基于CAD机械设计大赛的课外工匠班教学模式的探索与实践

王清

摘 要：针对CAD机械设计大赛涉及课程多、内容杂、难度大的现象，本文创造性地提出课外工匠班，建立一个松散的、自由的学习班级，制定新的教学标准，设计对标技能大赛的教学案例，采用线上线下相结合的教学与管理模式，制作完善的教学资源。实践证明，学生的学习效果大大改善，教师的教学能力大幅度提升，技能竞赛也取得了更好的成绩。本教学改革方式取得了良好效果，对其他课程的教学改革也具有一定的意义。

关键词：CAD机械设计大赛 课外工匠班 教学改革

Exploration and Practice of Extracurricular Craftsman Class Teaching Mode Based on CAD Mechanical Design Contest

Wang Qing

Abstract：In response to the phenomenon that CAD mechanical design competitions involve multiple courses， complex content， and great difficulty， this article creatively proposes extracurricular craftsmanship classes， establishes a loose and free learning class， formulates new teaching standards， designs teaching cases for benchmarking skills competitions， and adopts a combination of online and offline teaching and management mode to create complete teaching resources. Practice has proven that students' learning outcomes have greatly improved， teachers' teaching abilities have significantly improved， and skill competitions have also achieved better results. This teaching reform method has achieved good results and has certain significance for the teaching reform of other courses.

Key words：CAD mechanical design competition， extracurricular craftsman classes， reform in education

职业教育与普通教育的区别在于，职业教育更重视职业技能的训练，而评价职业技能的一个重要方式就是职业技能大赛，因此职业技能大赛在职业教育中占据着相当重要的地位。

自2008年在天津首次举办职业技能大賽以来，职业技能大赛的规模、覆盖面和影响力逐步提升，已逐渐成为职业院校技能人才评价与选拔的平台。2021年修订的《全国职业院校技能大赛章程》中明确规定，职业技能大赛要建立学校、省级、国家三级竞赛体系，形成“校有比赛、省有竞赛、国有大赛”的职业院校技能竞赛体系[1-2]。

职业技能大赛作为我国职业教育的一项重要制度设计，作为衡量职业院校学生职业能力与职业技能的一个重要手段，是各个职业学校展示自己的专业师资水平、技能训练水平的重要平台。在促进职业教育改革、创新、发展、建设等方面起到了积极作用[3]。

1 CAD机械设计赛项的介绍

世界技能大赛被誉为“技术能力界的奥林匹克大赛”，是世界各国和地区职业技能展示交流的平台，参赛选手代表了各国技术能力的顶尖水平。CAD机械设计赛项是世界技能大赛的一个传统赛项，最开始在我国只在技师学院中进行推广、选拔。从2020年开始，陆续有多个省份在高职院校中组织此项赛事，其他省份也在陆续跟进。

CAD机械设计赛项是利用Autodesk Inventor软件完成零件的三维建模、零部件装配、零部件工程图、三维标注、方案设计、照片渲染、原理动画、拆装动画，以及手工测绘、三维扫描、三维打印等内容的竞赛项目。包含机械设计挑战、机械制造、零件建模装配与工程图、逆向工程四个模块[4]。知识面覆盖机械制图、桁架、钣金、焊接、三维建模、机械原理、机械工艺制造、材料科学、机械设计基础、公差配合、测量技术、动画仿真等内容。设备需要用到三维软件、三维扫描仪、3D打印机[5]。此赛项内容多、难度大，是对选手各方面知识、技能的一个综合考察。

由于科技发展的日新月异，学校的课程内容和教学资源往往落后于企业，导致教学内容和企业需求的脱轨。而每年举办的CAD机械设计大赛聚焦高端制造、数字经济、新产业、新业态、新技术等重点领域，不仅符合我国实现中国制造2025、打造工业4.0、构建新工科的大政方针，也与企业对人才的需求接轨，能对接工作岗位，满足职业能力的需求。

2 CAD机械设计赛项课后工匠班的设立

职院院校大一学生各方面知识技能都不够、大三学生忙于毕业实习找工作，因此大二学生是技能竞赛的主力军。而由于此项赛事内容众多，难度又大，大二学生在某些知识和技能上有所欠缺，所以必须要有老师进行专门的指导，这就是设置工匠班的前提。

2.1 行政工匠班的弊端

我校以前实行过行政工匠班，通过半年到一年的在校学习，从各班挑选出优秀的学生组成工匠班。但弊端很明显，那就是各班的优秀学生被抽调一空，剩下的学生要么学习能力不强，要么学习积极性不高，或者兼而有之，更让留下的学生感觉自己是被“放弃”的失败者，其学习积极性受到一定程度的影响，导致整个班级的学习风气大幅下降，间接影响整个学校的学风。

2.2 课后工匠班的意义

职业技能大赛设立的初衷，是为了“以赛促学、以赛促教、以赛促改、以赛促建”，通过竞赛来提高所有老师的教学能力，提升所有学生的职业技能，提升整个学校的教学效果。但在实际操作中，学校往往只选取少数几个选手进行培训，沦为了服务极少数学生的工具，脱离了广大学生，被广为诟病。之所以会这么做，一方面是学校急功近利为了快速出成绩，另一方面也是因为职业技能大赛的每个赛项都囊括了多门课程的知识与技能，难度很高，对学生的综合能力要求很强，超出了很多学生的接受能力，并不适合简单粗暴地引入课程体系。

因此，本课程团队考虑了一个既能让技能大赛服务于广大学生，又能在一定程度上减少学生抵触心理和学习压力的办法，那就是将CAD机械设计赛项的内容和难度进行细分，分为不同层次，以满足不同学习兴趣、不同学习能力的学生，同时以教师指导、学生互助的形式成立课后工匠班，让学生利用课余时间、以自愿为原则来学习，并定期考核，对达到不同层次的学生颁发不同的工匠证书，以激发他们的学习兴趣。这样既能大规模选拔竞赛苗子，为技能竞赛出成绩打下基础，又能最大范围的推广本课程，服务广大学生群体，适应不同层次的学生，提升大部分学生的职业技能。

3 课后工匠班实施步骤

3.1 调查研究、有目的地提升教师自身的职业技能水平

通过对历届CAD机械设计大赛的要求、赛题等分析，对竞赛所考核的知识点和技能进行归纳总结后，发现即使是经验丰富的老师，也在知识和技能上存在着一定程度的盲区，特别是在一些新兴软件和设备的使用上。因此，团队教师要有针对的进行学习、进修，学习新知识、掌握新软件、提升新技能，不能让自身的知识和技能水平成为制约课程发展的路障。

3.2 制定符合竞赛要求的CAD机械设计课程的课程标准

CAD机械设计赛项涵盖的学科有：机械制图、三维软件应用、机械设计、机械加工工艺、公差测量技术、逆向工程、3D打印等。传统的学科教学各自为战，并没有形成一个统一的整体。

这就需要各科老师组成一个课程团队，根据其重要程度、难易程度，将各个学科的知识点打散、重构，融合进不同的实例项目中。以技能大赛的比赛内容和难度作为终极要求，往下细分为初级、中级、高级工匠三个合格等级，来制定不同的教学标准、授课内容和授课计划等，对达到考核要求的学生颁发对应的工匠证书（见表1）。

3.3 制定CAD机械设计课后工匠班的组织架构、教学方式

从学生大一进校就进行广泛宣传动员，通过发宣传单、在校园摆放宣传画、教师在课堂进行介绍等手段，宣传CAD机械设计课后工匠班，让学生了解并鼓励其加入。学生根据自己的兴趣自由选择，可以随时加入，也可以自由退出。

课后工匠班不同于固定的行政班，将吸收全系不同专业、不同年级、不同班级的学生，且学生可以自由进出，即学生人数也是动态变化的，还有允许学生有不同的学习进度，达到不同的学习层次。因此，难以选择一个长期稳定的线下教学时间，也不适合长期的统一授课。所以，将利用课后时间进行学习，以线上课程和自学为主。同时提供给学生一个专门的工作室，让有兴趣的学生在里面自主学习，并安排几个骨干学生进行日常管理，以便学生互相之间交流。同时老师每周定时巡视，检查学生的学习情况，并进行必要的指导。

3.4 制作相应的教学资源

学生需要掌握与技能大赛有关的各种知识、技能，任务多、难度大，而学习的大部分时间将是课后碎片化时间，以自学为主，如何保证好的教学效果就成了最大的问题。因此课程团队需制作大量的课程资源，包括但不限于：教学案例、图片、PPT、动画、微课视频、习题、考核项目等。让学生可以随时随地学习，打破时间和空间的限制。

教学资源的制作，可以让一部分骨干学生参与，一来减轻教师的负担，二来让学生学以致用，不但能加深他们对知识技能的理解，还能提高学生的学习兴趣，并作为一个手段来找出学生对知识、技能掌握的不足之处，以此形成一个良性循环。

3.5 实时监控动态调整

在课后工匠班刚開始实施的过程中，一定会出现各种各位的问题。因此，要建立线上和线下反馈机制。委托骨干学生对众学员的学习积极性和情绪等进行监测，老师主要对学生参与度、学习进度、课程进展情况、作业案例完成程度进行把控，再结合调查反馈等一系列指标，及时对教学方式、方法进行调整，最大限度的满足学生的学习需求。

3.6 改革评价方式

课后工匠班在考核和评分方式上也引入了技能大赛的比赛和评分标准。传统的作业和考试方式存在学生抄袭的情况，特别是软件操作更存在学生复制拷贝的恶劣情形。

考核方式上，统一组织学员在规定时间规定地点以模拟竞赛的方式进行考核，由于考核学员人数不多，最多也只有四五十人，不像传统期末考试有数百的人数，故可以给每人一套不同的试题，就可以完全杜绝学生抄袭甚至拷贝的想象。在评分方式上也引入了技能大赛的评分标准，从三维建模的特征、装配情况、测绘的准确度、图片渲染质量、动画完成及清晰程度、工程图完成度、三维扫描精确度、逆向工程完成度、3D打印情况等项目上参照技能大赛的评分标准，争取最大程度客观公正地全方面反映学生的考试情况。

3.7 改进、改革普通教学模式

技能竞赛只有极少部分学生才能获奖，虽然经过课后工匠班的实行，但也只覆盖到了一部分学习优秀的学生，我们要更进一步，以此为基础来覆盖到整个专业的学生。

所以，需要总结提炼技能竞赛的能力要求，结合行业企业调研，了解行业企业的发展情况，进行分析归纳，以此修改相应专业的人才培养计划、职业岗位要求、职业能力需求、课程设置等[6]。选取或改造技能竞赛赛题，作为教学案例加入到普通课程中，丰富教学内容、提升教学效果、符合岗位需求、满足职业能力，以此让教学紧跟科技发展，解决学校教学与企业需求脱轨的问题。

3.8 向其他技能竞赛输送人才

CAD机械设计赛项中最基本、最核心的技能是三维建模，而其他技能竞赛赛项也有需要三维建模这项技能的，比如：复杂部件数控多轴联动加工技术、工业数字孪生、机械产品测绘与CAD创新设计、“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛等。所以，CAD机械设计赛项培训出来的学生，不但能参与本赛项，也能参加其他赛项。

3.9 设立机械设计工作室，解决课程服务社会的问题

经过调研分析，发现机械类大中专以及本科毕业生在进行毕业设计时，在设计、二维、三维作图方面往往有难处，需要有人进行技术指导。以及很多小型机械类企业养不起绘图员，对三维建模、出工程图有着实际需求。

在国家大力支持学生创新创业的大背景下，我们考虑以团队教师为指导，CAD机械设计课后工匠班骨干学生为主体，成立机械设计工作室，面向高校学生进行绘图方面的技术指导，面向企业承接各种制图、绘图类、工程设计建模等业务，服务企业回馈社会。还能让学生直接参与企业的实际工作，提早进入职业岗位、锻炼职业技能，解决学生缺乏职业了解，职业能力低下的问题，且契合国家大力推广大学生创新创业的方针[7]。

4 实践效果

（1）课后工匠班的实施，激发了一大批学生的學习兴趣，培养了一大批工匠人才，加强了他们对知识和技能的掌握。

（2）课后工匠班不仅为本赛项也为其他赛项培养了一批技能竞赛选手，比如有课外工匠班学员在机械产品测绘与CAD创新设计、“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛中获得省赛、国赛奖项的事例。

（3）技能大赛的内容来源于最新的行业动态、企业需求。因此参与学习的学生进一步了解了行业发展方向，熟悉企业职业岗位，提升提职业能力。工匠班学生在毕业实习的企业中，普遍表现比一般学生更加优秀，获得了企业的肯定与赞扬。

（4）教师在参与的过程中，不断了解行业发展新动态，参与了相应知识、技能的学习和进修，个人能力、教学水平有了明显进步，还为教学改进、改革提供思路和一手素材，申报了多项课题、撰写了多篇论文。

5 结语

CAD机械设计大赛很好地对接机械行业的发展趋势，内容满足了相当一部分企业对员工的职业能力需求，同时为高等职业院校的教学指明了改革与发展的方向。通过CAD机械设计大赛课外工匠班的实施，从各方面提升了学生和教师的能力和素质，有利于提升整个学校的教学水平、办学能力。但是，目前只是教学改革刚刚开始的时候，还有很多地方可以改进完善，还需要进行更加深入的改革。

湖南省教育厅科学研究课题：基于技能竞赛的《CAD机械设计》课外工匠班教学模式的探索与实践（22C1411）。

参考文献：

[1]高文.世界技能大赛成果在职业技能培训教材中转化的分析与思考[J].职业，2020（10）：14-16.

[2]刘昕.基于职业技能竞赛的职业本科人才培养模式探索与实践[J].质量与市场，2022（2）：67-69.

[3]辜东莲，盘笑莲，贾海成.我国世界技能大赛成果转化现状研究与建议[J].中国培训，2020（02）：52-55.

[4]梁海利，田国辉，段赞辉.基于世界技能大赛标准优化的研究——以CAD机械设计赛项为例[J].职业，2022（05）：69-71.

[5]李强，薄润芳，郝慧芬等.世界技能大赛成果转化——机械制图及CAD课程改革[J].中国教育技术装备，2018（11）：89-91.

[6]徐春明，周艳，孙瑛，等.基于“卓越计划”的《机械设计基础》实验教学改革探索［J］.教育教学论坛，2019（5）：269-272.

[7]李强，薄润芳.高职机械制图及CAD课程改革与实践[J].中国教育技术装备，2017（4）：107-109.