基于智慧理念的《工装夹具设计》 研究

刘志伟， 王 军， 舒雨锋， 张良超， 张伟文

（1.东莞职业技术学院， 广东东莞 523808； 2.广东大族粤铭激光集团股份有限公司， 广东东莞 523808；3. 广东省纺织行业智能检测（东职）工程技术研究中心， 广东东莞 523808）

0 引言

“互联网+教育”模式打破了学习在时间和空间上的限制，学习方式越来越多样化，可以随时随地进行专业知识的学习。 “互联网+教育”智慧课堂使得学生的学习更加人性化、现代化。 随着智能移动设备的普及应用，通过智能软件学习等越来越普遍，智能移动设备的应用提供了新的学习思路，国内外很多学者对智慧课堂进行研究改革[1-2]。

工装夹具设计涉及到不种类型的数控加工工艺、数控加工工艺的规划、定位原理和夹紧机构设计等内容，其知识点非常多，很多内容非常抽象，实践性强，这无形中增加了工艺规划技术人员的培养的难度。 而高职院校的学生在理解抽象概念和系统思维时往往比较费劲， 这给《工装夹具设计》课程教学增加了极大的难度。 通过智慧教学的教学模式， 充分利用学校现有的教学系统和手机终端等信息工具，改变课堂教学的模式，做到以学生为主体，老师为主导的教学理念，做到模块化教学与个性化培养的有机结合，起到提高教学质量的作用，符合《中国教育现代化2035》 提出的要加快信息化时代教育变革文件精神要求[3]。

1 《工装夹具设计》课程存在问题分析

1.1 课程教学和与教学信息平台的衔接性不足

教学信息平台的数据更新不实时， 未能很好发挥信息平台的作用。 目前《工装夹具设计》已完成案例制作和基于工作过程的教学资料设计， 上课时以项目任务的形式开展教学，学生在课前接收任务和引导文，先自行学习相关的知识内容，课堂上在教师的引导下，学生完成项目的内容，但教学过程资料发放、问卷调查、提交作业等环节未能全部在教学平台上进行， 以致很难形成完整的数据，不利于教学过程的数据统计与分析，目前教学平台上的课程资料只是充当资料库的功能， 缺少学生学习过程的记录信息。

1.2 题库和素材库等课程资料模块化和细化程度不足

对学生的实时学习情况掌握不够， 难以对学生进行个性化引导。在本校教学平台上，已经完成基于工作过程的《工装夹具设计》资料设计，学生可以在平台上进行学习和下载学习资料。题库和素材库等课程资料比较多样，未能把知识和技能模块化，并且教学信息未能及时更新，不能实时跟进学生学习情况，如果想做到以学生为中心，因材施教地教学，应当实时掌握学生的实习情况，并予以学习的建议，对缺乏的知识技能进行补充。由于课程内容比较抽象，学生的学习能力参差不齐，部分学生不清楚是否已达到引导文知识点的学习要求， 往往在完成项目的过程中出现知识点短缺的现象， 设计的工装夹具作品达不到可使用的效果。

因此， 在我国强调利用现代信息技术实现规模化教育与个性化培养的有机结合的要求下，对《工装夹具设计》的教学改革是非常有必要的。

2 课程的策略研究

2.1 课堂智能化

国内高职院校大都意识到《工装夹具设计》在智能制造应用中的重要性，并开设了该课程。 但在教学模式上，大多数高职院校采用理论教学为主的教学模式。 在相同的教学目标要求下， 通过面对面的课堂教学完成知识的传递，表现出统一的教学进度、教学内容和教学评价。 课堂中凭教师经验判断学情以至于教学针对性、 精准性不强，过于注重知识传授，能力素养和个性化发展受限等，有些院校制作了一些夹具的案例，增加了一些教学素材。然而，该门课程的工程应用性很强，内容抽象，难点较多，而高职院校的学生在理解抽象概念和系统思维时往往比较费劲，这给完成该课程的教学任务增加了极大的难度。

“互联网+教育” 模式打破了学生学习在时间和空间上的限制，学生的学习方式多样，可以随时随地进行专业学习。将课程教学信息和与教学信息平台信息有机统一，实现有效衔接， 可以解决教学信息平台的数据更新不实时等问题[4]。 “互联网+教育”智慧课堂学习使得学生的学习更加人性化、现代化，智能移动设备的应用提供了新的学习思路。

2.2 信息化教学平台的使用

近年来， 很多学校在大力推进精品在线开放课程的建设和应用，有很多院校采用“学习通”和“雨课堂”等信息化教学平台，提供了非常好的教学平台。有些院校根据精品在线开放课设计了线上和线下相结合的教学模式，但整个教学实施过程比较固定， 很难实时地了解到学生的学习情况，并根据学生的学习情况调整教学活动，没有做到因材施教。 有些院校借助精品课程的资源和学习平台努力实现 “翻转课堂”， 但对于非常抽象的专业课，如《工装夹具设计》等综合设计课程，往往出现学生知识掌握不足导致在完成项目时无从入手的问题， 教学的效果并不理想。

2.3 课堂形式多样化

基于混合式教学模式，采用线上和线下有机结合，以学生为中心，教师为主导来开展教学，项目驱动为导向，内化学生的学习动机，激发了学生的兴趣；采用小组协作形式学习，培养学生的团队合作意识，解决学生基础和积极性参差不齐的缺陷，鼓励了很多不爱学习、基础差的学生参与课堂。 互动、对比教学潜移默化引入新内容开放式教学的目的是为学生创造参与的机会，并使学生在参与的过程中得到提高。以课程教学为例，在课堂教学过程中，我们改变了传统的知识递增型教学模式，使用翻转课堂的形式尝试了探讨式项目教学，通过互动对比实现学生自主学习。

关于“工匠精神”的培养，采用潜移默化的方式，强调夹具设计的规范化，工作过程标准化，让学生形成严谨细致的工作作风，对工作尽心尽责的良好职业素养。分析企业常见的零件加工废品产生的原因， 教学时强调夹具设计的合理性，让学生养成良好的设计习惯。在项目引入过程，可以增加具有正能量的素材，比如增加中央电视台特别节目“大国重器”第一季和第二季等素材。 开阔学生的视野，增加民族自豪感，唤起学生的立志欲望。

3 基于智慧教学的课程改革

3.1 教学设计和过程重构

《工装夹具设计》课程强调学生最终完成工装夹具设计的方案， 强调定位和夹紧等部件的设计结果， 整个教学过程更应该以学生为主体展开教学， 调动学生的积极性和主动性。教学过程分成3个环节：课前、课中和课后，如图1 所示，在3 个环节中结合教学过程的数据分析，为教师精准教学提供实时的信息，改变教学的进度， 调节重难点学习的策略，以实现智慧教学中教与学的有效结合。

图1 教学过程

课前环节，借助教学平台教师根据教学内容和查看学生学习统计数据，布置任务单，推送课程学习资源，并发起问卷、讨论等活动；学生登录平台，领取任务单，学习教师发布的教学内容，预习新课新知，完成相关作业任务。

课中环节，组织学生通过移动端进行学习诊断，通过教学平台教师可以实时得到学生的诊断结果， 对于完成《工装夹具设计》任务所需要的重难点知识进行针对性讲解和答疑， 让教学活动围绕知识技能点的掌握进度来展开，课堂结束后，再通过移动端进行知识和技能点进行考核，实时反馈课堂的学习情况，借助教学平台把学生学习的数据进行记录，给教学反思提供精准的数据。

课后环节， 学生通过教学平台看到自已的知识技能树情况， 对没掌握的知识技能点按照指引方案进行补充学习，及时把未达到教学要求的知识技能补充完整。教师对借助教学平台及时准确了解每个学生对各知识模块的掌握情况，对教学过程进行反思、总结，并对下一个任务内容做准备。

3.2 优化诊断测评环节

智慧教学的评价平台采用了在线学习自动评价系统。学生不仅可以即时收到评价信息，而且可以通过学生的相互评价来评价学生的学习成绩，从而鼓励学生学习。开放式的网络互动也为学习者提供了一个良好的交流平台[5-6]。

根据《工装夹具设计》课程的知识技能等要求，设计好知识技能树，把知识技能点分“困难”、“中等”和“简单”三个级别，考核结果按“熟悉”、“一般”、“不熟练”三个评价级别评定。设计诊断知识技能树根据课前、课中和课后三个环节的测评需求，设计好相应的题目。根据学生获得的不同评价级别，设定对应的补救方案。教师通过对学生课堂学习全过程监控并对数据进行分析与评价， 能充分掌握学生的学习程度和个性特征； 教师根据不同的考核结果调整课堂上的教学进度和教学重难点，同时，学生根据补救方案在课后自行补充知识技能点。 建立学生个人学习档案，管理学生的诊断数据、设计作品和沟通信息，对学生的错题进行提示， 学生可以充分了解自身的学习情况，教师可以实时查看学生的学习情况，根据学生的学习情况调整教学活动以达到精确教学的目标。

3.3 补救策略设计和素材制作

根据数控技术专业相关就业岗位的职业技能要求，对《工装夹具设计》课程的知识技能作了梳理，对该课程的知识技能点进行细化，分成不同的难度级别，多层次的知识结构，由浅入深地分步式地让学生掌握。对应不同的难度级别和学生的评价级别，设计补救策略，对应的教学素材库，包括图片、动画、视频等素材，让学生有目标地学习补救。与以往的网络课程设计不同，本课程的素材倾向于将教学内容细化为1～10 个，一方面方便学习者在非正式场合学习；另一方面，学习者只有在掌握了一定的课程内容后才能继续学习。 这种基于任务的学习方法可以激发学习者的学习兴趣，并将学习过程还给学习者。

3.4 课程的题库设计与制作

根据课程的知识技能树的要求，设计相应的题库，用于学习课前诊断、课中学习和课后强化环节的评价。题库评价要作为学生对知识技能点掌握的重要反馈渠道之一，设计的题目要科学，能准确地反映学生对知识技能的掌握情况。题库评价结果要与补救策略相对应，让学生更有针对性地学习。

题库的设计与知识技能树相一致， 每个测试的题目以“够用”和“实用”为原则，学生可以通过移动端轻松地访问和作答， 教师也可以实时地查看班级对题目的总体完成情况，学生个体完成情况。 同时，对题库要进行管理和更新，对于历年错题进行统计，形成难题库，教师在教学过程对难点内容进行针对性讲解， 或采用更加容易明白的课程资料展示方式，如动画，语音等方式，协助学生对难点内容的掌握。

4 结束语

在现有的教学平台功能基础上， 基于智慧教学理念，完成《工装夹具设计》课程的总体设计，以学生为中心的智慧教学各环节的教学资料进行分类与完善，对教学素材进行模块化设计，完成知识技能树的节点设计。 围绕着学生要掌握的课程知识技能树，课前、课中和课后所有的教学活动均围绕知识和技能目标来展开，需要完成各个环节的诊断评价题库设计、 学生个人档案管理和建议学习的方案，学习的案例、作业库管理等教学环节的设计与制作。最后对《工装夹具设计》课程的课程进行实施，通过课程的实施，不断积累课程实施过程常见的存在问题并进行改良。