“電梯零部件設計”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

為了提高教育教學(xué)質(zhì)量，培養高素質(zhì)技能型人才，針對高職電梯類(lèi)專(zhuān)業(yè)教育的特點(diǎn)，堅持以學(xué)生能力為本位的課程觀(guān)和以工作過(guò)程為導向的教學(xué)觀(guān)，對“電梯零部件設計”課程開(kāi)展教學(xué)改革與實(shí)踐，探索出以能力為目標、學(xué)生為主體、項目化教學(xué)、任務(wù)驅動(dòng)訓練強化知識技能的課程教學(xué)模式。
一、課程教學(xué)改革的背景與思路
傳統的“電梯零部件設計”課程，要求學(xué)生掌握常見(jiàn)機構的運動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析計算方法，教學(xué)內容主要是機器及零部件材料的選用和受力計算，采取課程設計集中訓練的教學(xué)方式。對高職學(xué)生來(lái)說(shuō)，存在純理論性課程內容相對比較枯燥，學(xué)生難理解、學(xué)習效果差，課程設計題目以“減速器設計”為主，知識應用難以訓練學(xué)生的職業(yè)能力，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節與專(zhuān)業(yè)性工作脫離，教學(xué)手段落后，對學(xué)生學(xué)習成績(jì)的評定方法過(guò)于單一等問(wèn)題。
通過(guò)到行業(yè)企業(yè)調研，分析電梯工程技術(shù)從業(yè)人員工作崗位及工作內容，針對從事電梯行業(yè)的設計、制造、安裝、維修保養及工程技術(shù)管理和檢測崗位人員的職業(yè)特點(diǎn)，將課程定位為以電梯工程技術(shù)零部件設計員職業(yè)能力提升為核心。確定本課程的教學(xué)目標為掌握通用零件和常用機構的設計技能，初步具有選用、分析和設計常用零件和簡(jiǎn)單傳動(dòng)裝置的職業(yè)能力，突出課程的職業(yè)性。在原機械設計、機械零件、機械原理課程內容的基礎上整合機械制圖、工程材料、工程力學(xué)和電梯原理的部分相關(guān)知識作為新的“電梯零部件設計”課程，把“電梯零部件設計”課程作為電梯類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的技術(shù)基礎課，使學(xué)生掌握通用零件和常用機構的基本知識和理論，具備機械設計的技能，為學(xué)生將來(lái)從事電梯部件設計員的工作奠定基礎。
課程改革的思路是采取項目化教學(xué)、任務(wù)驅動(dòng)、情境設計的教學(xué)方法，以行動(dòng)為導向組織教學(xué)，課程設計體現“與專(zhuān)業(yè)結合，為崗位服務(wù)”。教學(xué)內容項目化、模塊化，將整個(gè)課程作為一個(gè)大的項目，課程分為若干任務(wù)，每一任務(wù)又由若干個(gè)單元構成，采用工作過(guò)程考核的方法評定學(xué)生的成績(jì)，重視學(xué)生學(xué)習過(guò)程中的表現。


表1 “電梯零部件設計” 課程整體教學(xué)設計方案
二、課程教學(xué)改革的實(shí)施
1.采取項目化教學(xué)設計，課程內容以任務(wù)驅動(dòng)的方式進(jìn)行解構和重構
電梯部件設計員的工作內容包括電梯井道圖紙的繪制、電梯零部件技術(shù)條件的擬訂和設計選型、電梯零件的標準化管理、電梯非標零件設計等，課程組按照綜合性、實(shí)用性、層次性的選題原則，與企業(yè)技術(shù)人員共同研討，終將企業(yè)真實(shí)工作項目“雜物電梯曳引機設計項目”挑選為課程主題。解構課程知識體系，將“雜物電梯曳引機設計項目”作為課程主線(xiàn)，把課程知識點(diǎn)分解，融入項目的各個(gè)環(huán)節中，終讓學(xué)生在設計完成整個(gè)項目時(shí)掌握解決項目各種問(wèn)題所應用到的知識。同時(shí)教師通過(guò)對問(wèn)題的深化和擴充，進(jìn)一步強化學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識與技能，從而達到培養和提升學(xué)生職業(yè)能力的目的。
課程組按照典型性、覆蓋性、有效性及趣味性等原則將整個(gè)課程分成電梯井道布置圖的分析與繪制、曳引機動(dòng)力系統及其軸系零部件的拆裝與分析設計、曳引機減速器的分析與設計、曳引輪和制動(dòng)輪的設計、制動(dòng)器及機座的設計5個(gè)任務(wù)，課程整體教學(xué)設計方案如表1所示。這5個(gè)設計任務(wù)充分凝聚了組成機器的框架支撐系統、動(dòng)力系統、傳動(dòng)系統、執行系統和操作控制系統知識的重構，可以使學(xué)生掌握標準機械零部件的工作原理、類(lèi)型、特點(diǎn)、結構、標準、選用方法，掌握電梯常見(jiàn)機構的工作原理、類(lèi)型、特點(diǎn)及三維繪圖的基本方法，掌握電梯常用傳動(dòng)機構的主要參數、設計準則、裝配形式，掌握部分電梯零部件結構的設計方法。具有使用設計軟件繪出零部件圖的能力，運用手冊、標準、規范、設計軟件等技術(shù)資料設計和選用傳動(dòng)機構、標準零部件的能力，運用機械系統設計的
基礎知識分析與設計電梯常用機構和簡(jiǎn)單傳動(dòng)裝置的能力，根據使用要求、制造工藝、安裝維護、經(jīng)濟和安全等問(wèn)題對電梯零部件進(jìn)行結構設計的能力。讓學(xué)生在具備崗位所需知識的同時(shí)，也能培養其社會(huì )能力和綜合職業(yè)素質(zhì)。
在任務(wù)實(shí)施過(guò)程中，教師以指導為主、講解為輔，學(xué)生是主體，新知識隱含于任務(wù)中，學(xué)生在明確的任務(wù)驅動(dòng)下動(dòng)手完成工作任務(wù)，自主地學(xué)習和應用知識，師生共同解決設計工作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，實(shí)現培養學(xué)生職業(yè)能力的教學(xué)目標。將項目式教學(xué)方法應用于“電梯零部件設計”課程，能夠實(shí)現理論知識同實(shí)際工程應用的有機結合，使學(xué)生的設計分析能力、工程計算能力和實(shí)踐動(dòng)手能力得到培養。實(shí)踐證明，所選項目能培養和促進(jìn)學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力、專(zhuān)業(yè)思想，激發(fā)學(xué)生的興趣，提升教學(xué)質(zhì)量。

圖1 電梯部件設計員的典型工作過(guò)程
2.課程教學(xué)過(guò)程的情境設計
任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)單元設計中的情境設計是基本、重要的教學(xué)環(huán)節。首先，通過(guò)企業(yè)調研明確電梯企業(yè)工程設計部門(mén)的組織結構、電梯部件設計員的工作過(guò)程及工作內容，電梯部件設計員的典型工作過(guò)程如圖1所示。其次，依據“雜物電梯曳引機設計項目”編寫(xiě)相應的教材、課件、教案及作業(yè)練習文本，形成任務(wù)書(shū)、工作頁(yè)等學(xué)習材料。后，以典型工作過(guò)程為載體來(lái)設計教學(xué)過(guò)程的學(xué)習情境，進(jìn)而實(shí)施任務(wù)驅動(dòng)式教學(xué)。
情境式教學(xué)的具體實(shí)施過(guò)程可分為任務(wù)分析與分工、制定設計方案、主要零部件選型、主要零部件設計分析和計算、繪制零件圖及裝配圖、制定零部件明細表、編寫(xiě)技術(shù)說(shuō)明書(shū)及制定清單、任務(wù)考核8個(gè)步驟。首先，教師將班級學(xué)生分成若干小組，分組可依學(xué)生特質(zhì)分組，即按照特長(cháng)、學(xué)習水平或學(xué)生宿舍，合理搭配優(yōu)等生和學(xué)習困難學(xué)生，學(xué)習小組共同探討出現的問(wèn)題和困難，提高學(xué)生的合作意識。然后教師下達工作任務(wù)，明確任務(wù)的目標、內容、要求及所涉理論知識點(diǎn)，讓學(xué)生做好預習準備。接下來(lái)，教師與組長(cháng)根據實(shí)際需要，以角色定位的方式確定組內每個(gè)成員所擔負的工作，靈活地創(chuàng )設學(xué)習情境，讓學(xué)生模擬工作情境時(shí)切身融入工作任務(wù)中，領(lǐng)悟工作流程、工作對象、工作步驟、工作要求、工作方式和行為規范完成在特定情境中所扮演的角色，使學(xué)生主動(dòng)參與到課堂教學(xué)之中。
學(xué)生按照擔當的項目負責人、繪圖員、資料管理員、客戶(hù)等角色各司其職，以小組為單位制定設計方案，完成零部件選型分析和設計計算，然后繪制零件圖及裝配圖，后制定零部件明細表、編寫(xiě)技術(shù)說(shuō)明書(shū)及制定清單完成具體設計任務(wù)。
在教學(xué)過(guò)程中，教師也可同時(shí)采用多種教學(xué)方法相結合的方式組織和介入到學(xué)生的工作過(guò)程之中，提高教學(xué)活力，推動(dòng)教學(xué)進(jìn)程，掌握學(xué)生的學(xué)習狀況與水平，如應用案例式教學(xué)即時(shí)地介入課堂解決設計過(guò)程中學(xué)生普遍出現的問(wèn)題，充分發(fā)揮師生的智慧來(lái)解決問(wèn)題。通過(guò)對比法和研討法組織課堂討論和交流，學(xué)生間的交流與合作可以增加學(xué)習投入的精力，介紹自己的觀(guān)點(diǎn)并回應別人的見(jiàn)解可以加深對問(wèn)題的理解，使思維變得更敏銳。在師生互動(dòng)的學(xué)習氛圍中，每組學(xué)生在發(fā)揮本組潛能的同時(shí)也吸取了其他組的智慧，使班級共同學(xué)習、共同提高。
3.課程多維考核評價(jià)體系
課程采取過(guò)程考核的方式，使評價(jià)主體多元化、評價(jià)內容多樣化。評價(jià)主體多元化包括教師、學(xué)生自己、小組及社會(huì )評價(jià)，考核學(xué)生項目完成過(guò)程中的表現；評價(jià)內容多樣化包含操作的規范性、職業(yè)性，項目組的認知程度，小組團隊配合的認可度、稱(chēng)職程度。
課程考核評價(jià)緊緊圍繞讓學(xué)生掌握通用零件和常用機構的設計技能，初步具有選用、分析和設計常用零件和簡(jiǎn)單傳動(dòng)裝置的職業(yè)能力為目標，依托學(xué)習情境中形成學(xué)習團隊及擔當角色的表現、任務(wù)書(shū)、工作頁(yè)和相應的多媒體實(shí)訓教學(xué)機房等實(shí)施，根據使用要求、制造工藝、安裝維護、經(jīng)濟和安全等問(wèn)題，按照“雜物電梯曳引機設計項目”設計作品質(zhì)量進(jìn)行課程評價(jià)。結合教師評價(jià)、小組自評與互評、組內評價(jià)及企業(yè)評價(jià)的課程過(guò)程考核，具體方式如下：平時(shí)成績(jì)占30％，按學(xué)習情境的工作態(tài)度，即每個(gè)學(xué)生的出勤率、工作頁(yè)（設計說(shuō)明書(shū)）、討論發(fā)言（參與意識、合作精神、探究能力、分析問(wèn)題思路）、課堂演示和表現出來(lái)的職業(yè)道德進(jìn)行評分；5個(gè)學(xué)習工作任務(wù)占30%，按工作任務(wù)作品質(zhì)量、理論知識測驗（無(wú)紙化的考試模式）及現場(chǎng)演示答辯進(jìn)行評分；項目的綜合評定占40%，根據學(xué)生應掌握的知識、技能水平及終作品質(zhì)量來(lái)評價(jià)。
通過(guò)教學(xué)內容、教學(xué)方法的改革創(chuàng )新與實(shí)踐，探索出以項目化教學(xué)為根本、以任務(wù)驅動(dòng)教學(xué)為主線(xiàn)、以情境式教學(xué)為抓手、以過(guò)程考核為成績(jì)評定方式的課程教學(xué)新模式，這種教學(xué)模式突出了學(xué)生的學(xué)習主體地位，實(shí)現了課程服務(wù)于學(xué)生知識應用與職業(yè)能力提升的課程目標。

圖2 學(xué)生課程項目作品選
三、課程教學(xué)改革的實(shí)施效果
項目化教學(xué)時(shí)，教師要充分了解學(xué)生的學(xué)習情況，進(jìn)行合理分組。高職生入學(xué)時(shí)基礎不一，合理的分組能使學(xué)生跟上課程教學(xué)的進(jìn)度，否則知識接受能力好的學(xué)生不能夠*發(fā)揮自己的水平，掌握知識水平較低的學(xué)生不能完成設計。通過(guò)師生共同努力，學(xué)生順利完成了“雜物電梯曳引機設計項目”，圖2為學(xué)生完成的課程項目設計作品。
通過(guò)課改課的實(shí)施，日常教學(xué)就像師傅帶徒弟，師生關(guān)系融洽，教師課前很辛苦，需要做大量的準備工作，撰寫(xiě)大批教學(xué)文檔，課間較輕松，主要以引導點(diǎn)評和講解處理學(xué)生設計問(wèn)題為主，進(jìn)行必要的操作示范，課后對學(xué)生的學(xué)習狀況進(jìn)行跟進(jìn)檢查與評定，而學(xué)生感觸深的是課前要準備、課間較辛苦、課后也沒(méi)閑著(zhù)，總覺(jué)得忙不過(guò)來(lái)，但確實(shí)學(xué)到了東西。
通過(guò)與電梯生產(chǎn)企業(yè)合作，設立獎學(xué)金項目，提高學(xué)生對課程設計的興趣，將完成課程設計項目作為學(xué)生展示動(dòng)手能力、創(chuàng )新能力的一個(gè)平臺，把設計小組的項目作品作為一種*，引導其他學(xué)生做好課程設計，同時(shí)也作為學(xué)生參加機械創(chuàng )新設計大賽的一種選拔方式。學(xué)生學(xué)習的興趣高了，投入的精力就越多，課程教學(xué)效果更明顯，技能水平就能得到提升，如學(xué)生參加大學(xué)生機械創(chuàng )新大賽榮獲的多項獎勵就是好證明。課程教學(xué)內容及方法的改革能更好地將職業(yè)院校的學(xué)生培養成專(zhuān)業(yè)基礎知識扎實(shí)、實(shí)踐能力強、具備較強動(dòng)手能力的技能型人才。
項目化教學(xué)改革在提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，也提高了學(xué)生的機械設計能力和創(chuàng )新能力，對培養電梯類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的職業(yè)能力起著(zhù)重要的作用。本課程開(kāi)展的工學(xué)結合、以學(xué)生為中心的項目化教學(xué)的課程教學(xué)模式不僅適用于電梯類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程，同時(shí)也可為工科其他專(zhuān)業(yè)課程所借鑒，項目化教學(xué)改革的成果為培養學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識、工作能力和綜合職業(yè)素質(zhì)起到了較好的示范作用。