数字化设计制造能力培养的教学研究与探索

蔡言锋，于文强

盘锦职业技术学院，辽宁 盘锦 124000

传统的职业教育教学模式过于强调理论知识的传授，而教学实践主要依靠企业实践，缺乏实践机会。这导致学生缺乏专业实践能力，无法实现培养目标，无法满足社会需求。因此，高职院校需要通过教育教学改革整合学生的理论知识和实践技能，提高学生的创新能力和实践能力，并通过解决这一矛盾来有效促进人才培养。理论与实践相结合的教学法，强调学生和教师的主体性，是高等职业学校重视和推广的认知理论教学方法。目前，高等教育教学方法是理论与实践相结合的研究热点，但还需要进一步研究。基于理论与实践相结合的课程教学改革研究，对于提高高职教学质量，提高学生的专业素质，突出应用技术学院的专业特色，具有重要的现实意义。

一、理实一体化教学模式的理论依据

职业院校数字化设计与制造教学需要实现理论与实践的有效结合，以适应社会需求和用人单位的要求。机械制造及自动化专业应以实践为基础，注重学生专业技能发展。综合教育理念是实现这些目标的关键，它强调理论与实践相结合、跨学科融合、问题导向等方面的教学方法。因此，综合教育在职业院校数字化设计与制造课程中具有重要的意义。采用一个或多个项目用于连接课程体系中教授的知识点。课程体系分为若干模块，每个教学模块充分反映了实际工作过程。教师可以提供现场讲解、演示和指导，而学生可以在学习和实践中构建感官知识来促进他们对理论知识的理解[1]。有效的师生互动可以激发学生的学习情绪和兴趣。解决理论与实践教学相结合的问题，可以避免专业课程理论与实践脱节，从而防止专业课程教学过于抽象和枯燥，导致学生失去学习的动力。

二、课程改革主要研究内容

为了理论与实践相结合，学校构建了以任务为中心、以培养学生能力为重点、以教师为主要驱动力、以学生为主体的模块化课程体系。他们采用了任务驱动、学习成果导向、强调实用技能开发、以企业产品为载体、理论与实践相结合的教学方法。目的是探索培养学生分析和解决复杂实际问题的能力的方法。具体而言，学校采取了以下措施。

（一）理论教学与实践教学的有机结合

理论教学和实践教学的内容、时间和地点之间是相互关联、相互促进的，它们应该在课程设计中紧密结合。理论教学应该为实践教学提供知识基础和指导性思路；实践教学可以帮助学生更好地理解理论知识，深化应用和实践技能。合理界定课程的理论和实践部分，以及采用德国双元教学法的经验，可以促进学生理论与实践知识的快速增长。在教学活动的实施中，要真正做到理论与实践相结合，使教学的两个维度相互融合、相互促进，从而提高学生的专业能力和方法论能力[2]。在理论和实践之间建立联系，可以帮助学生更好地理解理论，并将其应用到实际中。同时，这也可以帮助学生提高批判性思维、解决问题、实践操作等方面的能力。

（二）培养学生解决复杂实践问题的能力

随着新技术和新型企业的快速发展，数字设计与制造课程作为机械专业的专业基础课程，专业认证要求数字设计与制造课程培养学生解决复杂机械制造问题的能力，满足特定需要，体现创新意识。在新工科背景下，重视学生解决复杂问题能力的培养尤为重要。在课程设计时，需要充分考虑实践教学的重要性，将实践部分与理论部分有机结合，通过具体的案例让学生参与实践，从而更好地掌握知识和技能。只有这样，才能让学生真正成为能够胜任实际工作的高素质专业人才。为了解决教学内容与现代制造技术脱节的问题，建议通过校企的共同培养和企业主体的培养来提高学生的实践能力。校企合作可以促进学术研究和技术创新，增强学校和企业之间的交流和合作，共同推动行业或领域的发展。针对校企合作机制不完善、学校教师实践经验不足的问题，提出采用校企双导师制，提高学生专业能力，企业参与高校教学项目开发的有效办法。

（三）增强学生的学习动机和团队精神

采用以任务为导向的教学方法可以加强学生的课堂参与度，以任务为导向的教学方式有助于提高学生的学习积极性和学习效率。将任务分配给团队有助于培养学生在团队合作中的组织能力、协调能力、领导力、有效沟通能力以及与其他团队成员的协作能力。团队合作可以让学生在实际项目中学习如何协调和管理资源，掌握解决问题的技能，提高与他人合作的能力。老师可以根据团队任务完成质量和个人完成效果对学生进行评价，从而激发学生的学习动机，提高他们的学习热情和主动性[3]。

（四）探索校企协作育人新机制

政府、行业、企业和学校正在协同推进制造业转型升级，实现高质量发展。其中，计划设立产业学院、推行1+X 证书制度、实施“厂中校”现代学徒制，以加强校企协同育人机制。其中，盘锦职业技术学院全面深化和盘锦孵化基地的合作，双方已成立“校企联合办公室”，为了加强学校和企业之间的合作，将实施几个合作项目，包括建立“企业专家人才库”“双师兼职教师”和“新学徒计划”，将每月举行产教融合进展会议和季度业绩报告。推进1+X 项目，实施“师徒计划”，打造利益共同体，实现价值共享[4]。成立机械行业产教协同人才培养联盟，旨在促进机械行业产教融合迈向高水平，生产企业、高等院校、科研机构和应用单位之间需要密切合作、共同推进技术创新和产品改进。

三、课程建设方案设计

数字化设计与制造课程合理整合，将原先的机械制造、使用铣床加工零部件、CAXA 产品设计和数控加工实习四门课程整合为一门综合性课程，避免重复教学内容，并注重理论与实践相结合。将企业产品从设计到制造的工作过程纳入课程内容，通过实践项目让学生深入了解实际工作流程和操作技巧。采取多元化的评价方式，包括课堂测试、实践项目评估、小组合作评价等，全面考核学生的知识水平和能力素质。这样的课程优化整合方案有利于提高学生的综合能力和实践能力，使他们更好地适应未来的职场环境。

（一）运用成果导向推动课程教学改革

成果导向教学理念与传统教育理念的不同之处在于：

第一，教师不应该把学生分成一些“聪明”的和“笨”的学生，而是应该相信每个学生都可以在学习中取得成功。

第二，教育应该避免过度标准化，应满足每个学生的个性化需求，并根据学生的个性化需求进行评价，鼓励学生发挥自己的优点和潜力。

第三，教育应关注学生的进步和提高，强调实现教育普及的同时，也要保证人才素质的稳步提升。

第四，学校应该深入了解学生的个性化需求和特点，为学生提供个性化的教育服务，并为学生提供评估和改进的参考，全面提升学校教育质量。

第五，注重培养学生适应未来生活所需的核心能力，各项能力要求与课程有详细的对应关系[5]。

运用成果导向推动课程教学改革包含五个重要关键环节：

关键环节1：确定学习成果。由于学习结果需要直接或间接地明确描述和评估，因此通常将其转换为绩效指标。这些利益相关者包括政府、学校、用人单位、学生、教师、家长等，都可以确保学生毕业后具备符合社会需求的知识和能力。各方需求和期望的融合有助于为学生提供更多元化、全面性的教育，同时使教育更加贴近实际需求，有助于提高教育的效果和质量。

关键环节2：在实现学习成果的过程中，重建课程体系也显得尤为重要。每个课程都必须与能力结构有明确的映射关系，以确保学生在完成学业后获得所需的能力结构。这样可以帮助学生更好地理解课程内容，并将其应用到实际问题中，从而提高他们的实践和解决问题的能力。同时，这也可以帮助教师根据学生的学习情况做出相应的调整，提高教学效果和学生的学习成果。

关键环节3：在确定教学策略时，强调学生所学而非教师的教授过程，注重教学输出而非输入，并且特别重视个性化教学。教师应该为学生提供多样化的学习机会和教学资源，如实验、研究项目、讨论小组等，以促进学生的主动学习和思考。在课堂教学中强调互动和合作，建立良好的师生关系，鼓励学生自主学习和表达意见，以提高教学效果和学生的学习成果。

关键环节4：自我评价是一种重要的教学评价方式，强调的是学生的学习成果和个人进步，而不是与其他学生之间的比较。通过自我评价，可以帮助学生更好地了解自己的学习成果和不足之处，发现问题并及时纠正。同时，也可以促进学生的自我认知和自我管理能力的提高，有助于培养学生的独立思考和判断能力。

关键环节5：将学生的学习过程划分为多个阶段，并根据学生的能力和水平，设定相应的学习目标。每一阶段都有特定的任务和挑战，帮助学生逐步提高自己的学习能力和技能，最终达到顶峰。这种方法意味着不同学生可以按照自己的节奏，以不同的方式和时间完成学业，从而实现个性化学习并获得成功。这种教育理念强调学生个体差异，注重培养学生的独立思考和自主学习能力，在不同阶段提供相应的教学资源和支持，帮助学生逐步提高学习能力和掌握所需的知识和技能。让学生按照自己的节奏进行学习，不会出现因学生个体差异而导致的教育浪费和学生失落的情况，从而实现更加公平和高效的教育。

（二）课程建设方案

课程应该设置明确的学习目标和评价标准，具体分阶段、分内容进行有机的组合，注重理论与实践相结合，突出专业特色，充分发挥课程资源的综合效益，以达到提高学生综合素质和职业能力的目标。此外，还应该关注学科前沿研究和行业发展趋势，及时调整课程内容和教学方法，保持课程的活力和应用性。

1．确定课程目标

本课程的教学目标是通过数字化设计与制造，培养学生确定以下四个课程目标：

第一，能够进行产品的三维结构设计、自动编程及数控加工仿真等技术，这段文字描述了培养学生从事产品三维造型和自动编程岗位所需的素质、知识与技能，包括数字化设计、数字化装配、数字化制造等理论基础的掌握。

第二，要具备运用数控机床和普通机床完成典型零件加工的能力，并熟练应用UG 软件，培养学生的数字化设计与制造能力，使其能够独立完成中等复杂度产品的数字化设计与制造过程。这种培养方式旨在让学生具备与现代工业生产相适应的实践能力和技术水平，为其未来就业打下坚实的基础。

第三，教育应该让学生学会把理论和实践联系起来，通过数字化设计与制造课程的学习，培养切实可行、严谨求实的科学态度和科学方法，提高他们的动手能力、分析解决问题能力和创新能力。养成全面质量管理意识和团队合作精神，这样可以为学生后续专业职业能力培养打下坚实的基础。

第四，在网络教学环境中，学生的自主学习能力尤为重要，因为学生可以灵活选择适合自己的学习时间和方式，从而更好地促进个人知识更新和专业技术发展。同时还可以利用在线讨论、问答等互动形式与教师和同学进行交流和探讨[6]。通过这种方式，学生可以更好地理解课程内容，掌握相关知识和技能，并且也可以为自己未来的职业发展打下坚实的基础。

2．教学过程模块化设计

合理的教学模块组合有利于形成专业人员所需的知识结构和人才能力的构造。在教学过程模块的指导下，按照“突出行业需求和行业核心竞争力”的原则，学习目标的设定使学习更加透明，明确教学目标的深度和广度，减少客观僵化的理论灌输，使知识系统有序衔接，避免知识错误和重复，满足企业需求要在“校企合作、工学结合”的人才培养模式下，以具体工作任务为抓手，构建学生学习框架，促进学生主动学习，通过实践活动和经验积累来提高学生解决问题的能力和技巧[7]。

3．教育实施

这种教育实施方式旨在让学生在实践中逐步掌握理论知识和技能，并运用到实际工作中，提高其综合素质和职业能力。这种实践性的教育也更具有针对性和实效性，符合现代工业生产需求和人才培养目标。其方式是聘请企业工程师向学生讲授公司在大批量生产中设备的选择和最新产品的制造工艺技术。而实训教师的工作旨在帮助学生更好地掌握实践技能，提高他们的实践能力和经验。在实践中不断掌握理论知识和技能，并将其应用到实际场景中去，以此来提高他们的综合素质和职业能力。

4．课程考核

课程考核主要关注学生个人技能和团队工作的职业能力素养，并将其结合起来全面评估学生的专业技能。为了建立基于工作过程质量和任务的项目评估机制，学生需要在每个模块教学任务结束时提交数字产品模型、工艺规程、夹具设计图纸和完整的设计说明等相关材料。同时，还需要组织学生进行答辩，以展示他们在该模块中所完成的任务及其过程中的表现和成果。这种评估方法旨在鼓励学生发挥个人和团队的优势，同时提高他们的创新能力和实践经验。

注重课程考核的两个部分和五个模块的评估内容。过程考核成绩涵盖学生执行任务的参与程度、工作量和难度、团队合作和沟通能力、查阅文献和撰写技术论文的能力以及在课程设计过程中分析问题和解决问题的能力。这种评估方式旨在全面评价学生的职业素养和实践能力，并帮助他们在未来的职业发展中更好地应对各种挑战。

5．持续改进

了解学生对课程的反馈和意见，同时促进教学团队之间的沟通和协作，从而不断完善和改进课程内容和教学方法。通过这种方式，可以收集到来自不同角度的反馈信息，及时发现和解决问题，并完善教育教学工作。这种持续改进的措施有助于提升课程的质量，满足学生的需求和社会的需求，也能够促进教育教学工作者的专业成长和进步[8]。通过在线问卷收集关于学生课程评价的更多反馈信息，并根据评价结果计算目标达成情况。课程体系负责人应根据上述信息完成课程体系分析报告，详细分析课程体系中存在的常见问题和个别问题及原因，提出实际改进建议，并在下一个课程中实施。

四、成果作用

（一）提升人才培养质量

能力已成为未来产业发展的重要趋势，而培养具备这种能力的人才已经成为高等教育的一项重要任务。通过对该领域的课程进行教学改革和实践探索，可以推动传统课程的变革和创新，提高课程的针对性和实用性。这样的教学方式有助于培养学生的实际应用能力，并促进产业与教育之间的有机结合，从而更好地满足未来产业对于人才需求的变化和挑战。课程涉及到计算机、机械、材料等多个领域的知识，培养学生跨学科的思维方式和综合应用能力，可提高其综合素质。提高实践能力的课程教学重点在于实践操作，包括软件使用、数据分析、产品设计等方面的操作技能[9]。

促进就业和产业发展，对于企业来说已经成为吸引和培养人才的重要因素。注重实践教学环节的设置和操作流程的规范化，建立完善的实践教学评价机制，提高学生的实践能力和应用水平，为他们今后的职业发展打下坚实的基础[10]。

（二）促进教学方法改革

引导学生探究式学习、推广项目教学法和创新教学评价方式等教育模式，不断探索适合本校和专业的教学方法和评价方式，为学生提供更加全面和有价值的教育；同时，促进教师专业发展和加强科技与教育的融合，也有利于提高教学水平和有效推动教育信息化、智能化和数字化发展等。这些建议在现代教育中具有重要的意义和价值，可以为教育教学的创新和发展提供更多的思路和支持。

课程教学改革是教育领域的必然趋势，其中包括将最新的行业应用和技术知识纳入课程内容，采用创新的教学方法等。还应该注重培养教师的技能、技术意识和行业经验，让他们成为数字化制造领域的专家，以提高教育教学的质量和水平。通过实验、实习和毕业设计等实践教学，学生可以更好地了解理论知识在实际工作中的应用，掌握具体技能和操作方法，培养自主学习和创新思维能力，并加强团队协作和解决复杂实际问题的能力。还可以与产业紧密联系、科研合作，让学生接触到真实的工业需求和解决方案，提高其就业竞争力。这些举措有助于引导学生自主学习和创新思维的培养，为学生成长成才提供更好的教育环境和条件。