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新高职专业目录视域下制造类专业工程图学课程模块化重构路径探索
摘要:应对《职业教育专业目录(2021 年)》的实施为制造类专业带来的数字化与智能化转型需求,解决传统工程图学课程在教学目标、内容诊断与评价上的系统性滞后问题。本研究采用现状分析、问题诊断与系统构建的方法,首先剖析了传统课程与产业需求的四大脱节点,进而构建了一条以“模块化重构”为核心,融合教学创新与评价改革的综合性改革路径。提出由“基础通用、专业定向、技术进阶、综合实践”四大模块构成的课程体系,并设计了与之配套的“项目引领、虚实结合”教学模式及多元评价方案。通过教学实践验证,能有效提升学生的数字化设计能力与工程素养,为高职制造类专业的课程改革提供了系统性的、可操作的解决方案,对培养适应智能制造要求的高素质技术技能人才具有重要实践意义。
关键词:新高职专业目录;工程图学;课程改革;模块化课程;路径探索
随着工业 4.0 时代的到来与我国“制造强国”战略的深入推进,制造业正经历以智能制造为核心的深刻变革。为主动适应这一变革,教育部于 2021 年颁布了新版《职业教育专业目录》,其核心导向在于强化职业教育的类型特征,推动专业设置与产业需求精准对接,并对传统制造类专业进行了全面的数字化改造与升级。在此背景下,作为制造类专业人才能力基石的“工程图学”课程,其教学改革已成为一项紧迫而关键的课题。
工程图学素有“工程师语言”之称,其教学成效直接关系到学生后续专业课程的学习与未来职业发展的高度。然而,当前多数高职院校的工程图学教学仍深受传统学科体系影响,存在显著路径依赖,与新时代人才培养要求形成多重“断层”:一是在目标上,仍侧重于“读图绘图”的工具性职能,未能确立“产品数字化定义与信息协同”的战略性定位;二是在内容上,以二维图样为中心,与基于三维模型的设计制造一体化主流技术严重脱节;三是在路径上,“先理论后实践、先二维后三维”的线性模式违背了从直观到抽象的认知规律;四是在评价上,单一的笔试考核无法有效衡量学生的空间思维、创新设计与工程素养等综合能力。
尽管已有学者从不同角度提出改革思路,如工作过程系统化理念,以及在教学中引入三维 CAD 技术等,但多数研究侧重于某一局部环节的改进,缺乏在新目录视域下,对工程图学课程进行从理念到实施、从内容到评价的系统性改革路径的顶层设计与实践探索。鉴于此,本研究旨在系统诊断传统课程的核心困境,并构建一条目标明确、环节相扣、可复制推广的综合性改革路径,以期为高职院校制造类专业的课程改革与内涵建设提供理论参考与实践范式。
一、现状审视:工程图学课程与新时代需求的脱节点分析
1. 教学目标与岗位能力的结构性错位
对新目录下制造类专业的岗位能力分析表明,毕业生需具备三维数字化产品定义能力、跨学科图样识读能力与基于数字模型的协同能力。反观传统课程目标,仍固守于画法几何的理论深度与仪器绘图的技能娴熟度,对“三维模型作为唯一产品数据源”的现代工程实践回应不足,导致人才培养规格与岗位实际需求产生根本性偏差。
2.教学内容与技术发展的时代性脱节
在技术层面,产品设计与制造已进入“模型驱动”时代。然而,课程内容体系更新缓慢,表现为:(1)二维与三维割裂,三维CAD 教学常作为独立环节,未能与投影理论、制图标准等内容深度融合,形成“两张皮”现象;(2)标准更新滞后,对技术制图简化表示法等新国标融入不足,对MBD、三维标注(PMI)等前沿标准涉及甚少;(3)知识结构单一,缺乏对跨学科工程图样的基础识读内容,无法满足智能装备运维与集成岗位的复合型要求。
3. 教学路径与学生认知的心理性悖离
认知心理学研究表明,人类对空间结构的理解天然始于三维实体。传统教学路径强制学生先接受抽象的二维投影规则,再进行困难的三维空间想象,这是一条“逆向”的认知路径。这种悖离不仅是导致学生普遍畏难、学习效能低下的主要原因,更在根本上扼杀了其创新设计思维的早期萌芽。
4. 评价体系与综合素养的过程性偏离
现有评价体系存在“三重三轻”的弊端:重知识轻能力、重结果轻过程、重个人轻团队。一份侧重于理论记忆和规范复现的笔试试卷,无法有效评估学生操作软件的熟练度、解决复杂工程图样问题的策略性,以及在项目团队中的沟通协作素养,从而使教学导向发生扭曲。
二、改革核心路径:模块化课程体系的系统重构
针对上述脱节点,本研究提出以“能力本位、数字赋能、产教融合”为核心理念,对课程进行模块化系统重构,构建“四阶递进”式课程体系。
1. 基础通用模块:奠定数字化基础能力此模块目标是建立空间概念,掌握制图核心规范,熟练运用三维软件进行基础建模与出图。彻底打破学科壁垒,实行“二三维并行”教学。将画法几何点、线、面、基本体的教学内容与三维软件的草图绘制、特征建模功能一一对应、同步进行。强调机械制图在三维软件环境中的实现方法,使学生理解二维图纸是三维模型的派生视图,而非最终目的。
2. 专业方向模块:实现与岗位的精准对接
此模块针对不同专业岗位的特殊需求,深化图样识读与表达技能。设立多个可选修的方向性子模块,深入讲解典型零件(轴、盘、箱体)的表达、尺寸标注与技术要求,以及部件装配图。此模块支持学生根据专业方向按需选择,实现个性化培养。
3. 技术进阶模块:赋能未来技术适应力
作为选修或提高模块,内容包括:(1)高级三维建模(复杂曲面、自顶向下设计);(2)基于模型的定义(MBD),学习在三维模型中直接标注产品制造信息(PMI);(3)数字化仿真基础(运动仿真、简单应力分析)。此模块是培养应对复杂设计和适应先进制造模式的能力。旨在拓宽学生技术视野,提升其岗位迁移能力。
4. 综合实践模块:促进能力融合与成果输出
该模块模拟真实工作流程,整合所有学习成果,培养项目管理与团队协作能力,是检验和升华前序学习成果的关键环节。以来自企业或经教学化改造的典型项目为载体,学生以小组形式,完整经历“概念设计→详细建模→虚拟装配→工程图/MBD 标注→编制设计文档”的全流程。
三、支撑路径:教学与评价的协同创新
1. 教学创新路径:推行“项目引领、虚实结合”的混合式教学模式
为确保模块化课程的有效实施,教学方式必须同步改革。本研究设计并实践了”项目引领、虚实结合”的混合式教学模式。首先,采用项目化组织方式,将各模块知识点解构并融入一系列递进的工作任务中,使学生在完成具体项目的过程中学习并应用知识。其次,实施混合式教学,利用在线课程平台将理论知识点、操作演示视频等资源线上化,供学生课前自主学习;线下课堂时间则聚焦于项目指导、协作探究、难点突破与方案优化,实现课堂翻转。最后,推进虚实结合实训,将学生设计的数字模型通过 3D 打印机转化为实体原型,或利用 VR/AR 技术进行沉浸式体验,打通数字世界与物理世界的界限,深化理解并激发学习兴趣。
2. 评价改革路径:为全面反映学生的学习成效,建立了覆盖全学习周期的多元评价模型。过程性评价占总评 60%-70% ,包括:线上学习数据(10%)、各模块单元任务的作品质量( 30% )、课堂表现与团队贡献(20%),旨在引导并激励学生的学习过程。终结性评价占总评 30%-40% ,完全基于”综合实践模块”的成果,从设计合理性、模型质量、图纸规范性、技术文档及答辩表现等方面进行综合评定,并可引入企业导师进行第三方评价。
四、实践保障与初步成效
1. 保障机制建设
改革路径的落地需要强有力的支撑条件。在师资队伍建设方面,通过实施”教师企业轮训计划”和组建由校内教师与企业导师构成的”结构化教学团队”,打造具备先进理念与实战经验的”双师型”教学创新团队。在教学资源建设方面,开发与模块化课程配套的活页式、工作手册式教材,并建设集微课、案例库、标准库、虚拟仿真于一体的数字化教学资源库。在实践环境改造方面,将传统制图室与机房升级为集理论研讨、数字化设计、快速原型制造与 VR/AR 体验于一体的”工程图学与数字化创新工坊”。
2. 初步实践成效
在参与试点的班级中,该改革路径已显现出积极效果。首先,学生学习主动性及满意度显著提升,模块化的选择权与项目化的学习方式增强了学习的内生动力。其次,学生数字化设计与工程应用能力得到实质性增强,在三维建模、复杂图样识读及综合项目实践中的表现优于往届学生。最后,与后续专业课程的衔接更为顺畅,后续专业课教师普遍反映学生”带得动、上手快”,专业学习基础更为扎实。
五、结论与展望
本研究在新高职专业目录的视域下,系统构建了一条以模块化课程体系重构为核心、教学与评价协同创新的工程图学课程改革路径。该路径不仅提供了课程内容的更新方案,更构建了一个以学生为中心、以能力生成为目标的教学生态系统。实践初步证明,该路径能有效弥合传统课程与产业需求间的鸿沟,提升人才培养的针对性与适应性。未来的研究与实践将聚焦于三个方向的深化:一是与“1+X”证书制度深度融通,实现课证互认;二是进一步深化产教融合,构建基于企业真实项目的动态教学资源库;三是探索人工智能技术在图学教学中的应用,实现个性化学习与智能评价,持续推动课程改革的深化与创新。
作者简介:陈硕,女,研究生,工程师,从事施工管理等工作
课题项目:湖南省职业院校教育教学改革研究项目新高职专业目录背景下制造类专业群工程图学能力培养的模块化课程体系研究与实践(ZJGB2022790)
京公网安备 11011302003690号