng)價(jià)；學(xué)生思考問(wèn)題，討論探究，虛擬練習(xí)，實(shí)踐操作，成果展示，自評(píng)互評(píng)。在課后，鍛煉創(chuàng)新實(shí)踐能力，形成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維意識(shí)。老師在線(xiàn)答疑，綜合評(píng)價(jià)，教學(xué)反思；學(xué)生完成作業(yè)，拓展學(xué)習(xí)，成果轉(zhuǎn)化。

圖4 教學(xué)實(shí)施過(guò)程

（4）教學(xué)評(píng)價(jià)貫穿“三個(gè)階段”。一是課前評(píng)價(jià)（占比25%），通過(guò)“在線(xiàn)學(xué)習(xí)參與度、預(yù)設(shè)方案合理性和課前測(cè)試成績(jī)”，了解學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)任務(wù)的完成情況以及創(chuàng)新方案的設(shè)計(jì)情況；二是課中評(píng)價(jià)（占比50%），通過(guò)“課堂教學(xué)參與度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、項(xiàng)目任務(wù)完成度、課堂測(cè)試成績(jī)、職業(yè)基本素養(yǎng)”，主要考察學(xué)生對(duì)機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握情況以合作實(shí)踐完成創(chuàng)新方案的能力；三是課后評(píng)價(jià)（占比25%），通過(guò)“課后作業(yè)成績(jī)、總結(jié)報(bào)告質(zhì)量、拓展任務(wù)完成度”，促進(jìn)學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)、提高創(chuàng)新意愿，幫助老師評(píng)估教學(xué)質(zhì)量。整個(gè)教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程強(qiáng)調(diào)“三個(gè)多元化”，即評(píng)價(jià)“手段”多元化、評(píng)價(jià)“對(duì)象”多元化和評(píng)價(jià)“主體”多元化。

圖5 綜合評(píng)價(jià)“三個(gè)多元化”

4 實(shí)施成效

（1）學(xué)生學(xué)有所獲。一是強(qiáng)化了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，學(xué)生對(duì)非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)與裝調(diào)有了完整的認(rèn)知與實(shí)踐，特別是對(duì)汽車(chē)濾清器裝配與檢測(cè)設(shè)備涉及的機(jī)械、電氣和裝調(diào)知識(shí)，有了融會(huì)貫通的理解和應(yīng)用。二是提高了創(chuàng)新能力，學(xué)生鍛煉了創(chuàng)新思維，增強(qiáng)了創(chuàng)新實(shí)踐能力，提高了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識(shí)與熱情；在課后，各組學(xué)生都提出了自己的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品，并且部分作品已經(jīng)參加各類(lèi)比賽或申請(qǐng)專(zhuān)利。三是增強(qiáng)了職業(yè)素養(yǎng)，學(xué)生對(duì)“勞模、大師”工匠精神有了更深入的理解，對(duì)疫情防控常態(tài)化、安全防護(hù)重要性有了更清楚的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步明確了技術(shù)技能人才的職業(yè)擔(dān)當(dāng)和使命。

（2）老師教有所獲。一是打造了優(yōu)秀教師團(tuán)隊(duì)，教師團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了“勞模、博士、教授、工程師”的混編人員結(jié)構(gòu)，形成了“設(shè)計(jì)、加工、控制、調(diào)試”的混合專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，完成了本課程的項(xiàng)目化教學(xué)改革和活頁(yè)式講義編制，促進(jìn)了課程標(biāo)準(zhǔn)的重新研制。二是提升了社會(huì)服務(wù)能力，教師團(tuán)隊(duì)發(fā)揮理論基礎(chǔ)扎實(shí)、技術(shù)能力精湛的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，協(xié)助XXX公司完成了汽車(chē)濾清器裝配與檢測(cè)設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)和系列化開(kāi)發(fā)，可用于燃油小汽車(chē)、工程和軍用車(chē)輛空氣濾清器的裝配與檢測(cè)。

5 教學(xué)反思

一是擴(kuò)充教學(xué)資源，吸收更多競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品，進(jìn)一步豐富課程案例，形成內(nèi)容不斷創(chuàng)新、技術(shù)不斷更新的教學(xué)資源庫(kù)；二是優(yōu)化教學(xué)模式，改變老師規(guī)定具體學(xué)習(xí)項(xiàng)目的固有模式，課前學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)按照個(gè)人興趣選擇學(xué)習(xí)項(xiàng)目，教師根據(jù)學(xué)生選擇結(jié)果和教學(xué)內(nèi)容安排，最終確定具體學(xué)習(xí)項(xiàng)目；三是推廣創(chuàng)新成果，與企業(yè)深入合作，制定操作性強(qiáng)的創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化辦法，促進(jìn)教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生的“創(chuàng)新性好、應(yīng)用性強(qiáng)”的技術(shù)和作品，更好的轉(zhuǎn)化為具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的企業(yè)產(chǎn)品。