“双高”计划背景下精密制造技术课程数字化教材建设研究

王英 李翊宁 穆龙涛 张文亭

摘要：随着“双高”计划的推动，高职院校教育的数字化转型日益成为教育改革的核心议题。文章首先分析精密制造技术数字化教材建设的背景，指出当前教材在高职教育中面临的挑战和问题，探讨精密制造技术课程数字化教材建设的必要性，阐述数字化教材的设计思路和实际开发路径，为高职院校的精密制造技术课程数字化教材建设提供可行的路径。

关键词：“双高”计划；精密制造技术课程；数字化教材

2020年，教育部等九部门印发的《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》提出建立健全三年大修订、每年小修订的教材动态更新调整机制。在当前信息技术快速发展和应用的背景下，数字化教材的建设和应用已成为教学的重要趋势和方向。而精密制造技术课程是高职应用型课程的代表之一，数字化教材的建设和应用不仅可以提高教学质量，更可以促进教育信息化改革，具有重要的意义。

陕西工业职业技术学院作为“双高”计划高职院校，顺应职业教育改革的发展，以多年教学经验为基础，并通过与精密制造技术行业头部企业西安精雕软件科技有限公司进行校企合作，吸收机械加工行业专家加入教材编写团队，能更好地实现校企融通，促进职业教育人才培养。

一、数字化教材建设的必要性

随着信息技术的发展和普及，数字化教材作为一种新的教育手段已经在国内外得到广泛应用。目前，已有不少国内外研究者对高职院校数字化教材建设展开了深入研究。

在国内，由于定位不清晰和多方面因素，我国大部分高职院校数字化教材开发面临定义不清晰、建设不全面等困境。张洪艳认为数字化教材是以印刷教材为依据，整合课件与网页的教学软件。王玉龙认为高职院校教材建设应彰显特点，优化内容和呈现形式，提高建设质量。严正宇进行了软件项目实施教材建设研究，但数字化教材建设研究仍不充分。

在国外，德国从20世纪60年代开始推进探索数字化实践模式，代表性实践案例有未来教室、无纸化教室、数字教学系统；日本职业教育领域构建产教合作的新形态数字化教材，打造拥有先进职业教育水平的“智能学校”；美国职业教育数字化教材具有“联系实际”“信息量大”“形象直观”“问题驱动”等特点。

新形态数字化教材的建设不只是简单地把数字技术应用于教学，更是技术与教学的深度融合。当前，精密制造技术课程大多仍以传统纸质教材为基础，普遍存在个性化不足、开放交流度不足、互动交流设计不足等问题。高职院校应基于我国的发展实际，吸收国际经验，提出符合区域实情的切实可行的精密制造技术课程数字化教材建设路径。

二、数字化教材建设的思路

（一）合理设计教材内容

针对精密制造技术课程，高职院校建设数字化教材时应注意四个方面的内容。第一，行业前沿和最新技术。数字化教材应不断更新，以反映精密制造领域的最新进展，包括新兴技术、最新设备、行业标准和法规。第二，实际应用案例。为了更好地激发学生的学习兴趣，提高他们的实际操作能力，数字化教材应包括多个实际应用案例，如模拟真实工作场景，学生通过数字化工具解决实际问题，能更好地理解课程的概念和原理。第三，互动学习资源。数字化教材应提供多样化的教育资源，如文字、视频、动画、模拟案例等。互动性元素可以提高学生的参与度，增强他们的学习动力。第四，评估工具。数字化教材应包括自测题、练习题和评估工具，以帮助学生检测理解水平并跟踪学习进度，这些工具可以作为评估学习效果的重要组成部分。

（二）保留必要的纸质教材

尽管数字化教材是主要的学习资源，但高职院校应保留一定的纸质教材，因为纸质教材具有独特价值，在数字化时代仍然不可或缺。纸质教材的主要作用有四个方面。第一，提供学科框架。纸质教材可以为学生提供一种整体认识课程内容的方式。教材的概要、目录、关键概念和实例可以构建学科框架，帮助学生了解整个课程的结构和重要主题。第二，辅助知识点的理解。纸质教材可以作为学生的学习辅助工具，学生可以在纸质材料上做标记、勾重点、写批注，以更好地理解和吸收内容。这种做纸质笔记的学习方式可以保留学习过程中的重要知识点，更好地提高学生的学习效率。第三，电子设备不便时备用。在电子设备不便或无法使用的情况下，纸质教材可以作为备用选择。第四，培养阅读习惯。阅读纸质教材有助于培养学生的阅读习惯，提高学生的阅读理解能力。可见，纸质教材对更深入的学术研究和长期知识获取非常重要。

（三）配置多种数字化教学资源

多样化的数字化教学资源可以更生动地呈现复杂的制造过程、机械装置和数控编程。建設数字化教材时，高职院校应注意配置三种数字化教学资源。第一，图像。高清图像可以用于展示复杂的机械装置、精密测量设备、CAD设计模型等，以细节丰富的方式呈现关键概念和实际工作场景，帮助学生视觉化和理解抽象的技术内容。第二，视频。视频可以演示机械制造、数控编程、精密测量等技术的真实操作过程，让学生亲眼见到专业人员的操作过程，学习最佳实践和操作技巧。此外，视频还可以展示工程项目的实际应用和成功案例。第三，模拟器。数控机床模拟器和加工模拟器等工具为学生提供了安全的实践环境，可以在虚拟环境中模拟真实的加工过程，测试和练习机械加工技能和数控编程，纠正错误并改进技能，且无需担心材料浪费或安全风险。

（四）互动内容的运用

互动内容对提升学生参与度和进阶学习非常重要。建设数字化教材时，高职院校应注意运用三种互动内容。第一，自测题。高职院校将自测题嵌入数字化教材中，允许学生随时检测他们对课程内容的理解。这些问题可以覆盖每个单元的关键概念，鼓励学生主动思考和反思。第二，虚拟案例。高职院校通过搭建虚拟平台，能为学生提供了一个安全、互动的动手环境。学生可以在虚拟环境中进行操作，测试假设，观察结果，参加讨论，并调整参数，以获得不同的结果。第三，在线讨论平台。高职院校建设在线讨论平台，能方便学生之间的交流和合作。在在线讨论平台上，学生可以分享想法，提出问题，讨论难题，并共同解决问题。在线讨论鼓励合作学习和不同观点的交流，开阔学生的视野。

三、数字化教材的开发路径

（一）教材定位

精密制造技术课程数字化教材的定位是基于“双高”计划的要求，旨在提供高质量、现代化且面向产业需求的教育资源。在建设数字化教材时，高职院校应紧密对接精密制造领域的前沿知识、技术和实践，注重培养学生的实际操作技能和职业素养。同时，高职院校应以职业道德和社会责任为核心，融入思政元素，引导学生成为有担当的精密制造技术从业者。

SurfMill 9.5软件是北京精雕集团自主研发的一款基于虚拟加工技术的通用CAD/CAM软件，该软件功能全面，生成的加工路径可以转换成各种加工文件，适用于不同的机床加工平台。数字化教材紧密对接数字化精密制造，以SurfMill 9.5软件为载体，全面讲授产品构型、工艺路线制定、加工、在线测量等过程中的数字化技术应用，可以将实际生产加工流程镜像到编程流程中，串联起软件编程、生产设备和实际加工过程，实现编程智能化和规范化、物料使用透明化与防呆管控，使得生产过程安全可控，并提供可靠、高效的加工解决方案。

（二）教材结构

精密制造技术课程数字化教材的结构应精心设计，以便学生系统性、渐进性地学习相关内容。数字化教材应采用五个结构。第一，导言和目录，简要介绍课程内容，提供学习路线图。第二，基础知识，包括精密制造的定义、原理、关键技术和行业趋势，提供课程所需的背景知识。第三，技术核心，涵盖精密加工工艺、数控机床操作、CAD/CAM技术、精密测量等核心领域，且每个领域应有详细的解释和实际案例。第四，实践应用，提供实际案例、实验和项目，包括产品构型、工艺路线制定、加工、在线测量等不同阶段的数字化技术应用案例，每个案例应包括实际问题、解决方案和操作步骤，帮助学生将理论知识应用到实际情境中。第五，思政元素，强调职业道德、职业素养和社会责任，鼓励学生反思职业道德问题。

（三）编写队伍

为了确保数字化教材的质量和有效性，教材编写团队组建了由多学科编者组成的编写团队。教材编写团队包括校企人员，有利于知识、技能互补，内容上以职业能力为本位，实现基本原理和生产案例相融合，具有实战性和先进性。各案例均来源于合作企业的实际加工方案，突出新技术、新工艺、新规范的成功应用，涉及面广。

（四）纸质教材编写

纸质教材的编写语言应通俗易懂，配上图表和实例，便于学生理解；内容的排版应有条理，便于学生查找和复习。特别重要的是，纸质教材应与数字化版本一致，以便学生在不同学习环境中都能使用。

（五）数字化教学资源制作

数字化教学资源是教材的重要补充。数字化资源的制作应与教材内容保持一致，以提供多样化的学习方式。资源主要包括三个方面。第一，丰富的五轴编程策略和刀轴控制方式，方便使用者根据加工零件特点进行选择，快速生成安全、可靠的五轴加工路径，满足复杂形态零件加工、精密模具复合加工、产品外观件高光加工、难切削材料铣磨加工等多轴加工需求。第二，虚拟制造，将实际加工过程映射到编程流程中，串联起软件编程、生产设备和实际加工过程，实现了编程智能化和规范化、物料使用透明化与生产过程可控化，可以提供可靠高效的加工解决方案。第三，在机测量，支持探测过程仿真、碰撞检查及干涉检查，可以生成安全高效的测量解决方案，助力实现工步检测与量化管控。

四、结语

数字化教材的建设对高职院校的精密制造技术课程来说，既是必然的趋势，又是提高教育质量、培养高素质职业人才的有效途径。在“双高”计划的背景下，高职院校应积极探索数字化教材建设的路径和方法，以便更好地适应时代需求。

参考文献：

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[6]陈川，胡国勇.日本职业教育数字化改革与启示[J].中国教育信息化，2022（11）.

基金项目：陕西省教育科学“十四五”规划2023年度课题“‘双高计划背景下《精密制造技术》课程数字化教材建设路径的研究”，项目编号：SGH23Y2963；教育部职业院校信息化教学指导委员会2022年度职业院校数字化转型行动研究课题“《精密制造技术》新形态数字化教材开发”，项目编号：KT22479。

（作者单位：王英，李翊宁，穆龙涛 陕西工业职业技术学院机械工程学院/复合型移动机器人陕西省高校工程研究中心；张文亭 陕西工业职业技术学院机械工程学院）