“双高计划”下“零件三维造型与数字化设计” 课程建设与实施

郑 煜 周新涛 付兴娥 薛 攀

（1.陕西工业职业技术学院 机械工程学院，咸阳 712000； 2.中国航发西安动力控制科技有限公司综合计划部，西安 710077）

在“双高计划”的建设背景下，陕西工业职业技术学院机械制造与自动化专业群立足陕西服务西部，以支撑“中国制造2025”关键装备（数控机床）制造及应用核心领域、服务区域经济发展和传承陕西工业职业技术学院传统优势为指导，对接区域经济数控机床产业高端，形成了以“懂设计、精制造、能维修、会服务”为核心职业能力的高素质技能型人才培养目标。

《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》明确提出要深化产教融合、校企合作、强化工学结合和知行合一。以懂设计为出发点，对接机械设计与制造（简称机设）的产品设计及改造、工装设计和机械加工工艺编制等产业的高端岗位，为培养拥有高素质创新型设计技能的人才，从课程建设团队、课程标准和教学资源建设3方面开展深度产教融合，建设专业核心课程“零件三维造型与数字化设计”。在教学实施与评价上，通过翻转课堂加项目化教学的手段，提升课程的教学效果，通过企业对学生能力的评价，证明了该课程对培养专业学生数字化设计能力具有重要作用。

1 课程背景

智能制造“中国制造2025”是制造业发展改革的重点项目[1]。作为国家装备制造基地，陕西省的数控机床制造是其核心支柱产业之一。区域经济发展规划也将装备制造业作为了区域经济发展的支柱产业[2-3]。通过开展广泛的专业调研发现，现实装备制造领域内的数字孪生技术已成为装备制造技术发展的重要力量[4]，是打开敏捷设计、产品性能验证、生产和产线数字设计与验证以及生产规划与决策的金钥匙。产业转型升级和数字化设计技术的不断创新和使用，对培养群内人才的设计能力提出了新的挑战。

因此，如何培养懂设计且具备数字设计能力和适应企业实际岗位需求的人才，以解决企业人才缺口问题，是“零件三维造型与数字化设计”课程建设的关键。为实现高素质创新型设计技能人才培养目标，本课程在课程建设团队、课程标准和教学资源建设3方面开展了深度校企合作。

2 课程建设

2.1 校企合作的课程建设团队

校企合作的课程建设团队是建设产教融合课程的先决条件和必要路径。该团队充分利用学校产业学院平台，聘用企业技术专家王建军担任专业带头人，指导“零件三维造型与数字化设计”课程建设，同数字孪生技术龙头企业西门子开展深度合作，以培训学习、项目合作和人才“传帮带”等措施打造课程建设队伍。

2.2 课程标准

对接区域经济数控机床产业高端产品设计及改造、工装设计和机械加工工艺编制等相关岗位，从岗位的数字化设计和职业能力实践出发，编写“零件三维造型与数字化设计”课程标准。经专家指导、课程建设团队商议和专家组会议评审，确定课程的核心教学目标是3D-CAD在数控机床关键零部件设计中的应用，辅助内容为计算机辅助求解（Computer Aided Engineering，CAE）、产品概念设计（Mechatronics Concept Designer，MCD）和计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）等技术的 应用。

“零件三维造型与数字化设计”是机设专业的专业核心课，意在传承数字化设计概念，理解3D-CAD技术在数控机床零部件设计中的应用方法和流程，拥有熟练的3D-CAD应用技术，深刻体会所学知识和技能的重要意义，同时具备利用3D-CAD开展机械零部件技术创新的能力。

对接相关岗位实践，细化职业能力要求，从职业能力要求出发构建课程教学大纲，按照基础技能训练、高阶技能提升和技术创新应用3大模块的逻辑，明确项目顺序、各项目教学内容、教学目标、教学手段、教学重难点和解决方法等，最后完成课程标准的编写。部分项目建设的思维导图，如图1所示。

图1 部分项目建设的思维导图

2.3 教学资源建设

利用学校产业学院平台相关机制，在教学资源建设中开展深度校企合作，将企业的实际项目引进课堂。课程建设团队要同企业技术人员深入交流，消化企业技术特点，选择合适的内容作为教学项目引入课程，同时将企业生产实践和技术创新中的难点问题引入课程和学生社团，在解决问题的同时提升学生的技术创新能力。

3 课程实施

3.1 课程实施策略

为适应高职学生特点，提升人才培养质量，培育高水平创新型设计技能人才，课程建设应从以下3点思路出发。

3.1.1 混合式课堂

认知教育心理学家奥苏贝尔曾提出“影响学习的唯一最重要因素就是学习者已经知道了什么”[5]。利用信息化手段提升课程学习质量，建设“线上+线下”的混合式课堂，做到懂了再学，效果更好。参照现代认知心理学理论，从学生的认知规律出发，横向设计教学要素，纵向设计教学流程，合理设置教学评估，开展混合式课堂教学。

3.1.2 项目式教学

采用理实一体化项目教学，在完成项目中学习知识和练就技能。本课程将教学项目模块化，依据人才培养规律划分为基础技能训练、高阶技能提升和技术创新应用3大教学模块。按3大模块标准确定教学项目类型，划分项目技术难度水平。按不同技术难度和所涉知识复杂程度，依据由易到难、由简到繁的逻辑前后排列教学项目。同时，为了保证人才培养质量，应联系企业实践，做到教学项目的时时更新。

3.1.3 课程思政

从立德树人、三全育人的根本任务思想出发，对接行业特点和专业群内人才培养素质目标，将课程思政融入课程教学设计，将知识传授、能力培养和价值塑造三者融为一体，帮助学生在学习知识和提升能力的同时塑造正确的世界观、人生观和价值观，使学生具有崇德向善、诚实守信、爱岗敬业、精益求精的职业精神，锻造大国工匠精神。

3.2 教学设计

著名教育心理学家加涅认为，教学设计应根据不同的学习结果类型创设不同的学习内部条件，并相应地安排学习的外部条件[6]。根据这一原理，从纵向时间维度出发，分析教学设计的一般流程，明确每一个模块的教学目标和每个模块教学的终点状态，再通过前端分析（主要包括学习者特征分析和教学内容分析）确定起点状态，然后制定教学策略，完成教学效果评估。

在混合式课堂教学中，线上教学是必备活动，线下是线上教学的延续。混合式课堂重构了传统课堂教学，具有无固定模式和能够经常评估教学过程等特征。

4 课程应用成效

通过“零件三维造型与数字化设计”课程的教学应用，学生的数字化零部件设计能力和3D-CAD应用能力显著提升，在第九届全国大学生机械创新设计大赛陕西赛区取得了一等奖3项、二等奖6项和三等奖1项的优异成绩。经企业鉴定，学生基本满足数控机床零部件数字化设计能力要求，达到了数字设计岗位的职业能力要求，同时能够完成部分零部件的创新设计。

5 结语

本文探讨了“双高计划”下机械制造与自动化专业群机设专业核心课“零件三维造型与数字化设计”的建设与实施过程，总结了产教融合特点下课程团队、课程标准和教学资源建设经验，依据高职学生特点合理开展混合式课堂教学，通过项目化教学的实施提升学生的数字化设计能力，达到了课程建设的初衷。