高职教育数字化背景下“1+X”在线开放课程建设实践研究

陆丽丽,周俊冬,孟玉喜

(南通开放大学,江苏南通,226006)

《关于发展数字经济稳定并扩大就业的指导意见》提出,到2025年我国国民数字化素养要达到发达国家的平均水平。[1]《教育信息化2.0行动计划》提出要推动数字化教育的发展。开放大学作为以现代信息技术为支撑的高等学校,应积极探索利用信息技术手段,通过普及互联网和移动数字终端等技术,结合网络学习空间,融合微学分、微课程等概念,形成构建终身学习数字教育体系的建设思路。基于此,本文以“1+X”在线开放课程为例,根据课程教学特点,分别从课程基础、课程目标、课程教材、课程内容与资源建设、课程设计、课程应用效果等方面,探索其数字化资源建设,以期提高课程教学质量,满足数字化教学需求。

一、课程基础

数控机床及应用技术是机电一体化专业的核心课程,对学生理论知识和实践能力的要求较高,难度相对较大。因此,借助数字化技术,通过设备、软件,对数控编程、加工进行创建、分析与完善,可将复杂、深奥的课程知识更加直观、形象地展示出来,使学生可以通过数字化方式获取相关的知识和信息。依据高职机电一体化专业人才培养要求,引入国家数控设备操作及维修职业标准,结合国家公布的“1+X”证书标准,结合校内专任教师、校外企业教师和学生多方共同研讨,制定“融入思政、提升素养、学做合一”的总体设计目标,[2]运用现代教学技术,通过整合教学资源,使课堂教学、项目实训、课外学习等环节连贯一体,课程内容和证书标准融合起来,形成一体化的课程教学体系,如图1所示。这样学生在毕业时,可以获得1张教育学历证书和“X”张职业等级技能证书,从而能够提升人才的培养质量,提高院校培养人才的就业率,为社会发展作出贡献。

图1 一体化的课程教学体系

二、课程目标

对标数控机床及应用技术课程标准,应不断对在线开放课程的教学目标进行优化,梳理课程内容,确定教学重难点,融入数字化、智能化的素养,以及服务智能制造、强国建设等思政元素[3],如图2所示。

图2 课程目标的制定

在理论学习中,学生要了解机床的组成、特点、工作过程,要掌握数控系统、伺服系统以及机械结构的功能、结构、工作原理,如电动机、主轴、工作台,还要掌握数控编程(车、铣、加工中心)的指令、规则及方法。

课程实践考证划分为初级、中级和高级三个等级,并且每一个等级都明确了其职业要求。初级:看懂图纸,熟练掌握数控车床的编程和加工作业,并且对设备有一定的排除故障的技能。中级:在初级标准的基础上进行了进一步的提升,要求学生能看懂复杂的工件图纸,能熟练掌握3D建模软件,如CAD/UC/PROE等,熟练掌握数控机床的工作原理、机械零部件机构、联动联调机制,能够快速检修或者排出故障,更换零部件、系统调试等;熟练操作各种数控车床的软硬件,掌握其工作参数以及检测、调试方法,精通数控机床编程技术。高级:在初、中级的基础上进一步提升,熟练掌握数控车床基础操作和技术难度大的作业,精通数控机床的人工和自动化编程以及数控机床的排障、检修、维修养护,能够对数控设备的系统选择、技术加工能力进行评定,能够完成数控设备的电气化系统的设计、安装、维修保养调试,自行完成对数控设备的技术改造。这样通过明确的标准设定可增强人才培养的方向性,同时也有利于评价指标的确定,根据不同等级的培养标准,进一步优化专业课程的内容,注重数控机床应用课程与机械设计课程、CAD课程的对接,在帮助学生掌握基础知识和应用软件的同时,加强学生专业技能的学习,融入相关的工程机械制图知识、机械加工工艺专业知识、制造成本分析知识等,从而使学生全方位掌握数控机床及应用技术这门课程。

将理论学习和技能考核融合起来。理论学习是技能考核的基础支撑,技能考核是理论学习的能力反馈。同时,可通过技能大赛,形成以赛促技、以赛促教、以赛促改,提高教师教育教学能力,提升学生技能学习水平,进而形成全面完善的人才培养模式。[4]

三、课程教材

课程教材是课程数字化建设的重要载体。本课程所用教材根据学生学习的特征,通过数字化相关的技术手段,将数控产品设计、生产、制造、质检、销售、维护等全产业链的最新成果融入课程的相关教材中,优化了教材中的学习目标和学习内容。

如图3所示,本课程把原有的8章知识点进行内容重组,将第二、三、四章节合并为项目一,整体变成了6个项目,并且将知识点穿插在各个项目中,进行由易到难的排列,实现项目化教学,提升了课程教学内容的适应性和能力训练的有效性。通过开发数字化教材资源(动画、微课、案例),利用手机App扫描二维码图观看知识重点、难点讲解链接,形成数字化立体化教材,丰富了教材的内容,提升了学生阅读体验,使加工零件的“结果”有“过程”,从“静态”变“动态”,由“想象”变“可视”,让加工车间就在身边,加工场景就在眼前,自己就是数控编程与加工的设计操作者,助力突破教师讲不明与学生听不懂的屏障。[5]

图3 课程内容重组

四、课程内容与资源建设

依据人才培养方案,秉持数字化的理念,充分利用互联网平台和信息技术手段,全面融入机械加工、交通运输、国防装备等多个行业前沿知识点,设计了以数控职业能力为核心的项目齐全的任务式课程结构。课程包含6个项目,将知识点、技能点分解融入项目中,培养学生全面了解数控机床内外部结构,掌握典型零件编程加工方法。其中,数控机床内外部结构包括:数控系统、伺服系统、检测反馈系统以及辅助系统。典型零件编程包括轴的车削加工、曲面的铣削加工、复杂零件的综合加工以及机床保养维护。

通过数字化教学平台管理数字化教学设计平台、数字化工艺分析平台、数字化编程平台、数字化多轴与特种加工平台各环节产生的教学资源,可提升课程教学内容的适应性和能力训练的有效性。如表1所示,课程数字化资源建设通过提炼数控机床加工的典型项目案例,可从媒体素材、课件、题库、网络课程、文献资料、工程、问题解答、资源目录索引等重要方面入手,创设理论知识学习平台,着重打造丰富的课程实践教学等拓展资源,使其具有极强的互动性、开放性、共享性以及持续性特征。教师可以数字化方式对学生进行有效引导,将课件转化为多种形式,如幻灯片、网页、可执行文件、光盘等,共建成107条课程资源,视频总时长达193分钟,教师可以调用软件实现G代码运行,直观地看到其轨迹;可以利用软件真实完成G代码与机床的远程通讯;可以利用平台将机床切削加工过程直接投影到多媒体上,让学生看实际加工各种切削方式的不同变化。同时,教师可通过用试题库中的380多道题目组成作业、测验、考试等,对学生进行不同层次、不同角度、不同项目的检验,分析学生答题中经常出现的问题,展开讨论,确保整个教学和学习过程有深度、广度与温度。

表1 “数控机床及应用技术”课程数字化资源开发的思路设计

五、课程设计

在课程教学中,利用信息技术的数字化资源,结合课堂教学特点,围绕行业关键技术、核心工艺和共性问题,融入课程思政,增加典型实践教学案例,将优质的数字化资源嵌入教学的各个环节,释放数字化资源的引领、驱动功能,将复杂问题简单化、枯燥问题趣味化,体现当前职业教育改革中启发式、指导式、互动式、合作式教学等先进教育理念,以促进教学品质显著提高。[6]一方面,要加大校内实验教学的力度,通过云上共享系统或者软件系统熟练理解与操作数控技术;另一方面,要深入企业实践,开展多场景现场实践教学,引导学生自主完成实际生产案例或科研成果转化案例,掌握数智时代学科交叉融合的路径与方法。如表2所示,课程教学可采用线上教学与线下教学相结合,课前预习、课堂教学、课后考核相结合的教学方式。

表2 课程线上线下教学过程和教学评价模式

(一)课前环节

教师依据教学目标设计学生自主学习的内容,通过微课、课件、预习小测验、数控匠人等形式,利用学习通App推送给学生,突出重点、明确难点,同时增加学习强国的思政教育,内容应力求丰富、精简、易懂,最大程度激发学生的实训兴趣。教师要引导学生完成预习小测验、填写预习体会(主要包括预习后存在的问题和自主学习后的感受)并记录其在线学习时长,以便及时掌握学生在线学习情况。[7]

(二)课中环节

课中地点为多媒体教室和实训室。首先,教师要点评学生的预习情况,帮助学生解决预习中存在的问题。其次,教师要利用多媒体教室完成课程的授课,将课程教学中的重难点制成微课,用生动新颖、凸显要领的方式进行讲解。最后,教师布置小组任务,先让学生分组讨论编程,在结果初步达成时进入实训室,再对存在的问题进行指点、示范,让学生集中观察学习,然后由学生分组并按序逐一操作加工。

(三)课后环节

课后环节采用线上与线下相结合的方式,学生完成线上推送的作业和线下单元的测试,进行难点反馈和体会分享,教师对学生学习状况、职业素养进行点评与鼓励教育。

六、课程应用效果

通过一段时间的实践,本课程平台效果显著,本课程于2020年在超星平台上开课,截至目前已开课8期,使用效果良好。特别是近些年,学校采用远程和混合学习方式,进一步激励完善了课程平台的建设。其具体取得了以下效果。

第一,本课程团队能力突出。本课程团队结构合理,涵盖老中青年龄段,均是“双师型”教师,长期从事数控理论与实践教学工作。此外,聘请企业高工担任指导教师,全程参与课程开发与资源建设,及时评阅线上作业以及回复学生讨论话题等,使教学进度与学习进度保持一致。

第二,本课程建设保障措施有力。为了保障课程建设质量,学校不断地从人力、财力、物力等方面给予数字化建设大力支持,并且建有智慧理论教室和仿真实训室,以供教师进行讲授、制作课程和学生实训,保证“线上+线下”混合式教学模式的实施。

第三,本课程评价体系完善。将技能大赛和课程考核融合起来,形成以赛促学,促进学生技能水平提高;形成以赛促教,提高教师教育教学能力;形成以赛促改,完善人才培养模式。[7]同时,将劳动精神、工匠精神等思政要点融入技能教学,把课程思政融入教学的全过程,让学生有扎实技能、家国思想与职业理想,进而形成全面评价学生能力的评价指标体系。通过平台大数据统计功能,以周、月等为单位查看课程报告,直观了解班级整体和学生个体的学习情况,根据学情及时调整教学策略。

综上所述,随着互联网的快速发展,数字化教育已经成为常态,也必将带来人才培养和教育模式的改变。基于数字化背景的数控机床课程建设紧扣当前数控技术发展的智能化趋势,以信息技术开展课程设计,丰富教学资源,对提高高职机电一体化专业教学质量、构筑终身教育体系、形成学习型社会具有积极意义。