“1+X”证书制度下“金属材料与热处理”课证融通改革研究

周 琦

(江阴职业技术学院 机电工程系，江苏 江阴 214405)

0 引言

2019年国务院颁布了《国家职业教育改革实施方案》，提出了开展“1+X”证书制度的试点。其中，“1+X”是指在保证学生能够取得毕业证书的前提下，职业学校充分利用自身专业优势和软硬件教学设备，通过系统性的技能训练与考核，让学生获取与专业相关的职业技能等级证书[1]。这样，学生在毕业时既拥有证明自己学历的毕业证书，又有证明自己职业水平和能力的职业技能证书，使之能够获得更多的就业选择机会，更好、更快地融入企业实际生产中。

高职院校的主要任务是培养技术技能型应用人才，与“1+X”证书制度试点工作的方向一致。为此，2021年江阴职业技术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的“1+X”证书试点工作，由过去各专业注重培养学生单个技能转向多种技能的综合掌握，在专业课程建设过程中，深层次地剖析专业群人才培养模式和专业课程体系，针对数控车铣“1+X”证书所对应的专业课程及内容，将专业技能所需内容融入相关课程，推进“1”和“X”的有效衔接，进一步增强学生就业能力，扩大学生的就业范围。

结合数控车铣加工“1+X”证书中职业技能鉴定大纲对金属材料与热处理部分内容的要求，开展实施基于“1+X”证书的“金属材料与热处理”课证融通教学改革，通过整合校内外课程资源、重构课程知识体系和创新课堂教学模式等举措，实现课程教学与职业技能要求的有效融合，在完成专业教学的同时，提升学生的职业技能。

1 金属材料与热处理课程教学现状

1.1 知识体系重理论、轻实践

高职机电类专业基础课程“金属材料与热处理”，经过多年的专业课程体系整合和课程改革，课程知识体系中相关实践环节已融入其他实践性更强的专业模块课程，课程教学主要以理论讲授为主且课时大为缩短，部分金相实验也因课程内容的删减而取消，只留下基本的热处理工艺实验，主要目的是为学生后续课程做好知识与技能的储备。这种改革的初衷是为了使金属材料的相关知识能够更好地与生产实践相结合。但在实际教学过程中发现，由于缺少实验实训环节的演示和操作实践，教师在课堂教学中不能清楚地讲解相关知识点，学生对金属材料与热处理知识的学习侧重于头脑记忆，课程学习对学生而言没有吸引力，造成学生对所学课堂知识掌握不牢固、深层理解不够，到后续专业模块课程用到金属材料的相关知识时，学生已经忘得差不多了，需要教师再次讲解、示范操作。

1.2 教学内容枯燥、模式单一

高职机电类专业基础课程“金属材料与热处理”要求学生掌握常用金属材料的特点、牌号、应用场合以及针对不同需求的热处理工艺等相关内容，继而延伸到不同类型零件的选材与热处理工艺，教学内容杂且要求记忆性的内容较多，对于现阶段的高职学生而言是一门比较难学的课程。据了解，目前多数高职院校的“金属材料与热处理”虽已采用项目化教学，但项目素材仍采用典型零件的选材与热处理工艺，课堂教学过程中，学生只是被动接受内容，没有结合零件的实际机加工工艺过程，课堂中师生互动频率较低，对学生的要求也是死记硬背课堂知识点以便后续课程运用。从而导致实际授课内容和过程比较单一，课堂教学无法吸引学生、激发学生的专业学习兴趣，远远不能满足学生对该课程知识内容的需求，进而影响到学生对课程内容学习的主动性和积极性。

1.3 技能训练与岗位对接不畅

近年来，高职“金属材料与热处理”课程部分偏向实际运用的内容被整合进了其他专业课程，而在相关专业课程教学中会因专业教师对材料和热处理知识的熟练运用程度等原因，直接安排学生按照给定的材料选择和热处理工艺进行实践，导致学生对材料选择和热处理工艺方面的知识技能根本无法得到有效的实践和训练，而本课程的教学课时中，对上述内容的训练已经被取消，剩余的只是基本热处理工艺的常规试验操作，无法展示热处理在机械零件加工中的工艺流程和作用，学生在完成本课程的学习甚至毕业后只是单纯地了解机械零件加工过程中需要进行热处理的原因，对于具体零件采用何种类型的热处理工艺基本一无所知。近年来用人单位的调研表明，企业对我院学生的各项综合素质比较满意，但针对仍需加强的课程及技能方面，多数企业提出了对学生关于工程材料和热处理知识方面的强化要求。

2 基于“1+X”证书的“课证融通”改革思路

基于“1+X”证书的“金属材料与热处理”课程“课证融通”改革，关键在于理清职业岗位技能标准与课程标准的有效连接点和分离点，在课程标准中加入“1+X”证书要求的知识点和技能，实现两者的有机融合[2]，在此基础上重新构建课程知识结构体系，创设工作情境，实现课程教学与企业生产实际对接，通过产学结合、校企合作建设课程资源，创新考评机制，提升课堂教学质量，以此在完成课程教学活动的同时使学生能够从容应对“1+X”证书的技能考核和企业实际工作岗位的要求。

2.1 结合职业技能标准，重构知识体系

首先，对标数控车铣加工“1+X”证书的技能标准与要求，找出与本课程相关的知识点与技能要求，并融入课程标准的知识与能力目标中，以此来规定学生应该掌握的知识和技能，明确学生学习本课程应该达到的程度和水平。其次，实现职业技能要求与课程教学内容的有效对接，依据课程标准中的知识和技能目标，归纳出具有代表性的典型工作任务以重构课程知识结构体系，如材料基础知识、热处理基础知识、典型零件的材料选择、典型零件的热处理工艺选择、非金属材料的选择等5个模块的教学项目，采用企业实际项目，依据热处理工艺穿插于机加工过程中开展相应技能训练。最后，考虑数控车铣加工“1+X”证书的职业技能标准和要求，将课程知识体系的每个项目再分解成若干个学习任务，每个学习任务都涵盖了学生必须掌握的关于零件材料选择和热处理的知识点、技能点，以此尽可能保证学生课程知识与技能学习的过程和零件机加工工艺过程一致，安排学生赴企业进行相关工艺的参观学习或实践，实现课程教学内容与工作内容的紧密结合。

2.2 整合校企资源，加强课程建设

数控车铣加工“1+X”证书应用与机械制造与自动化专业群，重在专业群课程内容与“1+X”证书标准的有效融合，通过课程教学实施完成技能证书要求的知识点和技能训练，实现专业课程与技能考证的“课证融通”[3]。本课程的教学资源在前述知识结构体系重构的基础上，以学院现有教学设备与资源为主，邀请企业专家或工程师参与，结合企业真实生产任务，应用现代信息技术开发关键知识点的虚拟仿真动画，收集企业项目素材、图像和视频，校企合作共同开发教材，建设与之相配套的网络课程资源。其中，每个教学项目的设置依据“1+X”证书的技能要求，建设以实验观察、仿真训练设施为主的“理实一体化”教室；按照企业实际的生产流程、工作内容和标准，整合现有设备资源，新增必要设备，构建“车间式”的校内实训基地。另外，对于校外实训基地的建设，应真正与企业开展全方位的合作，鼓励任课专业教师积极参与课程相关的企业项目研发，下企业实践熟悉生产一线的技术现状，以此充分发挥学院技术开发和人力资源优势，实现双方的优势互补。

2.3 创新考评机制，提升教学质量

“1+X”证书制度下的“金属材料与热处理”课证融通教学改革中最重要的一个环节是建立与之配套的课程教学考评机制，对教师教学和学生学习效果进行有效的评价。因此，新的课程评价除了重视常规的过程评价之外，还需将项目化教学的实施效果也纳入评价体系，监测教师知识与技能的传授、理实融合的考核方法，考查学生理论知识点向技能点转化的效果。对应数控车铣加工“1+X”证书制度要求的职业能力相应等级，建立与之对应的课程成绩标准，按项目制定考核内容和目标并付诸实施，各项目考核结果以权重比例汇总为课程考核成绩，使职业技能要求与课程知识点有机结合，自然融入课程教学项目，实现知识的传授和技能的训练与实践，达到学会课程即学会做事的效果[4]。同时，重视课程组教师的专业技术和教学业务能力的培养和提升，鼓励教师下企业进行专业实践和技术服务，更新专业知识、锻炼专业技能，不断提升自身的专业技术能力；督促教师参加各类教学和技能竞赛，为“1+X”证书制度下本课程知识体系的设计与实施提供保障。

3 基于“1+X”证书的课证融通教学实践

3.1 “金属材料与热处理”课证融通教学策略

为实现“1+X”证书制度下“金属材料与热处理”课证融通的有效教学，采用了“二三四”的课程教学策略，具体如图1所示，即构建课程知识体系要立足课程知识点与技能考核的深度融合，项目内容的选取要强化对学生创新、技术应用和职业等三种能力的培养，课堂教学在注重学生专业知识与技能掌握的同时，关注对学生核心职业能力的培养、课程网络资源的建设以及教师自身专业技术和教学业务能力的提升。在课堂教学中结合数控车铣加工“1+X”证书职业技能考核内容中本课程的知识点要求，充分利用企业素材，丰富课程相关知识点的网络资源，加强企业案例实操项目的内容和实践力度，使学生在教学活动中了解企业数控加工零件的材料选择与热处理实际案例和工作过程，提升其社会实践能力和专业技术能力。任课教师在教学过程中掌握数控车铣加工“1+X”技能证书中金属材料与热处理的知识要求，以学生为主体开展课程理论教学与实践活动，并注重不断提升自身专业技术和教学能力，学习新技术、新工艺、新设备等相关知识，让学生了解行业发展前沿信息和企业最新用人需求，培养学生对本专业的兴趣和职业计划，在完成专业课程教学的同时，帮助学生做好职业规划，从而进一步提升学生的核心职业能力[5]。

图1 “金属材料与热处理”课程课证融通“二三四”教学策略

在具体教学案例实施过程中，结合“1+X”技能证书的知识与技能要求，针对课程中不同项目的学习任务和相应知识点，以及技能的实际情况，设计两者实现有效融合的教学情境，充分利用现有校内外教学设备和课程资源，有针对性地采取有效教学方法和策略开展课堂教学，培养学生的创新、技术和职业能力。

3.2 “金属材料与热处理”课程课证融通教学案例

现以本课程中“零件材料的选择”这一学习任务为例，具体说明“1+X”证书制度下“金属材料与热处理”课程课证融通的教学实施过程。

本课题的教学知识目标是要求学生了解零件的选材原则及基本过程，熟悉典型零件的使用性能、材料选择和热处理工艺；能力目标要求学生会对照选材的原则和各材料的性能对典型零件进行材料的筛选，利用书本和网络查找需要的素材，进行自主学习；素质目标主要是培养学生对工程材料学习的求知欲，以及展示自我、提升自我、愉悦自我的积极心态。课题的设计思路是在学生基本熟练掌握各零件的牌号、性能和热处理工艺的基础上，于课前布置学生复习，课中检查并适当补充强化；针对典型金属材料选择知识点比较枯燥的问题，在课堂中安排学生答题、讲演、汇报的环节，以调节课堂气氛，集中学生注意力，向学生提供展示自我、提升自我的机会，促使学生获得较好的情感体验；鉴于各牌号材料的性能、热处理的区分记忆及合理选用是教学难点，将选材设计成任务表单，列出几种材料让学生筛选，学生分工合作，主动探知，并借助教材、网络巩固旧知，拓宽知识面，尝试选材。

本任务的课堂教学以某企业的零件加工选材为情境，以充分体现课堂知识点的实际应用为准，遵循常规课堂教学要求，设计5个教学环节，具体如下：

环节1：温故知新。在对前次课堂任务简单复习的前提下，利用问答的方式带领学生整理常用机械工程材料的分类、牌号、性能及钢的热处理等知识，并视学生回答的熟练程度给予适当的旧知强化、补充或扩展。针对存在的不足提醒学生，将来若想在行业中有发展、能创新，现在就必须夯实理论基础，同时也为本次课展开新内容的学习做好知识准备，激发学生学习课程内容的兴趣和积极性。

环节2：有心者事竟成。教师提前布置学生从周围环境中查找金属元件，拍照并上传到课程群相册，利用网上资源初步了解零件的种类、功能及价格等；教师课前将相册中的图片收集整理，课内安排时间让全班同学观看，大家交流、探讨并初步判断属于哪些材料，并由提供照片的同学作补充。教师针对学生的判断及表现做出点评，鼓励学生要联系生活实际展开学习，主动观察，积极思考，在丰富自己生活常识的同时，也积累专业知识。

环节3：学知不足，业精于勤。该环节带着机械设计人员是如何选材的问题，指导学生学习新课“零件材料的选择”，简要讲解零件材料选择的原则和过程，并列举典型零件选材，加深学生对知识点的掌握和运用。以机床主轴的选材为切入点，通过播放动画、视频等资源讲解机床主轴工作过程，对其服役条件、失效形式、工艺性要求、抗力指标等进行逐一分析，学生先听老师讲其用途、看其工作过程，其次，按照主轴的性能指标确定材料选择范围，再根据实际使用需求，初步选择最合适的材料(如图2所示)，为后续机械零件的结构设计、强度校核、热处理以及加工等流程做好准备。同时，针对传统设计中与材料相关的结构设计和强度校核计算复杂且偏差较大的问题，穿插讲解机构运动仿真和零部件有限元分析等现代机械设计方法，让学生了解专业新技术信息和优势，拓展学生的专业视野。

图2 机械零件的选材流程

在此基础上，为进一步强化学生对课堂知识点的实际应用能力，以内燃机曲轴选材为目标任务，根据曲轴的服役条件、失效形式、抗力指标和工艺性要求等方面的分析，让学生分组通过观看视频、教师阐述用途、实物展示、巡视互动和自我讨论思考等手段，在教师的辅助下，自主完成曲轴零件的选材。

环节4：讲演练习，挑战自我。为进一步巩固课堂所学知识，实现与“1+X”证书技能标准的有效融合，该环节充分体现学生的主体作用，在完成曲轴材料选择的基础上，按照图2工作流程尝试选择齿轮零件的材料。首先，由教师利用图片、动画和企业实物讲解齿轮的结构、特点和应用场合，并由工作环境引出齿轮常见的失效形式并进行简单的原因分析，让学生了解不同应用场合齿轮易出现的失效形式，以备后续选材时采取相应措施加以避免。其次，鼓励学生分组尝试进行常见机床齿轮和汽车变速箱齿轮的选材，教师辅助学生按预先设计好的齿轮选材表中所列内容查资料、讨论，最终按要求写明齿轮的用途、失效形式等，比较并筛选出合适的齿轮材料，并分组汇报阐述选择的理由。最后，由教师对各组的选材情况进行分析、评价，补充齿轮选材环节应注意的事项。

环节5：触类旁通，举一反三。该环节在学生已经基本掌握典型零件材料选择方法的基础上，加大课堂知识点的实践应用难度，教师简要讲解箱体类零件的结构特点、使用要求及材料选择情况，给学生布置在课内完成箱体类零件的选材任务。为保证课堂教学环节的逻辑性和延续性，可选择车床主轴箱和汽车变速箱箱体材料为目标任务，并最终指出同为箱体但选择不同材料的原因，让学生了解在实际应用中进行零件选材时除了要分析材料的服役失效条件，还需考虑设备的具体运行环境。同时，为保障后续教学任务的顺利开展，通过课程网络资源布置学生完成合金工具钢牌号、性能等知识的预习，拍照上传实习车间的机加工刀具，使学生了解自己使用的材料。

以上即为本课程中“零件材料的选择”这一项目任务，针对“1+X”证书背景下的“课政融通”教学设计，不同教学任务的课堂教学过程设计会因教学内容和实践需求而变化，但课程教学举措始终遵循“二三四”教学策略，其最终目的都是为了保证学生在完成本课程的学习后，能掌握相应的金属材料和热处理工艺的选择知识与技能。

4 结语

基于“1+X”证书制度的“金属材料与热处理”课程课证融通教学改革与实践，针对数控车铣加工技能标准中金属材料与热处理的相关知识，将“1+X”证书的职业技能标准有效融入课程标准，以教学化的企业实际工作项目为载体，重构课程知识体系，以学院现有的教学设备和资源为主，开展校企合作，加强课程建设，建设与之相配套的网络课程资源，创新课堂教学方法手段和课堂教学考评机制等手段，实现技能标准与课程标准的有机融合。

通过本课程的学习，使学生在学习金属材料与热处理相关知识的同时，熟悉了企业实际工作中零件选材和热处理工艺流程，掌握了数控车铣加工“1+X”证书的相关技能并取得了相应的技能等级证书，提升了高职机电类学生的核心职业能力，满足了企业对高职技能应用型人才的需求，促进了学生后续职业生涯的可持续发展。