“1+X”证书制度下“数控机床拆装与维护”课证融通教学设计研究

周 琦，张惜君

(1.江阴职业技术学院，江苏 江阴 214405；2.江苏省江阴中等专业学校，江苏 江阴 214433)

0 引言

2019年，国务院印发的关于中高职教育改革的《国家职业教育改革实施方案》，提出了在职业院校开展“1+X”证书制度的试点工作。其中，“1+X”是指在保证学生取得毕业证书的前提下，学校充分利用自身教学资源和优势，对学生进行系统培训考取与专业相关的技能等级证书，学生在毕业时除了取得毕业证书外[1]，还可获得多个证明专业实践水平的技能证书，使之能够获得更多的就业选择机会，更好、更快地融入企业生产环境。为此，2021年学院开始在机械制造与自动化专业群推广实施数控车铣加工“1+X”证书试点工作，由过去注重培养学生单项技能转向多种技能的综合培养，针对“1+X”证书所对应的各专业课程及内容，积极开展专业群和课程建设，深层次地剖析专业群人才培养目标和课程体系，将职业技能所需知识要求融入相应课程，有计划地进行课程改革和教学模式创新，推动职业技能与专业课程的有效融合，促进学生专业技能水平和就业能力的有效提升。

文章结合数控车铣加工“1+X”证书中职业技能鉴定大纲对数控机床结构与维护部分的内容，开展基于“1+X”证书的“数控机床拆装与维护”课程课证融通教学设计，并采用恰当的教学方法和手段付诸实施，达到学生专业知识和技能水平双提升的目标。

1 高职“数控机床拆装与维护”课程教学现状

1.1 教学形式单一，内容设计缺少互动

“数控机床拆装与维护”作为数控技术专业必修的核心课程，主要介绍数控机床的基本结构和传动路线等专业基础内容，本课程对学生职业能力的养成具有重要的支撑作用。从目前的课程教学方式来看，该课程教学多以教师单方面口授、配以PPT和挂图等形式开展，课堂教学方法和手段较为单一，学生对于课程学习的印象就是“老师用我们看不懂的图纸讲着听不懂的内容”，且教学过程中缺乏行之有效的师生互动。另外，课程中数控机床的排故等实践性较强的内容，虽也采用了典型案例进行了项目化教学改革，但由于教师自身专业技术水平和企业实践经历的限制，排故实践过程仍是按照教材中的方法进行，学生既没有机会接触企业设备维修单等文件，也无法体验企业实际的排故工作流程，即使在完成项目实践后，学生的技能水平仍与企业要求存在一定的差距。

1.2 理论实践失衡，教学效果不明显

从教学实施的角度来看，本课程偏向于数控专业基础与技能实践的有机结合，且课程很大部分内容是理论基础知识。针对当前高职学生学情特点，教师在课程教学中偏向于知识灌输式教学，然后由学生在课后进行背读记忆，这种方式导致教师课堂教学任务繁重且教学效果差[2]，对学生而言“听课等于听天书”。需开展技能训练如数控机床维护等部分内容，由于相关训练会在后续课程中再次进行，任课教师为提升理论部分教学效果，大多会缩减实践训练的时间，而后续课程中则认为学生已掌握相关技能，只对学生进行简单的复习训练，使学生对此项技能的操作停留在简单模仿阶段，根本达不到专业培养计划预设的技能目标。另外，对于本课程的考核多以知识记忆为主的方式进行，也限制了教师在计划课时内强化技能训练的积极性，由此造成了课程教学效果不明显的现象。

1.3 教学用具欠缺，知识点理解不透

课程中数控机床基本结构部分的内容，需要教师详细讲解各传动的零件及传动路线，而对机床实物来说，只能将其拆卸后才能展示其中的零件，不能直接观察到零件的安装位置和传动关系；而使用的教学模型经过结构简化和改变材质，使学生对机床结构缺乏形象化的认识；有些内容甚至采用二维装配图和传动路线图进行讲解，导致学生对数控机床的结构只有大概的印象，对其具体结构组成、定位关系和传动路线基本没有概念，更不用说进行常见故障的排查和维护。另外，在进行拆装技能训练时，考虑到数控设备的价值，多采用相应的简化拆装模型，两者之间的差别使学生即使圆满完成训练任务，在面对真实机床的拆装维护时仍感觉“无从下手”，从而造成学生对课程关键知识点理解不透、基本技能不能掌握的现状，严重影响对学生数控机床操作与维护能力的培养。

2 “1+X”证书制度下的课证融通教学设计探讨

2.1 紧跟社会需求，开展课证融通改革

学生对“数控机床拆装与维护”课程知识和技能的掌握程度，对他们能否胜任数控加工岗位有着举足轻重的作用。因此，本课程应紧跟长三角地区社会企业转型升级后对机械自动化制造人才的技能要求，在实施数控车铣加工“1+X”证书制度的情况下，将企业所需的职业技能和考证要求融入课程标准，适时调整课程知识与能力结构体系、教学方法与手段，使考证标准与课程标准相统一，以此不断提升数控专业人才培养质量[3]。如课程中数控机床常见故障诊断与维护，作为合格的数控操作员应能快速判定其常见问题并加以解决，但由于设备故障的多样性和复杂性，就需要专业教师赴企业尽可能多地收集案例，让学生可以在校内反复进行故障诊断的训练，并适时安排学生进企业跟从维修师傅进行实操训练，使学生在平时机床操作训练中也能对简单故障进行排查解决，并加深他们对数控机床日常维护重要性的认识，在此基础上，学生进行“1+X”的技能考证相对而言就较为容易。以此类推，课程中其他部分内容的教学，也可通过这种教学方式结合企业实操训练进行，使学生在巩固课程理论知识的同时提升自身职业技能，使学生就业后能较快地适应企业环境和要求，也有利于学生今后职业生涯中的岗位转换和长远职业发展。

2.2 遵循认知规律，丰富课堂教学内容

“1+X”证书制度下的“数控机床拆装与维护”课程教学设计，需要根据当前高职学生学情和认知规律，选取简单实用、学生认可的企业项目进行课堂教学设计，并针对该素材尽可能收集图片、动画和视频来佐证相应知识点，在丰富课堂教学内容的同时拓展学生专业视野，使学生在教学活动中自然而然加深对知识点的印象。首先，“打铁还需自身硬”，教师需要通过技术服务和企业实践不断强化自身专业水平，认真钻研课堂教学设计能力和教学艺术来提升自身的教学业务水平[4]。其次，针对课程知识点的教学设计，在有效融合“1+X”技能标准的基础上，根据地方行业企业需求和特色，校企合作共同开发活页式或工作手册式教材，在课程教学的第一堂课让学生赴企业参观学习、了解相关工作环境及流程，让学生了解今后可能从事的工作及环境，唤起学生对本课程的学习动力和积极性。同时，也应积极开展课堂教学情境化改革尝试，利用已有设备模拟企业真实生产情境，进行教学和学生训练，弥补学生不能长久待在企业开展技能训练的不足。最后，在当前互联网技术与教学深度融合的背景下也需积极推广线上教学、推广课程网络资源，将课程中的原理性基础知识以三维动画的形式展现，将企业的典型案例收集整合后构建虚拟现实环境，使学生不仅可以在课内跟老师学，也可以在课外通过网络资源自己学。

2.3 丰富学生见识，善用虚拟仿真技术

在“数控机床拆装与维护”课程教学中，由于学院教学设备的限制，机床结构的介绍往往是通过图纸或模型来表达，而学生对于机床的认知处于初级阶段，很难在短时间内熟悉机床的各部分结构，即使配有相应的教学模型也只能是对其结构有大概的认识；特别是故障排查部分的内容，现有教学设备或模型不可能专门为某种故障而设计，这部分的内容只能是停留在教师的PPT叙述或视频阶段。因此，针对本课程中数控机床的拆装与排故部分的内容，有必要采用三维动画、交互软件、虚拟现实等虚拟仿真技术，建立数控机床的虚拟样机模型，课程中不便于用教学设备直接展示出来的某部分机床结构，学生可以通过反复“拆卸”虚拟机床模型的相应部分构件，观察其内部的机械结构组成和传动关系，看到实物教学中不可能看见的机床零部件和传动关系，从而加深对于机床基本结构和传动关系的认知；或使用交互软件在模型中设置数控机床的典型故障，让学生进行典型故障排除的虚拟仿真训练。通过前述反复多次的数控机床虚拟“拆装”，加深了学生对于数控机床的拆装顺序、方法和故障的认知，在进行实物拆装或排故时也可大大减少出错概率，在提升学生学习效率的同时保障了教学设备的完好性[5]。

3 “1+X”证书制度下的课证融通教学设计实践

现以课程中“罢工的四方电动刀架”这一典型学习任务为例，具体说明“1+X”证书制度下“数控机床拆装与维护”课程课证融通的教学设计思路与流程。

3.1 教学设计思路

依据“1+X”证书制度下的课证融通课改要求，结合技能考证中对数控机床结构的知识要求，以企业案例为项目任务重新整合课程内容，选取四方电动刀架的故障诊断为教学设计项目，明确其具体任务是学习数控机床四方电动刀架的结构、换刀过程及刀架故障的诊断，教学设计模拟企业工作环境创设学习情境，创新课堂教学方法、手段和策略，为激发学生学习兴趣和探究新知欲望，确定了本次课课题名称为“罢工的四方电动刀架”。

本次课的授课对象为高职数控技术专业二年级学生，在之前的学习中已经奠定了一定的专业基础，能够较为熟练地进行数控机床操作，对PPT制作、APP运用和网络论坛等现代媒体的应用能力较强，但也需要教师对其信息的收集和分析进行指导。本次课设定的课堂教学目标中的知识目标是要求学生了解四方电动刀架的零件及结构组成、掌握四方电动刀架换刀过程及故障推断；能力目标是要求学生会自主学习四方电动刀架的换刀过程、会分析推理四方电动刀架故障；情感目标是通过创设情境和角色变换培养学生工作责任意识、通过分工协作和信息成果共享培养学生团队合作精神。依据课程标准确立本次课的教学重点是四方电动刀架的换刀过程及故障推断；结合学生分析能力弱等特点确立教学难点为四方电动刀架的常见故障判断。

在进行具体教学过程设计时，考虑到四方电动刀架是数控机床换刀装置的重要组成部分，其特点是结构封闭不便观察等问题，本次课以知识形象化、任务情境化的设计理念开展教学设计，采用了“一条主线，两个平台，三种技术”的设计方案，即首先以故障判断的企业案例为主线贯穿整个教学过程，将课程知识点有机融入岗位任务，学生在设定的企业生产情境中进行学习，在体验职业感受的同时获取课程新知识；其次，依托教学资源平台和智慧教室两个平台，课前智能导学，课中积极互动，课后拓展训练，提升学生学习兴趣与成就感；最后，采用交互动画、微视频、虚拟仿真三种技术，创设工学结合、虚拟现实、协作探究的立体化教学情境，强化学生对知识点的理解和拆装技能训练，并就刀架的故障判定原因、开展小组辩论，激发学生学习兴趣和专业竞争意识。

3.2 教学流程设计

本次课的教学实施需2课时完成，为保障课堂教学过程的有序开展与实施，具体过程划分为“课前导学、课中学习、课后提升”三个环节，分别完成本次教学任务的准备、学习和拓展。具体如下：

环节一：课前导学。该环节通过“自主探究、在线测试”的形式，引导学生课前自主完成项目任务的新知预习，培养学生探索新知和自主学习能力，教师通过基础测试掌握学生预习情况，从而能够更好地把控课堂教学各环节。首先，教师课前在“学习通”资源平台布置本次预习任务和要求，学生在“学习通”的相应版块结合虚拟模型完成新知学习和在线测试，为便于学生自我学习和理解新知，虚拟模型展示了刀架的内外结构和拆装顺序，学生可以进行全方位的反复观察，从而多角度认识其中的关键零件，同时还可从关键零件导航中了解其功用；其次，通过模型的交互功能，学生还可进行四方电动刀架的虚拟拆装训练，以此进一步熟悉刀架的结构组成和运动过程；最后，学生完成与上述内容对应的在线测试，教师通过在线测试成绩把握学生的预习情况，并依据测试结果有针对性地修订课堂教学内容。

环节二：课中学习。该环节体现课堂教学任务的具体实施，又分为“任务导入、新知探究、线索收集、线索推理、推理验证”五部分，需2课时完成。

(1)任务导入：该部分内容通过创设学习情境，用生动实际的案例使学生明确学习任务的实用性。课程开始以某企业生产车间的数控机床故障为切入点，通过播放操作工小张与维修师傅对话及故障展示的视频，让学生开始角色转换进入预设的学习情境，并由此引出本次课的学习任务：如果你是维修师傅，如何来排除四方电动刀架旋转不到位的故障？

(2)新知探究：该部分以学生为主体，教师为主导的自主学习模式展开。首先，从刀架换刀的视频入手，引出刀架换刀的抬起、旋转、定位和夹紧等四个动作步骤，为更好地分析换刀过程，课程组自主制作了交互动画，用交互动画软件将四方电动刀架由二维图纸转变为三维动态模型，该模型从蜗杆到蜗轮，从螺纹到上刀体，内部结构和传动过程清晰明了，并可进行虚拟的刀架换刀操作，以此吸引学生的视觉感官、激发学习兴趣；其次，以卡片趣贴的形式提炼四方电动刀架的传动步骤并引导学生积极参与思考，拍照上传至教师电脑后，各小组分别进行刀架传动路线的汇报，并鼓励学生就各组汇报结果进行点评、比对，以此培养学生的团队精神和语言表达能力；最后，教师结合课前测试情况对汇报结果进行点评、修正和答疑，并指导学生填写电动刀架换刀过程分析表。

(3)线索收集：在熟悉四方电动刀架的换刀过程后，学生已基本具备分析刀架故障的理论基础，结合企业维修师傅的“望、闻、听、问”故障诊断经验，按步骤对此次刀架换刀过程中的故障现象进行逐个分析，尝试判断故障产生原因；其次，为调节课堂气氛，就上述四种故障信息展开抢答来活跃课堂气氛，调动学生课堂参与的积极性并鼓励学生敢于发表自己见解；最后师生共同整理归纳得出刀架产生故障的可能原因。

(4)线索推理：为保证学生更有条理地进行刀架故障分析，该部分首先由教师预先设计好“故障线索排查推理表”，引导学生按表结合“望、闻、听”诊断经验完成刀架故障的初步分析，初判刀架故障出现的几个可能源头；其次，为帮助学生有效进行刀架故障诊断训练，课程组参照实物制作了刀架故障诊断交互动画模型，学生可借助该模型中的导航提示，学习刀架中各零件易出现的故障类型，还可在模型中对预设的刀架故障进行排查诊断练习；最后，结合维修师傅诊断经验中的“问”，从小张师傅处得知该刀架曾发生过轻微的撞刀事故，针对这一现象展开小组间的辩论，大家各自阐述刀架故障的原因，教师进行点评并得出最终结论，以此激发学生学习兴趣，培养自主探究、语言组织及分析推理的能力。

(5)推理验证：在全体同学对本次刀架故障原因取得共识后，教师再次播放维修师傅对此现象的判定依据、结果和维修实况，师生共同验证本次故障排查结果的正确性，并为后续课后刀架维修的技能延伸埋下伏笔。

环节三：课后提升。该环节作为课堂教学的任务拓展与技能延伸，一方面由教师在课程资源学习平台预先推送多种刀架故障的素材和视频，让学生通过企业报修单收集故障基本线索，结合课堂学习的刀架基本结构、运动过程和故障诊断方法等知识，由点到面、由个例到一般自主练习电动刀架的故障诊断，并完成故障推理表和维修单，以此提高学生自我分析故障的能力；另一方面，为进一步加深对于四方刀架结构和维护的认知，利用交互模型让学生进行刀架的虚拟拆装训练，为后续实地刀架拆装和故障维修做好知识与技能准备。

最后，教师依据学生在课堂中的表现对其进行多元评价，评价内容不仅包含资源学习、在线测试、抢答汇报和线下作业等学习行为，而且对学生的团队精神、人际协调和职业道德等综合职业素养也要进行评价；同时，积极引进企业生产管理考核机制，对学生在技能实践中的行为、表现和结果等按照企业标准进行同步考核，使学生在完成专业学习的同时能够自动接受企业行为准则，达到学会专业知识即学会做事的效果。

4 结语

随着学院数控车铣加工“1+X”证书的试点推广，对“数控机床拆装与维护”课程教学提出了新的要求，通过开展基于“1+X”证书的课证融通教学改革，采用企业案例重构课程结构体系，实现技能标准与课程标准的有效融合，结合虚拟动画、交互软件等虚拟仿真技术，使课程教学更为精准地满足专业学习和技能考证需要，达到有效提升学生课堂学习效果和自身核心职业能力的目标。以此为依据，选取课程中的教学任务“罢工的四方电动刀架”为例，进行“1+X”证书制度下“数控机床拆装与维护”课程课证融通教学设计与实践。

实践表明，“1+X”证书制度下“数控机床拆装与维护”课证融通教学设计，通过创设以企业真实案例为主线的学习情境，教学过程模拟企业生产过程，学生在学习专业知识的同时体验了企业生产流程，做到了“学能致用”；利用课程网络资源和智慧教室平台，丰富、拓展了学生的课程学习内容和专业视野，实现了专业教学由课内向课外的有效延伸，激发了学生的学习兴趣和求知欲望，做到了“学有所乐”；借助微视频、虚拟仿真、交互动画等现代信息化技术让学生主动起来，激发学生探究和认知欲望，促进专业技能水平提升，化解课堂学习重难点，做到“学而有效”。