岗课赛证融通背景下机械产品设计类课程的教学改革与实践

赖春明， 李 培， 孟少明

（湖南化工职业技术学院 机电工程学院， 湖南 株洲 412011）

0 引 言

“岗课赛证”综合育人是指将工作岗位、课程建设与课堂教学、职业资格证书以及职业等级证书、职业技能大赛融为一体的教育教学模式。“岗课赛证”综合育人的新要求首次在2021年全国职业教育大会上被提出，在后续国家发布的《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》中也进一步明确要完善“岗课赛证”综合育人机制，推动职业教育“按照生产实际和岗位需求设计开发模块化、系统化的课程，提升学生实践能力”。“岗课赛证”综合育人对于强化职业教育的类型特色、提高职业教育的适应性与技术含量、推动产教融合与校企合作、提高学生技能学习的兴趣与成效都有重要意义[1-4]。多年来，职业教育界围绕产教融合、赛教结合、书证融通进行了大量的理论与制度研究以及教育教学实践，形成了系列完善的制度体系，并获得了丰富的案例经验，但也仍然存在融合难度大、教学实施困难等问题[5-7]。张慧青等[6]总结“岗课赛证”综合育人在各要素融合过程中仍然面临着融合逻辑不明确、融合过程缺乏组织合力、融合结果难以评估等问题，给该模式要求进一步的落地与完善带来了一定的阻碍。此外，之前的研究更多是探索“岗课赛证”综合育人宏观制度体系，或者在专业课程体系构建、人才培养模式创新等方面，对于“岗课赛证”综合育人落实到具体的课程教学实践较少。

教育部职业技术教育中心研究所曾天山副所长指出，推进“岗课赛证”综合育人，就必须推行手脑并用的示范性教学，强调职业教育的课堂教学要建立基础训练、仿真锻炼、实际操作层层递进的能力训练与培养机制。推广项目教学、案例教学、情境教学和模块化教学，综合运用启发式、探究式、讨论式、参与式等教学方法，实现从以教师为中心向以学生为中心的教学转变、从以知识技能为导向向以行动为导向的教学转变以及从理实分离向理实一体化的教学转变。王丽新等[7]认为推动“岗课赛证”融通需要关注学生差异，增强融通课程的适应性，并通过加强产教融合，促进融通课程模式的创新。

逆向工程技术在机械产品设计中属于新技术与新方法，《逆向工程技术与产品设计》课程存在学习内容多、学生参与度差、学生技能培养与企业实际需求脱钩等问题[8]，为此对《逆向工程技术与产品设计》课程进行了“岗课赛证”综合育人的教学改革与实践。借助职教云在线学习平台以及三维数字化设计与3D打印仿真实训教学平台实现课前、课中与课后的有效衔接和学习全过程的数据采集，学生从了解原理、掌握基本操作到学会综合应用，实现知识、能力、素质的逐步提升，构建了任务驱动、虚实结合、理实一体的教学内容体系和教学模式，建设了以学生为中心的教学生态。

1 教学设计与改革

1.1 重构教学内容

“岗”是“岗课赛证”综合育人的逻辑起点。根据机械设计与制造类专业对接的机械设计、产品设计等职业岗位在产品正逆向建模、产品设计表达、产品优化设计以及产品样机制作等方面的能力要求，按照“岗课赛证”综合育人的教学模式对课程进行项目化改造，将课程重组为数据采集、数据处理、逆向建模3个逆向工程技术基本操作项目和1个综合应用进阶项目。综合应用阶段既可以对之前的基本操作进行巩固提高，又加入了创新设计内容，以突出逆向工程技术是为了产品的改进创新，而不是简单的仿制。每个教学项目包含2个任务，任务设置从简单到复杂，具体的载体既有日常生活学习中常见的物品、机械制造领域典型的零部件，又有技能竞赛的赛题。案例由简到难，知识结构由浅入深，符合学生的认知规律。相比于原有基于知识体系的课程结构，项目化改造后的课程内容前后更加连贯，学生学习的目的性和积极性更强，逆向工程技术与创新设计课程“岗课赛证”融通模式如图1所示。

图1 逆向工程技术与创新设计课程“岗课赛证”融通模式

1.2 系统化制定教学策略

（1）合理确定教学目标。根据专业人才培养方案和课程标准，结合增材制造模型设计和机械数字化设计与制造2个职业技能等级证书中关于逆向工程技术应用的相关职业技能要求，确定课程的教学目标如表1所示。

表1 项目内容的教学目标

根据学情分析与教学目标，确定本课程的教学重难点，其中教学重点包括：不同类型扫描仪的特点、操作方法以及注意事项，扫描数据的处理方法与技巧，在逆向扫描与建模的基础上对产品进行改进创新。教学难点为基于逆向工程技术进行产品优化与创新设计。

（2）针对性选用教学模式与方法。根据学情分析与课程内容特点，有针对性的选定教学模式与方法，构建了“任务驱动、虚实结合、理实一体”的教学模式，如图2所示。

图2 “任务驱动、虚实结合、理实一体”的教学模式

针对学生学习主动性差和课程内容特点，采用任务驱动教学法。以鼠标、水枪等作为任务载体，融入逆向工程技术相关的原理、设备操作、注意事项以及典型应用等教学内容，提高学生学习的积极性。在具体的任务实施过程中，充分考虑实际岗位的要求与实施流程，根据不同项目任务的内容特点与学习要求，采用不同的环节设计。

针对操作实践教学环节“设备类型多数量少”和“围观式教学”的问题，结合学生希望加强团队协作的特点，一是采用小组学习，通过组间互换设备和组内轮换操作等方式，充分发挥设备类型多的优势，分组过程中考虑学生在个性特点与学习基础上的差异，以团队协作和互补的方式实现共同进步。二是充分利用三维数字化设计与3D打印仿真实训教学平台，让学生在线熟悉设备结构、软件功能以及基本操作步骤，使线下操作更易上手。学生通过角色扮演和游戏化体验式学习，在平台中接受任务和完成任务，培养职业技能。根据平台的功能，虚拟平台实训，并着重训练学生了解设备与软件功能和掌握基本操作流程，而线下实训则着重培养学生的操作技巧与熟练度以及安全文明素养。

针对课程项目任务部分耗时长，但相关知识技能在前导课程中已经完成，引入课前、课中与课后相结合的混合式教学，把前导课程即可完成且比较耗时的任务内容安排在课前或课后完成，教师加强对学生在完成课外任务过程中的指导以及结果考核，保障学习效果。

根据项目内容特点布置课程思政点。针对不同的项目内容与教学环节，发掘思政元素，将热爱劳动、安全意识、质量意识、环保意识、工匠精神、团队精神、创新精神等思政元素分别融入不同教学阶段，贯穿教学始终。在基本操作类项目阶段，主要培养学生热爱劳动、安全意识、工匠精神等；在创新设计任务中，着重培养学生的创新精神、环保意识、质量意识等。既要根据教学积累在教学设计中预先设置课程思政案例，也要强调教师根据课堂教学情况和时事热点巧妙嵌入。

2 教学实施与成效

2.1 教学实施

2.1.1 充分做好教学准备

（1）教学资源准备。根据项目内容，收集和录制关于设备结构与原理、设备与软件操作方法与步骤等方面的微课视频以及课程教学所涉及的零部件模型等，同时根据教师科研实践、往届教学中学生的优秀作品以及技能竞赛试题等不断更新教学案例。

（2）教学活动准备。根据教学设计，在职教云、三维数字化设计与3D打印仿真实训教学平台上设置的相关课前、课中和课后的学习任务、学习活动等，设定好活动要求与评分标准。

（3）课程思政案例准备。这主要是指根据近期的时事热点，找到与当次课内容和素质目标比较契合的点，对课程思政案例进行更新或补充，提高课程思政的吸引力和效果。如结合2021年以来高校实验室频发的安全事故对学生强调设备操作过程中安全意识的重要性，结合2021年12月华为手机新品发布会与学生讨论产品设计过程中继承与创新的意义等。

2.1.2 任务驱动实施课堂教学

采用任务驱动教学法，利用信息化资源与方法，开展课前、课中、课后相结合的线上线下混合式教学。对于数据采集、数据处理以及逆向建模3个设备与软件操作类项目，课前学生登陆职教云和三维数字化设计与3D打印仿真实训教学平台完成相关技术原理、设备结构等的学习，并完成对应的理论测试；或者根据操作示范视频与零部件模型，完成虚拟仿真实训，熟悉设备结构与操作步骤等，为线下实操打好基础。教师查看学生课前学习情况，并归纳学生的问题，对教学侧重点进行适当的调整。课中，教师进一步介绍相关原理步骤，并进行示范操作，强调关键技能点并回答课前虚拟实训过程中学生主要碰到的问题，学生观看示范操作后分组进行设备或软件操作，线下的实操主要解决安全细节与操作技巧等问题。课后，教师在虚拟实训平台布置扩展任务，学生通过课后的线上线下实操结合，对相关操作技能进行巩固和提高。

对于综合应用项目，如图3所示。课前教师在线发布扫描任务或产品创新设计任务，学生初步拟定扫描方案或产品设计草图，并通过组内互评确定小组的最佳方案；课中教师主要介绍创新相关原理技巧，指导学生完成方案的展示，教师点评、组间互评以及修改完善确定每组的最终方案，再由小组协作完成部件扫描或产品的造型与建模。课后，学生自行打印并装配好产品进行功能验证，形成总结反馈至职教云平台以供各小组相互学习交流。相比于其余项目，该阶段教学更加突出学生的主体作用，符合综合应用与创新设计对学生主观能动性的要求。

图3 综合应用项目的教学实施过程

课后及时总结课堂教学成效，为平行班级和后续课程的教学设计做支撑。吸纳学生优秀的设计作品至仿真实训平台的作品展示空间，对于特别优秀的作品，可以指导学生形成创新创业项目或申请相关专利。在日常的设备维护与保养过程中，鼓励学生利用逆向扫描技术制作相关零部件，进一步提高课程内容的实用性。

2.1.3 多维多方实施教学评价

根据岗位能力要求、职业技能等级标准以及技能竞赛评分标准等，科学设计包含素质、知识、能力3个维度，课前、课中、课后3个阶段以及项目、任务、子任务3个层次的考核评价指标体系。

借助职教云、三维数字化设计与3D打印仿真实训教学平台等方式，将教学过程数据与项目任务最终成果评价相结合，提高客观评价的占比，使最终评价分数更合理。职教云可以作为签到工具、教学资源学习与阶段性任务成果提交的平台，侧重考查学生的考勤、对技术原理的掌握以及各阶段任务完成的情况；三维数字化设计与3D打印仿真实训教学平台则着重考查学生对设备结构与操作步骤的掌握程度。通过2个在线平台的使用，可以方便地对学生过程表现进行收集和分析。

在实际评价过程中，采用教师点评、个人自评、组内互评、组间互评相结合等方式，加大学生自评与互评的占比，促进学生加强对操作规范与评分标准的熟悉。在三维数字化设计与3D打印仿真实训教学平台中设置优秀设计作品展示空间，发挥评价的激励与学习交流功能，促进学生自我管理、主动学习、提高学习效率。结合增材制造模型设计职业技能等级标准的相关要求以及工业设计技术、CAD机械设计等技能竞赛项目的评分细则，对每个任务设计了包含职业素养、实施过程和最终成果的评价指标，使自评与互评有据可依。

积极探索增值评价，通过调研已有的实施经验与学校的有关管理办法，了解本专业学生可能存在的增值荣誉与行为，教师、学生、教学管理人员以及与课程对接的企业技术人员共同讨论确定增值评价方案。结合学校相关教学管理制度要求，对于获得工业设计技术、CAD机械设计等课程相关的技能竞赛获得省级以上奖项的学生，或者获得增材制造模型设计等逆向工程技术相关的职业技能等级证书或职业资格证书的学生，在满足课程考勤基本要求的前提下，可以申请获得课程考核优秀。对于大学期间获得产品设计类专利授权的，每项可以在期末考核总评成绩的基础上加10分。

2.2 教学成效

（1）学生主体作用充分体现。通过任务驱动、小组学习和加强过程考核，有效改善了学生学习主动性差的问题，学生在课上更加积极主动，思维活动更为活跃，教学氛围也生动活泼，充分发挥了学生的主体作用，学生团队意识、综合应用能力和自主学习探究能力也得到一定程度的提高。

（2）三维培养目标有效达成。依据过程与结果并重的教学评价方案对学生进行测评，课程的教学目标全部达成，学生对逆向工程技术与创新设计相关的技术原理掌握良好，能独立完成中等程度复杂的零件逆向扫描与建模，并据此进行产品创新设计。课程思政中强调的爱国教育、工匠精神培育以及劳动教育等使得学生的大国自信、创新意识与职业态度均得到进一步改善。班级学生创新创业竞赛的参与度得到提高，提交的创新创业作品质量以及专业相关性明显改善。18级学生获得创新创业竞赛银奖等奖项2项，优秀作品申请专利5项，19级学生目前已申报专利7项。同时，学生参与工业设计技术相关的技能竞赛集训热情也提高，近三年该专业学生取得省赛二等奖1项、三等奖3项，学生的学习成果展示如图4所示。

图4 学生的学习成果展示

3 结束语

通过教学内容重构与教学实施改革，“岗课赛证”综合育人得以在课程教学中落实，有效保障了课程的职教特色。在课程内容选定与课程目标确定过程中，综合考虑了产品设计类岗位的知识技能和素养要求，并结合增材制造模型设计等职业技能等级标准；在项目任务具体的案例选取、任务实施的评价方案确定中，参考了工业设计技术等技能竞赛项目的规程与评价细则等。通过以岗定课、以证融课、以赛促课，落实岗课赛证综合育人要求，有助于提高学生的培养成效与职场适应能力。

此外，“任务驱动、虚实结合、理实一体”的教学模式符合学生学习特点与课程内容特点，在任务书设计中结合了技能竞赛赛题、创新创业大赛和机械设计大赛作品等，教学环节也按照设计岗位工作流程合理设计，并以具体的产品设计任务驱动学生开展训练，使机械产品创新设计所涉及的生涩难懂原理有了具体的载体而变得容易理解吸收，同时也有利于激发学生学习兴趣和动力，更好达成教学目标。同时，还要根据学生的项目学习情况，结合工业设计技术、CAD机械设计等技能竞赛项目的要求变化，不断更新或完善教学项目和案例载体。为了适应教学案例保持不断更新的要求，应着力开发融合新技术、新工艺的新型活页式教材或工作手册式教材。虚拟仿真实训教学平台的使用为教学资源建设提供了新的思路与空间，但是在满足展现设备结构、实现基本操作的基础上，需要进一步提高其平台仿真训练的真实性，完善其教学功能；同时要继续增加趣味性与吸引力，使学生被动的上线完成任务向自发的在平台训练和交流转变。