基于行动导向的“数控加工技术”课程活页式教材开发实践研究.pdf

1862023 年 10 月上Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究基于行动导向的“数控加工技术”课程活页式教材开发实践研究*刘曼，卢青（常州刘国钧高等职业技术学校机电工程系，江苏 常州 213025）摘要：【目的】职业教育教材建设已成为推动职业教育发展的关键所在，在政策引导下，为了使新型人才培养工作落实在教育教学过程中，亟需开展教材改革，开发活页式、工作手册式新形态教材。【方法】课题组以常州刘国钧高等职业技术学校“数控加工技术”课程为例，探讨了活页式教材的开发思路与步骤，通过行业企业调研确定了实际需求，打造了职业能力清单；依据清单，结合企业经典案例与企业岗位需求，整合并重构教学资源，制作了适应时代要求的新型活页式教材；以“数控加工技术”课程的项目六天宫模型的加工为例，具体说明了课程实施过程。【结果】学生的专业技能与职业素养得到了有效锻炼；教师的专业知识传授、资源整合、组织协调能力大大提升。课堂效果明显，为后续相关专业课程的活页式教材开发提供了借鉴。关键词：行动导向；高职；活页式教材；教材开发与实施中图分类号：G712 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.19.0490 引言职业教育教材作为“三教”改革的重要组成部分，是技术技能人才培养的载体，是学生获取知识、锻炼能力的重要媒介。近年来国家高度重视职业教育教材，提出要建设符合职业教育的新型活页式、工作手册式国家规划教材1。在政策的推动下，新型活页式教材的开发得到了职业院校的重视，但目前仍处于探索阶段，其具体内涵、特征、开发思路及策略还没有官方的明确定义。“数控加工技术”是高职院校数控技术专业的核心课程，其主要任务是让学生会使用机床进行基本技能训练，具备应用数控机床操作的能力，为后续进入工作岗位及获得相应的等级证书打下良好的操作基础。本文以高职院校“数控加工技术”课程为例，探讨了行动导向教育理念下活页式教材开发思路、开发步骤及实践教学情况。1 高职院校活页式教材开发背景1.1 政策宏观导向2019年2月，国务院印发的 国家职业教育改革实施方案（简称“职教20条”）明确提到，建设一大批校企“双元”合作开发的国家规划教材，倡导使用新型活页式、工作手册式教材并配套开发信息化资源。2019年4月，教育部、财政部印发的 关于实施中国特色高水平高职学校和专业建设计划的意见 为职业教育的教材建设提出了具体实施方案和措施。2019年12月，教育部印发了 职业院校教材管理办法，强调“教材要突出职业教育特色，尤其专业教材要充分反映产业最新进展，对接科技发展趋势和市场需求”，明确提出倡导开发活页式、工作手册式新形态教材。可见，职业教育教材建设已成为推动职业教育发展的关键所在2。1.2 社会现状需求职业教育作为与社会经济发展联系最为密切的教育类型，为经济社会的发展提供了有力的人才和智力支撑。新时代的产业经济结构不断升级优化，各行各业对技术技能人才的需求越来越紧迫，进而对职业教育的人才培养方式提出了更高要求3。面对新业态、新行业、新工种、新岗位，职业教育教材作为职业院校人才培养过程中的重要载体，亟需按照职业教育的类型特征如“校企合作，产教融合，岗证赛课”等，秉承先进的生产理念，吸收新技术、新工艺、新规范，熟悉市场发展与用人要求4，对接现代科技发展趋势和市场需求。1.3 学校专业驱动依据人才培养方案，数控技术专业的教学目标主要是培养具备相关专业理论知识、实践操作技能，能够规范操作数控设备，从事机械加工工艺编制与实施、数控编程、质量检验等工作的高素质技术技能型人才。常州刘国钧高等职业技术学校结合常州市的发展规划，应进一步聚焦产业，加大人才引进与培养基金项目：第五期江苏省职业教育教学改革研究课题（ZYB309）作者简介：刘曼（1989），女，安徽宿州人，硕士研究生，讲师，研究方向为数控技术。2023 年 10 月上187Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究力度，提高人才和产业发展的匹配度，尽量满足制造业的服务质量要求。因此，应积极参与企业调研，借鉴工作过程中的系统化课程开发模式与行动导向教学模式，重新梳理活页式教材的建设思路，推动专业设置与产业需求、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程对接，确保能够培养出适应产业发展需要的技术技能型人才5。综上所述，在政策引导下，依据社会现状需求，学校要发展，专业要升级，要使新型人才培养工作落实在教育教学过程中，教材改革是必不可少的。2 活页式教材的开发思路与步骤活页式教材的开发主要分为三个阶段：1）准备阶段。通过对现有“数控加工技术”课程的开设情况及教材现状进行深入研究，从校内、校外、企业、毕业生等角度调研课程开设情况、企业岗位需求、学生对课程的有效评价等，分析教材的现状及存在的问题，明确课程目标。2）开发阶段。在前期调研的基础上，依据典型工作过程、岗位分析，筛选制作职业能力清单，以清单为基础抽象出共性的知识结构，根据职业学生的认知层次对内容进行模块化分类、教学化处理，打造成学习任务。3）优化阶段。“数控加工技术”是数控专业的核心课程，因此在突出知识与技能的基础上，更需要融入思政元素，培养学生的劳动意识、岗位意识、工匠精神等职业素养。活页式教材框架的具体设计思路如图1所示。典型工作过程分析职业能力清单职业能力N职业能力1职业能力2准备阶段.模块1模块2模块3学习任务1学习任务2学习任务3学习任务n.基于职业能力的模块化处理教学化处理活页教材1知识能力素养目标任务驱动评价反馈活页教材2知识能力素养目标任务驱动评价反馈开发阶段优化阶段企业调研学校调研学生调研职业需求分析岗位分析明确课程目标职业特性立德树人信息技术课程思政图1 活页式教材框架设计思路图1活页式教材框架设计思路2.1 贴合生产需要，确定职业能力清单通过深入调研常州地区数控行业的发展及人才需求、岗位需求等，对社会、企业需要什么样的人才，学生毕业面向哪些核心岗位，这些岗位需要具备哪些知识、能力及素质等有了清晰认知。为常州刘国钧高等职业技术学校确定数控技术专业未来的教育发展方向提供了基本依据，有利于学生更清楚现在的市场需求，从而确定今后的发展方向，使学生在今后的工作中更好地服务于企业。从调研结果得出的数控技术职业能力分析表如表1所示。2.2 设定情景，细化学习任务建构主义认为，学习就是内在认知结构与外界客观结构相互作用导致认知结构不断增加或改变的过程。建构的过程是在一定的社会情境中实现的，对于我国职业教育而言，在教学过程中要重视学习环境的设计，贴合的情境、实训环境要有利于学生自主建构知识体系6。针对数控技术理论知识点繁多、技能操作要求高等特点，为调动学生的积极性，可以在前期调研的基础上，依据典型工作过程，以清单为基础，按照工作流程进行排序，抽象出共性的东西，根据认知层次和工作流程的递进关系对内容进行模块化分类，再根据职业学生的特点进行教学化处理，打造成学习任务。“数控加工技术”具体课程内容安排如图2所示。2.3 资源整合，突出活页式教材优势特征活页式教材除了具备教材的属性，还应具备学材的特征7。学生可以利用此教材及相应的信息化资源完成自主学习，达到很好的效果。此外，活页式教材的“活”不仅仅是指组织装订形式的灵活，更代表着模块内容的及时更新与撤换。以职业能力为培养目标，将课程内容划分为可独立进行的教学模块，既能保证知识技能的传递，又可做到与生产岗位精准对接。还可以配合网络课程、微课视频等信息化学习资源辅助学习，并有机融入思政元素，如劳动教育和工匠精神等，以达到立德树人的目的8。动态开发课程内容与教材，采取符合学生认知规律的教材呈现形式，推动课程与教材建设的系统化升级。3 活页式教材的实施策略与成效3.1 实施策略依据人才培养方案，结合职业能力清单，数控技术专业职业教育的目标是培养一线操作人员，因此操作技能教学是重点。利用开发的活页式教材，把1882023 年 10 月上Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究抽象的知识技能化，重构教学内容，以教学化处理后的典型工作任务为载体、以工作过程为导向组织教学活动9。学校导师与企业师傅双主体育人，学生在真实的工作情境中学习，全面模拟岗位实践10，贴近企业生产实际，实现“做中学”和“学中做”，从而获得相应的实践工作能力11。项目实施过程对接企业生产过程，按照工作过程中“资讯计划决策实施 检查 评估”完整的行动方式来组织教学，驱使学生积极主动地参与到学习中来，着重培养学生解决实际问题的能力，同时也培养了其团队协作与沟通、分析决策、知识技能迁移等能力。行动导向教学模式的具体实施策略如图3所示。以“数控加工技术”课程的项目六天宫模型的加工为例，具体说明课程实施过程。1）项目背景：2022年是完成中国空间站建设的决胜之年，又恰逢中国载人航天工程立项实施30周年。以开发设计加工天宫模型组件为载体，为学生科普航天知识，提高其学习兴趣，增加民族自信心，项目本身也承载了数控机床基础知识及基本技能的主要训练任务，是“数控加工技术”课程的核心模块。2）资讯准备：模拟选岗，将学生划分小组，每组分配制图员、工艺设计员、程序编制员、操作加工员、安全质检员等岗位，教师及企业导师向学生明确岗位职责及具体工作任务。网络课程、微课、教学案例、活页式教材及活页式任务订单等通过“线上+线下”的形式下发给学生。小组成员通过自主探究、线上学习、查阅资料等方式明确任务要求，锻炼其自主学习分析能力。3）制定计划：根据加工要求和现有条件，制图员进行零件模型三维设计，绘制工程图；工艺设计员制定详细的核心舱组件的加工工艺路线；程序编制员编写加工程序；各成员通过分析研究确定加工方案；安全质检员负责跟踪记录，以便后续改进完善。不断增强团队合作意识，增强自信心，达到合作共赢的目的。4）做出决策：学生通过演练发现工艺方案制定中的错误，总结更新加工工艺方案，编制加工程序。从拟定的工艺方案中，对比选取最优方案，并确定机床、夹具、工量具等设备。教师予以指导，提升学生勇于创新和追求卓越的质量意识。5）实施加工：各小组根据加工工艺卡片、刀具清单，领取毛坯、刀具、工量具等物品并放置在规定位置。程序编制员根据选定的工艺方案检查核对，把正确的程序输入至机床。操作加工员按照选取的加工方案规范操作机床，装夹工件、对刀、首件试切、完表1数控技术职业能力分析表主要职业岗位主要工作任务需具备的主要职业能力数控机床操作员一般机械零件的加工1.能读懂机械零件图，会测绘机械零部件，并用CAD软件制图2.能看懂机械加工工艺规程文件资料3.能合理选择机械加工方法4.能合理选用金属切削机床，掌握机床基本性能5.能正确选用工装夹具、量具，修磨刀具6.能按照图纸要求加工出合格的机械零件产品7.掌握安全操作规程，能按照文明生产要求工作，养成良好的机械加工操作习惯熟练操作常用数控机床1.熟悉数控机床的常用种类及工艺范围、性能特点2.熟悉数控机床的机械结构及控制方式，能熟练操作相应机械的运动3.会对数控设备进行日常维护保养4.会手工编制一般零件的数控加工程序并试切数控加工工艺员（工艺编程）机械零件的数控加工1.能根据图样进行数控加工工艺分析、编制工艺文件2.能根据复杂零件的加工要求编制、校验、修改数控加工程序3.具备数控车、铣高级工操作技能等级水平CAD/CAM软件应用操作1.熟练应用CAD/CAM软件进行三维建模、工程图纸绘制2.能利用软件自动编程，实施数控加工3.熟练掌握CNC通信接口技术数控设备管理员数控设备管理与维护1.熟悉生产一线设备的管理规范与制度2.会计划、组织、实施数控设备的一般保养维护工作3.会简单检测常用数控设备的主要精度指标4.熟悉数控机床的电气控制原理及电气控制一般常识数控加工产品质量检验员产品质量检验与控制1.熟悉现代企业质量管理与认证体系2.能运用质量管理知识组织生产3.能分析诊断数控加工产品的一般质量问题4.能对改善提高产品质量提出合理建议2023 年 10 月上189Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究成零件加工。在加工过程中，安全质检员进行过程监控与必要的检测，保证安全有效加工。加工完成后，操作员清扫并维护保养机床，安全质检员再进行最终的质量检测。教师在旁监督，培养学生安全规范操作的职业素养和不怕吃苦的劳动精神。资讯计划决策实施检查评价按职业要求对实施过程进行核对把最优计划付诸实践根据资讯规划步骤搜集相关学习、定理知识目标阶段性结果比较和评估比较选择最优计划图3行动导向教学模式6）检查分析：根据检测结果，分析零件质量，进行问题诊断。总结加工中遇到的问题、重点、难点并一起探讨解决问题的方案。汇总整理零件图纸、加工过程卡、加工工序卡、刀具清单、质量检测报告、过程记录及加工好的工件，入库归入档案。培养学生爱岗敬业、精益求精的工匠精神。7）多元评价：学生总结、填写工作日志，归纳整理，为下一任务打好基础。小组代表汇报加工成果，分享影响加工质量的要因诊断结果，评出最优小组。小组成员从团队能力、工作能力、整洁能力、沟通能力等维度进行自评与互评，共同完成评价表。教师及企业导师总结点评，根据学生的个人成长记录做出评价，使学生不断反思，提升自身素养。3.2 实施成效每一组模型组件都包括：活页式教材、任务工单、工序卡片、工作评价、工作日志、三维造型、加工成品展示等资料信息，学生可以反复查阅，为后续任务打下基础。通过教师访谈、学生问卷调查、学生知识检测等手段检验活页式教材的教学效果，结果表明：学生的专业技能与职业素养得到了有效锻炼；教师的专业知识传授、资源整合、组织协调能力大大提升，课堂效果明显。4 结语以“数控加工技术”课程为例，探讨了活页式教材的开发思路与步骤，通过行业企业调研确定实际需求，打造职业能力清单；依据清单，结合企业经典案例与企业岗位需求，整合并重构教学资源，制作适应图2“数控加工技术”课程内容安排1902023 年 10 月上Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究（上接第143页）时代要求的新型活页式教材；将活页式教材按照工作过程中的“资讯计划决策实施检查评价”完整的行动路径应用于课堂教学中；通过访谈、问卷或测试的形式了解新教材的教学效果，不断完善教材。本研究为后续相关专业课程的活页式教材开发提供了借鉴。参考文献：1 徐国庆.“活页式、手册式教材”概念辨析与应用开发J.当代职业教育，2022(2)：4-9.2 王姣姣，杜慧起.产教融合背景下职业教育新形态教材开发研究J.教育与职业，2022(6)：109-112.3 丁九峰.浅谈产教融合背景下新型活页式教材的开发：以中职数控铣削编程与操作课程为例J.职业，2022(5)：76-78.4 黄晓明.基于工作过程的活页式教材的开发：以“注塑模具设计”课程为例J.科技风，2022(2)：11-13.5 夏冬英.以活页式教材为载体的项目教学模式探究：以中职商品信息采集课程为例J.科技视界，2022(4)：158-160.6 佘阳梓，余凡.高等职业教育活页式教材的开发流程研究J.职教论坛，2021，37(11)：75-80.7 王玉静，刘丽，闫智勇.职业教育活页式教材开发研究J.教育与职业，2021(22)：69-75.8 王健.疫情危机下的教师角色、行为与素养J.教师教育研究，2020，32(2)：27-31.9 姜大源.工作过程系统化课程的结构逻辑J.教育与职业，2017(13)：5-12.10 杨永，黄山山.基于行动导向的中职教学实践研究J.职业教育（下旬刊），2022，21(7)：91-96.11 容康明，徐国锋.基于行动导向教学的高职数控实训教学实践J.职业教育（中旬刊），2021，20(2)：65-67.器，由传送和分拣两大硬件机构组成，包含视觉控制器、变频器、编码器、电磁阀组、触摸屏等设备。分拣系统的软件部分由主程序、通信程序、高速计数器程序、分拣控制程序等组成。本系统能够识别物料颜色，通过简单修改PLC程序或者视觉软件程序，改变识别分拣的颜色；此外，通过修改视觉程序还能识别出物料形状。应用物料视觉分拣系统，有利于改变传统的生产模式，提高生产效率，节约生产成本，经济效益显著。因此，大规模的现代化自动化物料传送与分拣，符合时代的发展趋势，值得广泛推广10。参考文献：1 吴浩.变频器与PLC的通讯控制原理及应用分析J.科技创新与应用，2016(35)：122.2 许亮，青云隆.PLC技术在电气设备自动化控制中的应用J.赤子（上中旬），2017(6)：277.3 王凤娟.基于PLC控制的物件识别与分拣系统设计与实现J.电器工业，2022(11)：68-71.4 杨利，谢永超.基于PLC和机器视觉的工件自动分拣系统设计J.工业仪表与自动化装置，2022(1)：48-51.5 王晓莲.基于工业机器人控制的物料视觉分拣系统的研究与设计J.电子制作，2023，31(3)：23-26.6 袁苑，谢凯.基于机器视觉的智能物料分拣系统设计J.工业控制计算机，2022，35(7)：44-45+48.7 王春峰，段向军，贺道坤，等.可编程控制器应用技术项目式教程（西门子S7-1200）M.北京：电子工业出版社，2019.8 张卫芬，汤文成.基于机器视觉的物料自动分拣系统研究J.组合机床与自动化加工技术，2019(6)：34-37.9 凌双明.智能视觉检测系统在物料分拣中的应用研究J.山西电子技术，2022(3)：77-80.10 王光祥.基于触摸屏和PLC的物料智能分拣控制系统设计J.集成电路应用，2021，38(12)：26-28.版权声明为扩大本刊及作者知识信息交流渠道，加强知识信息推广力度，本刊已许可 JST 日本科学技术振兴机构数据库（日）（2022）、中国知网、万方数据、维普资讯、超星域出版及其系列数据库产品中，以数字化方式复制、汇编、发行、信息网络传播本刊全文。该著作权使用费及相关稿酬，本刊均用作为作者文章发表、出版、推广交流（含信息网络）以及赠送样刊之用途，即不再另行向作者支付。凡作者向本刊提交文章发表之行为即视为同意我社上述声明。南方农机杂志社