高职机电类产学研成果教学转化的探索实践

巫 修 海

(台州职业技术学院 机电工程学院，浙江 台州 318000)



高职机电类产学研成果教学转化的探索实践

巫 修 海

(台州职业技术学院 机电工程学院，浙江 台州 318000)

高职院校教师在与企业开展产学研的紧密合作过程中，参与开发了大量的新产品、新工艺和新技术，高职院校培养的人才要服务区域经济，对应的课程内容要与区域企业的实际情况相结合，因此，通过提炼可以把这些产学研项目转化为可以实施的教学项目，反哺教学。这样，可以提高学生的学习主动性和成就感，从而提高教学效果，培养的人才更符合企业需求。本文以真空技术团队的产学研项目为例，把相关的产学研项目深度融进机电类专业开设的CAD/CAM、机械制造技术等核心课程的实践教学，详细介绍了课程的教学设计与教学效果。

高职； 产学研； 教学转化； CAD/CAM； 机械制造技术

0 引 言

党的十八届三中全会提出“加快现代职业教育体系建设，深化产教融合、校企合作，培养高素质劳动者和技能型人才”为我国职业教育改革指明了方向。李克强[1-2]总理指出，“大力推动专业设置与产业需求、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程‘三对接’”，并特别指出“职业教育的关键在于坚持就业导向，只有满足社会需求、市场需求、企业需求，发展与技术进步和生产方式变革以及社会公共服务相适应、产教深度融合的现代职业教育，才能为社会输送适合产业发展的高素质人力资源，才能为国家和社会源源不断地创造人才红利”。

目前，高职院校是培养高素质技能型人才的摇篮，因此，这就要求高职院校更需加强校企合作，关注课程的内容要与企业实际情况相结合，推动区域经济发展的同时，重构教学内容和教学方法，以企业真实的案例为背景，培养高职学生解决实际问题的能力[3]。因此选择一些合适的科研成果，将其转化为课程实践内容的一部分，学生做中学，学中做，对于培养学生的动手能力、分析解决问题能力和创新能力具有重要意义[4-5]。

1 问题的提出

高职院校和企业开展的产学研合作，一般有三类：① 教师下企业实践锻炼，向企业学习技术，提高自身业务能力；② 企业借助学校人力、智力和设备，完成自身难以完成的技术难题；③ 教师与企业合作，完成一定难度的科研或技术攻关项目。因此，随着教师双师素质的提高，教师的社会服务能力也进一步提升，教师在校企产学研合作中，参与了企业大量的新产品、新工艺等的开发，如何有效的把这些产学研项目带入到课堂中，转化为可以实施的教学项目，反哺教学，实际的研究和应用的还不是太多。另一方面，学生对传统的课堂教学越来越抵触，学习兴趣普遍不高。浙江是制造业大省，对机电类人才需求较大，特别是高素质的技能性人才。目前高职机电类的毕业生普遍存在与企业用人要求脱节，如何开发贴近企业实际的教学项目，提高学生实际能力与企业用人要求有效结合起来，是摆在我们机电类教师面前的一个亟待研究和解决的问题[6]。

教学和科研是推动高校发展的两翼，是高校人才培养的两大支柱，只有将两者有机结合，才能创建良好的育人环境，从而提高高校服务社会的能力[7-8]。本文研究把产学研项目成果转化为教学项目，产学研成果反哺教学，教学实践表明，这样的创新教学模式能够激发了学生参与积极性和热情，为企业培养“适销对路”的应用型高技能人才[9]。

2 产学研成果教学转化设计

在产学研的项目研究过程中，在团队负责人的带领下，团队成员各自主要负责自己擅长的部分。但机电类产学研项目一般会涉及机械制图、公差配合与测量、机械设计基础、金属材料与热处理、金属切削原理与刀具、机械制造工艺、工装夹具设计、生产管理等多方面课程，教师在实际教学中，一般教授其中的1～3门课程，但相关教师可以把与企业合作的项目经过提炼、转化为自己相关课程的教学项目，反哺教学，可以从产学研项目中提取大量教学素材，包括实物(零部件毛坯或成品)、工程图纸、照片、视频等。

真空泵是当地特色制造产业，各类大小真空泵企业近100多家，年产值几十亿元，其中罗茨真空泵、滑阀泵、液环泵、气泵、螺杆真空泵等真空泵出于国内主导地位。近5年来，笔者多个假期到当地真空制造企业实践锻炼，并且搭线工作单位与真空制造企业建立了校企紧密合作关系，先后主持或主要参与了多项产学合作项目。2010年12月，完成了台州市科技计划项目“ZJQ400/600低噪声气冷罗茨真空泵的研发”[10]，以此项目为基础，2014年6月，完成了浙江省公益性工业项目“15000立方风洞装置真空抽气系统共性关键技术的研发”，这两个项目经专家鉴定，部分技术国际领先。2015年5月，主持完成台州市科技计划项目“节能型变螺距干式螺杆真空泵研发”，发明了两项关于变螺距螺杆真空泵方面的发明专利，并且得到实际应用；完成了3个横向技术服务项目，到帐经费40多万元；目前主持在研的项目有浙江省公益性工业项目“高效节能型干式螺杆真空泵关键技术研究与开发”。

CAD/CAM和机械制造技术是机电类专业广泛开设的课程，真空技术研发团队在开展科研的同时，把相关研究成果成功的融入了这两门课程中。

2.1 CAD/CAM课程设计

本真空技术研发团队，通过提炼，把真空技术应用产学研项目的部分研究内容和相关新技术、新工艺开发成教学内容，反哺教学，已经应用于多届学生。传统的CAD/CAM课程，以熟悉CAD/CAM软件的操作指令为主，并通过一定的习题练习来熟悉CAD/CAM软件操作，这样的教学模式导致教学目的变成了熟悉CAD/CAM软件功能和操作。因此，必须重构教学模式，把CAD/CAM软件作为工具，以完成机械产品的数字化设计与制造作为教学目的。以ZJQ600气冷罗茨真空泵为例，重新设计CAD/CAM课程内容，课程教学内容包含了罗茨真空泵整体和关键零部件的设计(CAD)、装配(CAD)、仿真(CAE)与加工(CAM)，具体分解为：罗茨泵普通零部件的CAD造型与加工、罗茨泵核心零部件件的参数化设计与加工、罗茨泵复杂零部件的CAD造型与出图、传动轴的CAD设计、标准零件的设计、静态装配与动态运动仿真，课时数可以控制在80～120学时。

罗茨真空泵的零件明细表，如表1所示，可以从明细表看出，整个罗茨泵包含各类标准件，大小零件共60多个，我们大致分类成核心零部件(主动转子和从动转子)、复杂零部件(包括泵体、侧盖、端盖等)、一般普通零部件(油封座、轴套等)、传动轴、标准零部件(齿轮、轴承、密封圈、螺栓、螺母等)等五大类，设计成六个教学内容。

表1 ZJQ600气冷罗茨真空泵零件明细表

(1) 复杂零部件的CAD造型与出图。以复杂零件的二维图纸、实物照片、视频等作为参考资料，以电脑、CAD/CAM软件为工具，完成泵体、侧盖、端盖等复杂零件的CAD三维设计(包含内部圆角、筋、孔柱、孔系等)，再根据完成的CAD三维模型反过来重新绘制工程图。

(2) 核心零部件的参数化设计与加工。罗茨转子是核心零件，以罗茨转子设计所用的尺寸参数、转子的二维图纸、端面型线方程、啮合间隙数据作为参考资料，以电脑、CAD/CAM软件为工具，完成直叶和螺旋罗茨转子的参数化设计、成对转子的运动仿真、罗茨转子的加工工装、转子的CAM加工、螺旋转子的多轴加工、多轴加工后处理设置、转子加工后的检测模型等。

(3) 传动轴设计。课程资料中有传动轴的二维工程图，图纸中包含阶梯轴结构、各类公差尺寸、轴封结构、两端螺纹孔，但在设计过程中，我们需要考虑轴和传动齿轮如何装配和固定、轴和罗茨转子如何装配和固定等内容，或者要知道为什么这样设计。

(4) 一般普通零件的CAD造型与加工。结构比较简单的零件，包括轴套、档油环、油封座等小零件的三维设计。常规的平面加工、镗铣加工、沟槽加工以及其它孔系加工等加工方式，可以选取前面已经绘制好的端盖、侧盖、箱体等零件作为素材，辅助一些拍制的加工视频，可以有针对性的学习CAM加工。

(5) 标准件的设计。在罗茨真空泵的明细表中，有许多零件都标注着的国标，这些是标准件，包括各类轴承、螺钉螺母和螺栓，可以从标准零件库中选取和修改，成对传动斜齿轮也可以从齿轮模块设定参数，再根据图纸绘制。

(6) 静态装配与动态运动仿真。罗茨真空泵的各个零部件的装配，静态的装配需要考虑各个部件的实际装配位置和公差尺寸；动态的运动仿真中，可以分析间隙分布，也可以设定运动关系并观察运动轨迹，设定干涉直观验证设计结果。

上述教学内容可以根据课程需要和课时选择授课内容或先后顺序。

2.2 机械制造技术课程设计

机械制造技术是机电类专业最广泛开设的一门课程，融合机床、刀具、工艺、夹具等内容的一门专门核心课程，涉及面非常广泛，知识点多。在高职10多年的发展历程中，经历了课程整合(把金属切削与刀具、机械制造工艺、金属切削机床等课程整合为一门课程)、基于工作过程的课程体系改革，目前把产学研项目转化为教学项目，形成了课程教学内容与当地区域经济相适应的、较为固定的体系，对应的课程出版了省重点建设教材《典型机械零件制造工艺与实践》[11]。这门课程教学资源丰富，课程的素材全部来自产学研项目，并具有一定的代表性。

课程教学分为理论和实践两部分，理论部分讲授金属切削原理与刀具、金属切削机床基础、机械加工工艺基础、机床夹具设计基础与加工精度等内容；实践部分主要分析与设计常见的各类零件的加工工艺以及工装夹具，常见的零件分类为轴类、轴套、盘盖类、偏心与叉架类零件、齿轮、箱体泵体类、铝合金压铸件类等零件，这些零件全部选取产学研项目，并且主要以罗茨真空泵的关键零部件，以及校内实训基地批量生产的发动机铝合金箱体为主，设计其中的教学内容。部分实践课程教学设计如表2。课时数可以控制在80～120学时。

教学内容根据课程教学学时选取，少学时的铝合金箱体加工和部分拓展项目可以删减。

表2 部分实践课程教学设计

3 实施与效果

3.1 实 施

3.1.1 CAD/CAM课程的实施

CAD/CAM课程已经在3届学生4个班级的学生实施过，并且在实际中不断完善。

第一次授课，班级是数控1031，这个阶段ZJQ600的产品还处于小试制阶段，很多环节还不确定，教学只实施了“核心零部件的参数化设计与加工”，学生需要在CAD/CAM一体化机房虚拟设计罗茨真空泵螺旋转子，并且编制加工程序，完成虚拟设计和加工后，需要到校内生产性实训车间现场观摩螺旋转子实际加工，还可观看罗茨真空泵的装配视频，ZJQ600罗茨转子小试阶段在我校生产性实训车间加工完成，很多地方还需要进一步完善。这个环节安排了30多学时。

第二次授课，班级是数控1231和数控1232，这个阶段ZJQ400/600产品已经成熟，相关项目已经通过验收。整个课程分六大部分全面展开，教学安排了120学时，大部分学生能够完成教学任务。

第三次授课，班级是数控1321班，这个班是“3+2”学制的班级，学习基础较差，安排了80个学时，基本上完成了五个部分里的大部分内容。

3.1.2 机械制造技术课程的实施

2009年，开始基于工作过程的机械制造技术的课程开发，2011年定型，目前，在我校机电、数控两个专业学生课程教学实施过4届。

轴类零件加工，盘类零件加工，箱体、泵体类零件的加工教学实施效果较好；铝合金箱体加工教学实施效果较差，主要因为课程衔接的问题，铝合金箱体主要涉及数控加工中心加工和气动夹具设计，相关的数控加工课程是在机械制造技术课程后开设，因此在以后的教学过程中，该部分作为选学内容或安排在后面的课程中实施。

3.2 效 果

(1) 加强了学生学习主动性。学生在课程学习过程中更有目的性，加强了学习的主动性[12]。另外，课程内容设计比较大，课堂学习时间有限，学生必需课后继续学习才能完成相关内容，课后的时间也充分利用起来。

(2) 提高了学生的学习能力和成就感。CAD/CAM课程中，绘制零件3D模型，必须要读图、识图，通过这样的训练，学生的机械零件读图、识图能力获得大幅提升。课程教学是以真实的科研项目、真实产品为例，虽然有一定难度，但是学生可以把很大精力投入课程的实践中，因此，大部分学生能够绘制完成所有部件三维模型和装配图。这样的模式，充分体现了学生在学习过程中的主体地位和教师的启发式引导作用，提高了学生学习能力，对学生今后的教学实践活动打下扎实的基础[14]。我们开发的产品部分关键技术经专家鉴定为国际领先，产品ZJQ400/600和其配套的真空技术大量应用于国内大型的风洞和其它大型的抽气场合，学生在学习过程中，提高了成就感，获得较好的教学效果。

(3) 发展了双师教师队伍和提升了教师课堂驾驭能力。在提高教学效果的同时，发展了双师教师队伍。一方面，年轻教师在团队负责人的指导下，参与产学研项目，提升了自己的科研和社会服务能力；另一方面，课程教学要求知识面比较广，不仅仅需要掌握自己参与的部分，为了教授好课程，倒逼年轻教师全面参与产学研项目所涉及产品关键部件的材料、设计、制造等全过程。因此，锻炼了年轻教师的专业业务能力，教师在教学过程中更容易掌控课程教学过程，提升了课堂驾驭能力。

4 结 语

做中学、学中做的教学模式更适合于高职类的学生，教学的设计要能体现学生的主体性，本文的教学设计激活了学生学习热情，这样的教学设计达到预期效果。因此，高职教育必须走校企合作，必须与区域经济发展要协调一致，要结合专业教学开展产学研，借助产学研促进教学改革，借助产学研成果服务教学、服务社会，探索教学与产学研协调发展[13-14]。当然，如何完善教师评价体系以保证教师产学研服务于教学工作，鼓励教师把更多的产学研项目转为教学项目，把更多的校企合作项目反哺教学，可以把培养的人才更符合企业需求，这都需要我们在管理以及制度建设方面做很多更深入的配套工作[15]。

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Exploration and Practice on Electromechanical Research Achievements Transferring into Teaching Project in Higher Vocational Colleges

WUXiu-hai

(Department of Mechanical and Electrical Engineering,Taizhou Vocational and Technical College, Taizhou 318000, China)

In close cooperation with enterprises, teachers in higher vocational colleges have developed a large number of new products, new processes and new technologies. Higher vocational colleges should cultivate talents to serve the regional economy, and the curriculum content should be practical and regional-enterprise-oriented. Therefore, through refining, teachers can bring these research projects into the classroom, by transferring them into real teaching projects. The reform will improve students' initiation in learning and present a sense of accomplishment, so as to enhance the teaching effect. Thus, culturing talent is more in line with business needs. Taking vacuum technology team research projects as an example, the research projects are integrated into practical teaching of core curriculum of Electromechanical Specialty, such as CAD/CAM and mechanical manufacturing technology, and the teaching design and teaching effect are introduced in detail.

higher vocational education; production-study-research cooperation; teaching conversion; CAD/CAM; mechanical manufacturing technology

2014-12-25

浙江省2013年高等教育课堂教学改革项目(kg2013825)

巫修海(1977-)，男，江苏镇江人，博士，副教授，研究方向：机械CAD/CAE/CAM。

Tel.：13515762879;E-mail: wuxh001@126.com

G 717

A

1006-7167(2015)12-0203-05