基于工业产品数字化设计“岗课赛证”融通

2022-08-09张小静卢雪红马旺龙李闯锋

科技风 2022年20期

张小静卢雪红马旺龙李闯锋

兰州资源环境职业技术学院甘肃兰州 730000

随着现代工业经济的发展，我国工业数字化科技进入飞速发展期，与之相关的岗位应运而生。为了促使行业的健康发展，相关考核制度和证件的跟进，结合相关课程学习和课程标准的制定，为工业数字化发展指明了方向。岗课赛证相融通是将理论知识和实践技能一体化融合，高校根据工业数字化设计岗位、大赛和证书的要求开设了“机械制图”“机械设计基础”“数控编程与机床操作”“三维数字化设计及3D打印”等相关课程，服务社会发展需要。

岗：以工业科技的飞速发展，工业数字化设计的岗位需求缺口日益增大。为了迎合科技的发展，与工业产品设计岗位相关的课程相应地得以调整，本课程是一个专业性比较强的综合工科课程，其就业于工业数字化产品设计、交互设计师、创新逆向建模、现代智能制造数控加工、企业管理、技术支持等相关工作岗位。根据岗位要求制定新的学习标准，对接职业标准和工作全过程，在机械设计、机械制造、机械制图课程中融入新知识、新技术和企业案例，校企共同开发专业教材。

课：服务社会，立足发展，以工业数字化设计为主线，设立课程内容。本课程包括：数字化设计与制造基础、数字化设计关键技术、逆向工程关键技术、数字化装配技术、数字化制造技术、数字化制造执行技术、快速原型制造技术、知识工程在数字化设计与制造中的应用等相关知识[1]，根据需求进行课程教学改革，实现多元化教学。

赛：以工业产品数字化设计大赛为依托，以赛促教、以赛促学，指导学生学习相关理论知识和操作技能，根据大赛第一阶段要求掌握逆向扫描、逆向建模、建模分析理论知识和实践技能相关任务。第二阶段要掌握三维建模、3D打印、数控加工理论和实践知识。第三阶段数控编程与加工。第四阶段产品创新设计加工与装配检验。将赛项设备转化为教学设备，赛项任务转化为教学项目，以大赛标准设置教学标准，将大赛评价融入教学评价中的思路融入教学改革中，以项目为载体，任务为驱动，行动为导向的教学理念，以做中学、做中教教学一体相互学习[2]，助力科技发展，将大赛的要求和相关新技术融入教学中，提升课程教学水平。

证：产业科技快速发展推动三维数字化技术测评和认证加快脚步，对已学的理论知识和行业技能检验，将考证行业标准和相关内容融入理论知识和实际技能课程教学中，是职业活动和个人职业生涯发展综合能力的检验，使大家不断学习，达到企业的岗位要求，工作人员具有持证上岗资质和能力。工业产品数字化设计就业范围较广，证书包括数控车、铣、多轴加工中心编程与加工等方面的“1+X”证书考核和评审工作，其发展也随之加快。

1 岗课赛证定教学大纲

以岗课赛证为依托的创新设计课程建设，创新课程建设以企业需求和大赛要求调整教学大纲，使其所开课程为企业发展服务，整合“机械制图”“机械设计”“数控编程与机床操作”“三维数字化设计及3D打印”等相关课程教学内容，机械制图以基础为主线，以零件图和装配图为主导，培养学生读图能力，这也是大赛和上岗必备技能之一，引导学生学习掌握工业产品设计思路与方法，以创新驱动、质量先行的指导方针，以数控机床加工为发展方向，以“岗课赛证”融通为教育教学方式进行教学改革，将大赛试题和企业案例需求引入课程教学中，将大赛、考证试题融入课程教学中，以任务驱动的形式编制到教学中，并编制在新一轮的专业标准制定过程中，课程设置以考虑“岗课赛证”融通，即课程设置与企业实际岗位能力要求相融通，课程设置与专业技能竞赛能力要求相融通，课程设置与“1+X”职业资格证书考试要求相融通，不断升级专业课程、实行模块化教学，丰富教学内容、创新教学方式，帮助学生成就更好的自己，培养高技术技能人才。所以，开展职业教育，就一定要紧跟市场需求进行专业设置调整，深化教育教学改革，“岗课赛证”综合育人，提升教育质量。

2 岗课赛证推进教学改革

在多年机械设计制造类课程教学经验的基础上，结合当前智能制造技术、数字化技术、创新创业能力培养以及多年大赛指导经历，在机械制造类专业课程中融入相关内容，制定培养目标，在测绘、课设金工实习中融入大赛、企业、证书考评案例项目，改变传统学习模式，使所学课程相互融通，层次分明，改革传统的教学方法，以模块设定课程，以“岗课赛证”为主线贯穿进行综合教学训练，设计完整的任务，完成教学目标。而工业产品数字化创新设计就是以真实载体为对象或以完全创新设计为载体，涵盖了工程制图、逆向建模、创新设计、工艺制定、人体工程学、结构优化、CNC编程等，与行业企业工业设计技术岗位真实工作过程相对接，培养学生工业设计技术实践能力和创新精神，对于综合各门学科解决问题、提升学生职业素养、打造工匠精神都有非常好的促进作用，而且能够推动工业设计、数字化设计与制造等专业人才培养模式与课程体系改革，提升学生从事产品数字化相关岗位的适应性，加速“岗课赛证”融入。

3 以大赛为依托融入课程

以大赛为依托的创新设计零件工程图和装配图的课程融通，融入创新设计零件图基本视图的放置、阶梯剖、局部剖、尺寸标注等基础知识。在“数控编程与机床操作”课程中融入大赛零件的加工工艺要求，设计合理的加工参数，满足产品技术和功能要求。逆向采集数据依据大赛、工作要求选用非接触式采集方法，根据大赛规程，合理选用实物扫描方位，采集点云文件。采集点云时根据实物结构形状不同分析曲面，设定扫描方案进行标点，选用合理的扫描方位，将扫描精度控制在0.25范围内，对扫描的点云文件进行处理，为后续建立曲线，实体建模创造良好的条件。在大赛、证书评定方面，根据采集精度不同和操作规范评定学员标定的准确性，标定精度越高有利于点云文件的数据处理，为后续的三维建模重建良好的基础。用逆向工程软件建模及特征曲面重构，根据模型结构构建一个新的参考平面，以零件的形状特征合理选用对齐方式，确定面片建模思路，面片拟合，切割移除不要的材质，整体完成后，输出文件源文件[.xrl]、常用输出文件[.stp]、[.stl]格式。以岗课赛证一体化创建的工业产品数字化设计，以理论联系实践，实践支撑理论，使大家更容易理解、掌握，并从实践中积累经验，理解建模技巧。3D打印逆向建模模型，在3D打印时，根据要求选用符合实际环境需求的参数，进行合理的打印，将大赛的要求和标准融入“三维数字化设计与3D打印”“机械设计”“机械制图与计算机绘图”的课程教学中。

4 以证书为依托融入课程

机械产品创新设计为主导机械零件的制造主线，设计占据了很重要位置，在产品设计前，根据产品的工作要求，探究、分析设计结构和各部分的功能要求，确定合理的设计思路，编制设计方案。随着现代化工业产品的发展，采用数字化进行机械产品设计，提高机械产品设计效率、设计精度，缩短了产品的生产周期。其采用数字化设计，将产品的设计模型用于机械制造中，减少机械制造建模时间和建模精度误差。在现代机械制造生产中，提高加工精度和效率，应用数控加工制造机械产品已是首选，设计创建的模型，进行制造加工，详读零件图、分析加工思路、编制工艺卡片，根据工艺编制零件加工程序，实现零件加工。在产品的设计加工时，需要有技术技能和专业人士持证加入本行业，各种证书培训行业的出现，随着国家对行业要求的提高，增加了与其相对应的数控车铣、“1+X”数控等证书的考评，职业教育的高校以服务社会为宗旨，以提高实践技能为目标，将企业、大赛、考证相关知识融入教学中，实现以岗促教、以赛促教、以证提升实现“岗课赛证”融通，促使职业教育达到校企、校赛零距离对接，为社会培养高技能人才，引领工业科技大发展。

5 以岗位为依托课程重构

以服务区域经济为己任，与本地企业合作，挖掘企业经典案例，结合考证要求、大赛要求将其融入课堂教学中，进行模块化一体式教学，对企业生产案例进行有层次、有深度的融合，共同商讨课程体系构建，实现学校专业课程和企业认证的有机融合，对企业的知识、技能体系进行解构、讨论、重构，将岗位的知识点、操作技能转化为学生的理论知识、素养和能力要求，推动课程重组，融入企业认证技能模块的知识点，实现校企互嵌共生、共同生长。依据企业发展趋势，增设相关课程，灵活融入企业实践与理论课程的有机结合，使专业基础课程和专业实践课、拓展课程层次分明，由浅到深，加深学生理解掌握，学生从“学中做”到“做中学”，重组的课程突出课程特色，更契合企业发展需求。课程开设进行分段、分层教学，实现人才培养与企业需求精准对接，学生从进校开始有计划、针对性地分层教学，根据企业的要求，制订教学计划，编制技能等级认证和专业基础课程的相关教材，使学生从大一开始学习公共基础课、专业基础课，大三时再根据行业用人需求和学生的兴趣爱好，将培养方向分为产品设计、逆向建模、产品加工等类别工作，由学生自愿选择，学校因材施教。为满足不同学生的学习要求，学校还通过分层教学，要求所有学生考取相关的中级证书，鼓励有志趣的学生考取“1+X”证书，实行阶梯式培养、个性化学习，为社会培养高技术技能型人才。

图1

6 案例融入课程

图2

传动轴的键槽深度在主视图上不能合理地表达出来，则用两个移出剖面图绘制，表达传动轴上两个键槽的技术要求。此处讲解移出剖面图的画法，移出剖面的轮廓线用粗实线绘制，尽量将其配置在剖切符号或剖切平面迹线的延长线上，可省略标注，必要时，也可将移出剖面配置在其他位置，但应在移出剖面上用X—X表示，明确剖切位置与图形对应。