山西省职业教育教学改革与实践研究项目申报书中职数控技术应用专业《数控车削编程—以《数控车削编程与加工》为例——李丛俭

山西省职业教育教学改革与实践研究项目申报书中职数控技术应用专业《数控车削编程—以《数控车削编程与加工》为例——李丛俭

附件 4

编号

山西省职业教育教学改革与实践研究项目

申 报 书

项 目 名 称:中职数控技术应用专业《数控车削编程与加工》活页式教材建设

项 目主持人:李丛俭

学 校 名 称:华北机电学校

通 讯 地 址:长治市延安中路439号

联 系 电 话: 152*****699_

填 表 日 期:20236

山 西 省 教 育 厅 制

二 〇 年 月


一、简表

项目简况

项目名称

中职数控技术应用专业《数控车削编程与加工》活页式教材建设研究

项目类别

¨1.指令性项目

¨2.重点项目

t3.一般项目

选题方向

C08-职业学校教材建设研究

项目实施起止时间

2023年 7月 至 2024年 12月

项目第一完成人

李丛俭

性别

民族

出生年月

1970.09

教师系列专业技术职务

高级讲师

第一学历/学校名称

中专/长治机电工业学校

其他专业技术职务

最终学位/学校名称

本科/华北工学院

教学工作简历

程 名 称

授课对象

年学时

所 在 单 位

2002-2011

数控车床操作实训

数控技术应用专业学生

240

华北机电学校

2012-2016

数控车床编程操作、机械制图

数控技术应用专业学生

360

华北机电学校

2017-2020

数控车床编程与操作、数控铣床编程与操作

数控技术应用专业学生

370

华北机电学校

2021-2023

数控车床编程与操作、机械制图

数控技术应用专业学生

370

华北机电学校

教学 改革和科学 研究 工作 简历

项 目

名 称

获 奖 情

2016年

主持编写《数控车削技能训练》校本教材

使用中

2017年

专利名称:一种新型田园起垄机

2023年

论文:模块化参数编程在生产中的应用

项目组

总人数

高级职务

中级职务

初级职务

博士

硕士

兼职教师

企业人员

参加单位数

4

3

1

0

0

2

0

1

1

主要成员

性别

出生年月

专 业

技术职务

工 作 单 位

项目中的分工

郭 军

1972.08

高级讲师

华北机电学校

总体设计统筹管理

黄 红

1975.10

高级讲师

华北机电学校

收集资料整理归类

程忠宝

1976.11

讲师

华北机电学校

相关材料编写

王 胜

1995.6

数控车技师

山西航天清华装备有限责任公司

收集典型工作任务


二、项目立项依据 (限 3000 字)

1.项目研究背景及意义

2019年国务院颁发的《国家职业教育改革实施方案》,对职业教育有关教材建设提出具体要求:即建设开发校企合作的“双元”教材,倡导活页式、工作手册式新形态教材的开发和使用;特别强调专业教材要及时吸收行业发展的新知识,新技术,新工艺,要随着信息技术的发展和产业升级及时动态更新等。2021年,国务院颁布了《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》,提出职业院校继续深化教学改革,创新教学模式与方法,强化教材建设,坚持立德树人,德技并修,推动思政教育与技能培养相融合,提高职业教育办学质量。

目前,职业教育的发展处于提质培优,改革攻坚的关键期,“三教”改革迫在眉睫,而教材作为教学内容的主要载体,学生学习的重要媒介被推为深化职业教育改革的首要突破口,活页式、工作手册式新形态教材的开发和建设正在兴起。本人作为从业三十年的一线教师,希望以项目为抓手,将前期已完成建设的教材在使用中的不足,以及如何让教材更好地服务于提升学生综合职业素质和职业行动能力的思考,融入到本课程活页式教材的建设中,充分发挥“活页式教材”“活”的特点,将教材建设成在内容编排上让教师有更大的教学设计空间,用得顺手;在装订形式、页面排版、美学设计和内容构成上更符合数字时代学生的口味偏好,乐于打开;活页式教材即插即撤更符合能及时更新行业技术的新进展新要求,让教学活动更贴合岗位需求,让学生得到的技能训练紧跟企业需求,真正体现职业教育的类型特点。

2.国内外研究现状分析 (附参考文献)

德国“双元制”职教模式是通过以企业为主导的校企合作形式,以能力为导向为企业培养适应性强、素质高的技术工人和服务人员。其教材体系涵盖职业学校理论教材和企业实训教材,随学习地点的切换所使用的教材内容与形式分别偏重理论、实训,但均有教学资源一体化的特点。

我国在《国家职业教育改革实施方案》中,针对教材改革提出的目标是:“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”;同一时期,教育部办公厅发布的《教育部办公厅关于全面推进现代学徒制工作的通知》中同样提出:“发挥校企双方的场所、设备、人员优势,共同开发一批新型活页式、工作手册式教材并配套信息化资源,及时吸纳新技术、新工艺、新规范和典型生产案例,形成共建共享的教学资源体系”。系列重大政策的连续出台标志着国家对教材的重视程度进入到了前所未有的历史高度。

近两年,新型活页式、工作手册式教材的编写模式开始应用于职业教育的教材中,其优势也逐渐体现出来。但很多教材在设计理念上,教材的职教特色不显著,缺乏职业性、实践性,没有体现职教的特色;并且,适用于中职教学的活页教材可选择性很小,所以该种教材在中职学校应用度较低;加之教师和学生对于新型活页式教材的认识比较肤浅,只局限在教材是活页装订形式,对于使用活页式教材的真正优势不够清楚。

中职学校有关活页式教材的研究和开发仍处于探索起步阶段,未能形成固有的开发模式。目前,有关中职校活页式教材的开发研究文献较少,中职学校教师对于活页式教材的开发及使用都处于迷茫状态,需要有针对性的研究工作,以保证开发出的活页式教材真正发挥教育教学之优势,从而能够得到广泛应用。

参考文献:

[1] 谢莉花;彭程.德国“双元制”职业教育教材建设的特点及启示,职教发展研究,2022(4):34-37

[2] 石东也.活页式教材的设计与应用探索[J].创新创业理论研究与实践,2021(16):28-31

[3] 曾文英.基于项目化的新型活页式和工作手册式教材设计[J].计算机教育,2022(2):109-113

[4] 黄河;杨明鄂;旷庆祥.职业教育“新型活页式教材”的内涵及建设路径[J].教育与职业,2021(2):99-103


三、项目研究基础

1.已进行过的相关研究及成果

2011年,我主持了校本教材《数控车削技能训练》的编写工作,并于2014年投入使用至今。

1.1.编写校本教材原因

2005年,我校国家级数控培训基地建成,基地包含机房、仿真实训室(配有自动编程软件和仿真软件),数控加工车间数控加工设备42台。其中数控车床20台,完全满足数控车削实践教学要求。

经过几年的教学,发现使用学校统一征订公开发行的《数控车床编程与操作》教材进行教学存在如下问题:

1.1.1. 教材内的数控系统和现有数控系统不一致,学生无法直接按照教材内容进行学习;

1.1.2. 教材中实践环节描述不够细致具体,致使不同教师在教学中标准不统一,难以实现标准化教学;

1.1.3. 教学形式方面,仍然沿用传统教学模式,理论教学和实践教学分离;

1.1.4. 实践教学中,使用数控仿真设备教学,导致操作时间减少,对学生实际操作技能的培训效果不理想。

鉴于上述问题,我主持编写了《数控车削技能训练》校本教材,改进了实践教学中的不足,使数控实训基地的优势得到了更好的发挥,提高了基地教学设备和教学资源的使用效率。

1.2.教材的内容框架

编写中,本着“专业服务于产业,课程服务于岗位”,结合我校数控实训基地的实际情况,重新调整教学内容,细化教学环节。整体上以任务驱动和项目化教学作为内容组织的逻辑点,将理论知识充分融入到项目和任务实施中。数控实训基地有日本FANUC系统、德国西门子系统和国产的“华中数控”系统三种数控系统机床。为便于数控编程,在教材最后附上了这三种数控系统的常用编程指令。内容编排具体如下:

教材内容编排及知识点

内 容 目 录

项目

任务

知识点

1

数控车床的认知及维护保养

1

安全教育及数控车床的维护保养

安全文明生产规定;车床安全操作规程;机床日常维护保养;6S管理;职业素养的培养

2

认识数控车床及操作面板

F、S、T指令介绍;机床结构和型号含义;刀架种类和刀号标注;操作面板介绍和操作;开关机、回零、换刀,转动主轴等基本动作

3

常用量具、数控车刀介绍

卡尺、千分尺、百分表、内径量表;各种常见数控车刀及加工位置;刀具角度对加工的影响;刀具材料简要介绍;切削基本知识(切削运动(主运动和进给运动)、切削深度)

4

数控机床坐标系

坐标系确定原则,坐标轴判定方法;机床坐标系、工件坐标系、编程坐标系

2

数控车床基本操作

1

数控程序的结构与输入

Fanuc-0i系统指令代码;程序结构;程序输入与编辑

2

工件、刀具的装夹与手动车削

三爪卡盘夹具介绍;数控刀具结构;工件和刀具安装注意事项;切削车削端面外圆

3

数控车床对刀操作

对刀原理;对刀方法分类;刀位点的概念;刀具参数的设定(刀具补偿、圆弧半径补偿和刀具磨损补偿的使用场合);常见几种外轮加工廓刀具(外圆车刀、外沟槽刀、外螺纹刀)的对刀过程

4

零件的数控编程与加工

数控车削加工工艺;切削参数的确定;编程坐标系的确定原则;编程尺寸与基点计算(基点、节点的概念)(含有公差尺寸要取中值,举一例);数控加工零件的步骤

3

指令编程与零件加工

1

直线插补指令的应用

G00、G01;倒角与 倒圆角;粗、精加工的概念和粗、精切削深度的确定

2

简单循环指令的应用

G90;绝对/增量尺寸;公差取中值

3

圆弧指令的应用

G02、G03;恒线速控制指令G96;外径凹圆弧加工中的刀具过切

4

复合固定循环指令的应用

G70、G71、G73指令介绍;循环指令切削路径;各个参数选择时的注意事项

5

切槽循环指令的应用

G75、G04指令介绍

6

螺纹循环指令的应用

数控车床加工螺纹原理;普通螺纹的车削工艺;螺纹尺寸计算;G92;螺纹的测量;螺纹的质量分析

7

刀尖圆弧半径补偿应用

刀尖圆弧半径补偿的引入原因;刀尖圆弧半径补偿指令:G41、G42、G40;刀尖圆弧半径补偿的过程; 刀尖圆弧半径补偿使用注意事项

8

子程序应用

子程序的概念;子程序指令M98/M99格式;子程序

4

内形轮廓编程与加工

1

内孔刀具的对刀

知识点:钻头打底孔注意事项;钻头打底孔的过程;内孔加工刀具对刀注意事项;内孔的测量;常见几种内轮廓加工刀具(内孔车刀、内沟槽刀、内螺纹刀)的对刀过程

2

内孔加工

内孔车削加工特点;孔加工注意事项,内孔车削加工工艺,内孔的检测

3

内沟槽加工

内槽种类、加工工艺;内槽车刀介绍;内槽加工注意事项

4

内螺纹加工

内螺纹车刀种类;内螺纹车刀装夹;内螺纹加工工艺;内螺纹加工注意事项;内螺纹的测量

5

典型零件加工训练

1

外轮廓零件加工(一) (一次装夹件)

(较复杂外轮廓)表面质量;影响加工余量的因素;确定加工余量的方法

2

外轮廓零件加工(二) (二次装夹件)

百分表打表找正概念及找正过程;同轴度的检测

3

孔轴类零件加工

(含复杂外轮廓和内孔零件)轴套类零件的检测

4

轴套类零件综合加工

(两个配合零件),配合件加工注意事项

5

内螺纹零件综合加工

(带内螺纹,内槽的零件)机械加工精度的概念;影响加工精度的因素;数控机床产生误差的独特性;提高加工精度的工艺措施;

附录

1

HNC-21T华中数控系统G功能指令一览表

2

FANUC 0i-Mate数控系统G功能指令一览表

3

SIEMENS802S/C数控系统G功能指令一览表

4

 数控车削加工常用钢材的切削用量参考数值

5

数控车工职业技能鉴定训练车工中级理论知识试卷

6

数控车工职业技能鉴定训练车工中级操作技能考核试题

1.3.反思与改进方向

该校本教材2014年投入使用后,在教学中取得了比较好的效果。体现在:教师在教学中有了明确依据,教材内容和数控基地设备相吻合,方便了老师的教学,有效提高了数控机床设备使用率,学生的实践学习效果也有明显提升;改进了教师教学方法,实现了理实一体化的教学模式,充分发挥理实一体化教学的优势。

教材使用中,也发现一些不足之处。例如,在组织实践教学过程中,教学环节仍不够规范,操作过程不够清晰;职业岗位和职业素质培养方面有所欠缺,培养学生的实践能力和企业岗位要求还有一定差距等。随着国家大力发展职业教育,各类导向性文件陆续出台,教育新理念、新方法不断涌现,加之飞速发展的信息化技术手段的助力,加大了一线教师的教育理想、教学设计实现的可能性,也有了更多解决教学难题的方法和途径。

2.学校已具备的教学改革基础和环境,学校对项目的支持情况 (含有关政策、经费 及其使用管理机制、保障条件等,可附有关文件),尚缺少的条件和拟解决的途径

2.1学校已具备的教学改革基础和环境

我校是首批国家中等职业教育改革发展示范学校、山西省高水平中等职业学校建设单位,智能制造工程系数控技术应用专业是正在建设的高水平示范专业,2005年我校获批为国家级数控培训基地。数控技术应用专业开设有升学班、“3+2”大专班、中专班、订单班等,培养多种方向的数控技能人才。经过多年软、硬件方面的建设和积累,已具备了充分教学改革基础和环境条件。

2.1.1师资情况:数控专业教师和指导老师有17名,其中在职16名,外聘1名。专任教师14名,实习指导教师2名。双师素质的教师12名,占全部教师72%;高级职称9名,高级工、技师和高级技师10名,占比70%,能满足实训要求,其中10名具备数控考评员资格。

2.1.2设备情况:数控(校内)实训基地现有设备近80多台套,其中数控车床20台、数控铣床4台、加工中心8台、高级配置计算机50台,基地已经具有雄厚的设备基础。2018年12月山西省劳动和社会保障厅批准在学校设立职业技能鉴定机构,开展车工(数控车床)、铣工(数控铣床)、数控装调维修工等工种中级、高级的技能认定。

2.1.3校企合作单位有:山西惠丰特种车辆制造有限公司、淮海工业集团有限公司、山西航天清华装备有限责任公司、山西平阳重工机械有限责任公司等省内多家知名企业。

2.2学校对项目的支持情况

学校高度重视教学改革工作,始终将教学改革作为优化人才培养过程、提高人才培养质量、提高教学能力和水平的重要措举。通过教改项目的研究,促进教师队伍的建设和教学水平的提高。学校鼓励教师申报省级、国家级教学改革项目,并建立了教学改革专项基金,完善了各项管理制度,为教学改革提供了经济保障。

2.3完成课题的保障条件

2.3.1 人员保障:

项目组成员都是长期从事一线教学的专业课教师和经验丰富的企业人员,均发表过多篇专业论文,主持/参与教课程和专业建设等,对教学和研究都具备成熟的理解和可靠的方法。可支撑本项目顺利实施。主要参与者情况:

l 郭军,智能制造工程系主任,高级讲师。2018年12月被山西省国防科技工业工会授牌的“郭军职工创新工作室”,创新工作室团队代表学校与山西惠丰特种汽车有限公司“产教融合,科技创新”的校企合作,为企业研发“炸药混装车动态监控与工业控制系统”,该项目获山西省国防科学技术工业局“五小”竞赛,荣获三等奖。此项成果在2019年6月13日启动的“2019年全国大众创业万众创新活动周山西分会场”进行了展示,该成果是山西省唯一一所中职学校参展的项目。

l 黄红,数控教研组组长,专业骨干教师,高级讲师。 华北机电学校示范校建设中《零件数控车削编程与加工》课程建设负责人,发表论文:①浅谈中职学校《数控机床机械装调与维修》-课程教育研究,2017;②中职学校《零件数控车削编程与加工》课程评价模式的思考-现代职业教育,2017。

l 程忠宝,智能制造专业课教师,讲师,2012年参与数控实训基地建设。发表论文:①任务驱动在电气控制与PLC课堂教学中的应用;②数控仿真软件在教学中的应用探究 ;③C语言编程技巧在学习中的应用 ;

2.3.2 组织、制度保障:

成立研究课题项目组,负责项目决策、分工,实施保障等工作任务。

2.3.2.1项目组按照课题推进时间对学校和企业进行调研,调研结果及时报项目组;

2.3.2.2定期组织交流、研讨与展示活动,深化应用研究;

2.3.2.3建立课题推进例会制度,定期召开研究工作会议,监督和总结阶段工作,分享优秀经验;

3 、 申请者和项目组成员分工说明及所承担的教学改革和科研项目情况

序号

姓名

职务

所承担课题内容

时间节点

1

李丛俭

教研组长,专业骨干教师,高级讲师

负责全面组织与协调课题研究工作;组织相关研究活动;监督课题研究进度等

课题负责人

2

郭军

智能制造工程系主任,学科带头人,高级讲师

研究课程培养目标,协调工作,指导,把握课题研究方向

课题成员

3

黄红

教研组长,专业骨干教师,高级讲师

负责教学视频、图片等资料的搜集、整理、归纳、记录等

课题成员

4

程忠宝

专业课教师,讲师

撰写开题报告,编写教材、中期报等

课题成员

5

王胜

数控车工技师,班组长

搜集企业相关资料,确定典型工作任务

课题成员


四、项目实施方案 (限 3000 字)

1.具体研发思路、 目标、原则、方法和拟解决的关键问题

数控加工技术作为一项综合性的高新技术,在现代制造业中占据了主导地位。培养有良好职业精神兼具职业综合能力和行动能力的数控加工技能人才是职业院校的教育目标。加快教材改革与创新,是实现这一目标的重要措施。

1.1研发思路:

本教材建设采用活页形式。内容上,首先会基于前期校本教材使用中对理实教学环节的改进成果,同时弥补应用中发现的不足,更要充分体现现代职业教育新导向、新理念、新要求,运用融媒体数字技术手段,丰富教材资源形式,加大信息荷载量,提升思想教育、职业教育、素质教育的艺术性和有效性。对教材建设的研究侧重考量本地区数控加工技能人才市场与企业的需求,借鉴企业中数控技术应用岗位的新技术、新工艺、新方法,逐步实现学生从学习者到工作者的角色转换;以职业能力为依据对课程内容进行部分调整,以典型产品(服务)为载体设计教学活动、组织教学,培养学生专业核心能力;以职业技能鉴定及职业能力要求为标准配套制定课程标准,强化技能训练,以适应职业岗位的需要。

1.2 目标与原则:

坚持“立德树人”的教育宗旨,在教材建设的内容和形式上,以企业岗位和职业能力为本位,教材内容与职业需求、学生层次和教学设备相统一,形成“教、学、做” 三位一体,理论与实践紧密结合,让学生在“学中做、做中学”中体会工作环境和工作过程,提升学生的职业技能和职业素养,努力使学生与企业岗位达到无缝对接。

教材中以不增加印刷和制作成本的方式,通过添加二维码链接微课视频、动画、习题库、案例库等数字配套资源增强其信息荷载量,同时活页教材的宽边距及方便的插页取页形式,极大方便了学生将教学内容、笔记页、作业、练习题等组合为一体,减轻了学生负担,且使用方便节约资源,能更好地提升教学效率。

本研究项目响应时代发展要求,体现了创新性、多样性和自主性特点;教材以人为本,遵循技术技能人才成长规律,技能要求由浅入深,具有科学性、实用性;项目建设中贯彻理实一体、工学结合、校企合作,确保课程结构内容与职业岗位相适应,学生职业技能与职业素养并重。

1.4 研究方法:

项目组成员主要为高年资教师,有丰富的教育经验和深刻的教学体会;均有过科研和教研经历,有足够的精力和能力胜任此项研究。拟采用以下方法进行研究:

1.4.1行动研究法:在日常教学工作中,边实践,边探索,边调整,边完善;把研究与实践紧密地结合起来。在此基础上边归纳,边总结,逐步提高,最终形成科学有效、切实可行的专业课程内容。

1.4.2 调查研究法:深入企业、车间,以问卷调查、谈话、考察等方法研究用人单位对人才的需求要求,企业的岗位要求,职责要求和能力要求,为研究提供真实依据。

1.4.3 经验总结法:经验总结法是通过对实践活动中的具体情况,进行归纳与分析,使之系统化、理论化,上升为经验的一种方法。

1.4.4 文献学习法:检索相关文献进行学习、研究、讨论,提炼出有借鉴意义的部分纳入项目建设中。

1.5 拟解决的关键问题(研究内容):

1.5.1 借鉴企业中数控技术应用岗位的新技术、新工艺、新方法,以职业能力为依据对课程内容进行部分调整,以典型产品(服务)为载体设计教学活动、组织教学,培养学生专业核心能力。

1.5.2 依据职业技能培养标准,和企业生产有效衔接,达到“课证融通”的效果。

1.5.3 采用活页教材形式,添加二维码链接微课视频、动画、习题库、案例库等数字配套资源增强其信息荷载量,极大方便了学生的学习,能更好地提升教学效率。

1.5.4 运用融媒体数字技术手段,丰富教材资源形式,加大信息荷载量,提升思想教育、职业教育、素质教育的艺术性和有效性。

1.5.5 合理调整材料资源(例如用刀、用料问题等),最大限度降低实训基地成本,使数控基地设备的使用效率和效果最大化。

2.研发框架、具体实施方案、计划 (含年度进展情况)

2.1 项目所建教材拟通过下图所示结构组织课程内容。



工作过程框架图

教材整体框架图

2.2 项目实施计划及进度安排

课题进展

阶段

实施计划内容

时间安排

课题准备

1.明确课题研究任务,项目组组建

2.收集、准备资料

2023年6月25日前

课题

研究

前期

查阅,相关职业资格标准、职业要求,了解职教改革新政策

细化课题任务,确定课题范围和目标

3.企业调研,了解岗位职业能力要求和数控车削加工的新技术、新工艺和新方法

3.提交课题要求的详细提纲,明确典型工作任务

4.收集整理配套数字化教学资源

2023年12月25日前

中期

1.掌握实训基地设备、材料情况,科学合理安排工作任务

2.建立教学资源库:整理、归纳数字教学资源,并做必要补充,使之形成完整体系

3.项目组分析、总结、论证,调整教材内容

4.完成课题研究报告初稿和教材初稿

2024年8月25日前

后期

1.修订和详细审核教材内容

2.完成教材编写

3.准备结题

2024年12月25日前


3.项目预期的成果和效果 (包括成果形式、实施范围、受益学生数等)

3.1预期成果:

3.1.1本项目拟通过前期工作,认真提炼总结,完成调研的结题报告;

3.1.2完成《数控车床编程与操作》活页版教材初稿,部分在教学中试用。为最后定稿并使用打基础。

3.1.3专业能力提高,大部分学生的技能水平达到中级工要求,并获得相应工种的中级资格证书;学生培养成良好的行为习惯和职业道德;着力培养学生的创新能力。

3.2实施范围:

本校数控技术应用专业所有学生。同时,学校还承担企业和社会订单短期培训任务,本课题的研究也会更加有利于数控加工类短训学员的学习。

3.3受益学生数:

全日制在校生数控专业学生每年近500人,每年数控类短训学员1000人左右。

4.本项目的特色与创新之处

4.1丰富的数字资源:

教材更依赖微课视频、动画和PPT等多种媒体教学资源,通过添加二维码、习题库、案例库等丰富的配套资源,极大方便了学生的学习,更大限度提升学生学习效率。

4.2深化“岗课赛证融合”理念:

将职业资格证书考试课程与专业课程教学相衔接,做到课程与考证相结合,课程与职业资格证书融合,同时以赛促教,以赛促学,提升学生的动手能力与以后到工作岗位的实战能力。

4.3活页式教材突出“活”字:

活页式装订可根据教材需要重新组合教材,教材使用灵活便利;版面设计更加新颖,更加关注学生的学习主体性;通过教材留白或可添加学习活页,设计引导性的学习问题,满足学生自主学习的需要;便于修订教材,及时更新教内材容,保证教材的正确性和时代性,充分体现职业教育的特色。

4.4科学融入思政要素:

加大思政课内容,科学融入与职业有关的思政内容(例如大国工匠、各级技能大赛赛况等),学生通过教材了解职业,树立正确的价值观,形成良好的职业道德。

五、经费预算

支出科目

金额 (元)

计 算 根 据 及 理 由

合 计

*****

调研费

3000

专家咨询费

交通费

2000

企业调研

建设媒体资料费

5000

数字资源补充制作

印刷、复印费、样书制作

8000

用于资料印刷、复印费、样书制作

附件 5

编号

山西省职业教育教学改革与实践研究项目

论 证 活 页

项 目 名 称:中职数控专业活页式教材的建设

—以《数控车削编程与加工》为例

项 目 类 别: 一般项目

山 西 省 教 育 厅 制

二 〇 年 月


一、简表

项目简况

项目名称

中职数控技术应用专业《数控车削编程与加工》活页式教材建设研究

项目类别

¨1.指令性项目

¨2.重点项目

t3.一般项目

选题方向

C08-职业学校教材建设研究

项目实施起止时间

2023年 7月 至 2024年 12月

二、项目立项依据 (限 3000 字)

1.项目研究背景及意义

2019年国务院颁发的《国家职业教育改革实施方案》,对职业教育有关教材建设提出具体要求:即建设开发校企合作的“双元”教材,倡导活页式、工作手册式新形态教材的开发和使用;特别强调专业教材要及时吸收行业发展的新知识,新技术,新工艺,要随着信息技术的发展和产业升级及时动态更新等。2021年,国务院颁布了《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》,提出职业院校继续深化教学改革,创新教学模式与方法,强化教材建设,坚持立德树人,德技并修,推动思政教育与技能培养相融合,提高职业教育办学质量。

目前,职业教育的发展处于提质培优,改革攻坚的关键期,“三教”改革迫在眉睫,而教材作为教学内容的主要载体,学生学习的重要媒介被推为深化职业教育改革的首要突破口,活页式、工作手册式新形态教材的开发和建设正在兴起。本人作为从业三十年的一线教师,希望以项目为抓手,将前期已完成建设的教材在使用中的不足,以及如何让教材更好地服务于提升学生综合职业素质和职业行动能力的思考,融入到本课程活页式教材的建设中,充分发挥“活页式教材”“活”的特点,将教材建设成在内容编排上让教师有更大的教学设计空间,用得顺手;在装订形式、页面排版、美学设计和内容构成上更符合数字时代学生的口味偏好,乐于打开;活页式教材即插即撤更符合能及时更新行业技术的新进展新要求,让教学活动更贴合岗位需求,让学生得到的技能训练紧跟企业需求,真正体现职业教育的类型特点。

2.国内外研究现状分析 (附参考文献)

德国“双元制”职教模式是通过以企业为主导的校企合作形式,以能力为导向为企业培养适应性强、素质高的技术工人和服务人员。其教材体系涵盖职业学校理论教材和企业实训教材,随学习地点的切换所使用的教材内容与形式分别偏重理论、实训,但均有教学资源一体化的特点。

我国在《国家职业教育改革实施方案》中,针对教材改革提出的目标是:“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”;同一时期,教育部办公厅发布的《教育部办公厅关于全面推进现代学徒制工作的通知》中同样提出:“发挥校企双方的场所、设备、人员优势,共同开发一批新型活页式、工作手册式教材并配套信息化资源,及时吸纳新技术、新工艺、新规范和典型生产案例,形成共建共享的教学资源体系”。系列重大政策的连续出台标志着国家对教材的重视程度进入到了前所未有的历史高度。

近两年,新型活页式、工作手册式教材的编写模式开始应用于职业教育的教材中,其优势也逐渐体现出来。但很多教材在设计理念上,教材的职教特色不显著,缺乏职业性、实践性,没有体现职教的特色;并且,适用于中职教学的活页教材可选择性很小,所以该种教材在中职学校应用度较低;加之教师和学生对于新型活页式教材的认识比较肤浅,只局限在教材是活页装订形式,对于使用活页式教材的真正优势不够清楚。

中职学校有关活页式教材的研究和开发仍处于探索起步阶段,未能形成固有的开发模式。目前,有关中职校活页式教材的开发研究文献较少,中职学校教师对于活页式教材的开发及使用都处于迷茫状态,需要有针对性的研究工作,以保证开发出的活页式教材真正发挥教育教学之优势,从而能够得到广泛应用。

参考文献:

[1] 谢莉花;彭程.德国“双元制”职业教育教材建设的特点及启示,职教发展研究,2022(4):34-37

[2] 石东也.活页式教材的设计与应用探索[J].创新创业理论研究与实践,2021(16):28-31

[3] 曾文英.基于项目化的新型活页式和工作手册式教材设计[J].计算机教育,2022(2):109-113

[4] 黄河;杨明鄂;旷庆祥.职业教育“新型活页式教材”的内涵及建设路径[J].教育与职业,2021(2):99-103


三、项目研究基础

1.已进行过的相关研究及成果

2011年,我主持了校本教材《数控车削技能训练》的编写工作,并于2014年投入使用至今。

1.1.编写校本教材原因

2005年,我校国家级数控培训基地建成,基地包含机房、仿真实训室(配有自动编程软件和仿真软件),数控加工车间数控加工设备42台。其中数控车床20台,完全满足数控车削实践教学要求。

经过几年的教学,发现使用学校统一征订公开发行的《数控车床编程与操作》教材进行教学存在如下问题:

1.1.1. 教材内的数控系统和现有数控系统不一致,学生无法直接按照教材内容进行学习;

1.1.2. 教材中实践环节描述不够细致具体,致使不同教师在教学中标准不统一,难以实现标准化教学;

1.1.3. 教学形式方面,仍然沿用传统教学模式,理论教学和实践教学分离;

1.1.4. 实践教学中,使用数控仿真设备教学,导致操作时间减少,对学生实际操作技能的培训效果不理想。

鉴于上述问题,我主持编写了《数控车削技能训练》校本教材,改进了实践教学中的不足,使数控实训基地的优势得到了更好的发挥,提高了基地教学设备和教学资源的使用效率。

1.2.教材的内容框架

编写中,本着“专业服务于产业,课程服务于岗位”,结合我校数控实训基地的实际情况,重新调整教学内容,细化教学环节。整体上以任务驱动和项目化教学作为内容组织的逻辑点,将理论知识充分融入到项目和任务实施中。数控实训基地有日本FANUC系统、德国西门子系统和国产的“华中数控”系统三种数控系统机床。为便于数控编程,在教材最后附上了这三种数控系统的常用编程指令。内容编排具体如下:

教材内容编排及知识点

内 容 目 录

项目

任务

知识点

1

数控车床的认知及维护保养

1

安全教育及数控车床的维护保养

安全文明生产规定;车床安全操作规程;机床日常维护保养;6S管理;职业素养的培养

2

认识数控车床及操作面板

F、S、T指令介绍;机床结构和型号含义;刀架种类和刀号标注;操作面板介绍和操作;开关机、回零、换刀,转动主轴等基本动作

3

常用量具、数控车刀介绍

卡尺、千分尺、百分表、内径量表;各种常见数控车刀及加工位置;刀具角度对加工的影响;刀具材料简要介绍;切削基本知识(切削运动(主运动和进给运动)、切削深度)

4

数控机床坐标系

坐标系确定原则,坐标轴判定方法;机床坐标系、工件坐标系、编程坐标系

2

数控车床基本操作

1

数控程序的结构与输入

Fanuc-0i系统指令代码;程序结构;程序输入与编辑

2

工件、刀具的装夹与手动车削

三爪卡盘夹具介绍;数控刀具结构;工件和刀具安装注意事项;切削车削端面外圆

3

数控车床对刀操作

对刀原理;对刀方法分类;刀位点的概念;刀具参数的设定(刀具补偿、圆弧半径补偿和刀具磨损补偿的使用场合);常见几种外轮加工廓刀具(外圆车刀、外沟槽刀、外螺纹刀)的对刀过程

4

零件的数控编程与加工

数控车削加工工艺;切削参数的确定;编程坐标系的确定原则;编程尺寸与基点计算(基点、节点的概念)(含有公差尺寸要取中值,举一例);数控加工零件的步骤

3

指令编程与零件加工

1

直线插补指令的应用

G00、G01;倒角与 倒圆角;粗、精加工的概念和粗、精切削深度的确定

2

简单循环指令的应用

G90;绝对/增量尺寸;公差取中值

3

圆弧指令的应用

G02、G03;恒线速控制指令G96;外径凹圆弧加工中的刀具过切

4

复合固定循环指令的应用

G70、G71、G73指令介绍;循环指令切削路径;各个参数选择时的注意事项

5

切槽循环指令的应用

G75、G04指令介绍

6

螺纹循环指令的应用

数控车床加工螺纹原理;普通螺纹的车削工艺;螺纹尺寸计算;G92;螺纹的测量;螺纹的质量分析

7

刀尖圆弧半径补偿应用

刀尖圆弧半径补偿的引入原因;刀尖圆弧半径补偿指令:G41、G42、G40;刀尖圆弧半径补偿的过程; 刀尖圆弧半径补偿使用注意事项

8

子程序应用

子程序的概念;子程序指令M98/M99格式;子程序

4

内形轮廓编程与加工

1

内孔刀具的对刀

知识点:钻头打底孔注意事项;钻头打底孔的过程;内孔加工刀具对刀注意事项;内孔的测量;常见几种内轮廓加工刀具(内孔车刀、内沟槽刀、内螺纹刀)的对刀过程

2

内孔加工

内孔车削加工特点;孔加工注意事项,内孔车削加工工艺,内孔的检测

3

内沟槽加工

内槽种类、加工工艺;内槽车刀介绍;内槽加工注意事项

4

内螺纹加工

内螺纹车刀种类;内螺纹车刀装夹;内螺纹加工工艺;内螺纹加工注意事项;内螺纹的测量

5

典型零件加工训练

1

外轮廓零件加工(一) (一次装夹件)

(较复杂外轮廓)表面质量;影响加工余量的因素;确定加工余量的方法

2

外轮廓零件加工(二) (二次装夹件)

百分表打表找正概念及找正过程;同轴度的检测

3

孔轴类零件加工

(含复杂外轮廓和内孔零件)轴套类零件的检测

4

轴套类零件综合加工

(两个配合零件),配合件加工注意事项

5

内螺纹零件综合加工

(带内螺纹,内槽的零件)机械加工精度的概念;影响加工精度的因素;数控机床产生误差的独特性;提高加工精度的工艺措施;

附录

1

HNC-21T华中数控系统G功能指令一览表

2

FANUC 0i-Mate数控系统G功能指令一览表

3

SIEMENS802S/C数控系统G功能指令一览表

4

 数控车削加工常用钢材的切削用量参考数值

5

数控车工职业技能鉴定训练车工中级理论知识试卷

6

数控车工职业技能鉴定训练车工中级操作技能考核试题

1.3.反思与改进方向

该校本教材2014年投入使用后,在教学中取得了比较好的效果。体现在:教师在教学中有了明确依据,教材内容和数控基地设备相吻合,方便了老师的教学,有效提高了数控机床设备使用率,学生的实践学习效果也有明显提升;改进了教师教学方法,实现了理实一体化的教学模式,充分发挥理实一体化教学的优势。

教材使用中,也发现一些不足之处。例如,在组织实践教学过程中,教学环节仍不够规范,操作过程不够清晰;职业岗位和职业素质培养方面有所欠缺,培养学生的实践能力和企业岗位要求还有一定差距等。随着国家大力发展职业教育,各类导向性文件陆续出台,教育新理念、新方法不断涌现,加之飞速发展的信息化技术手段的助力,加大了一线教师的教育理想、教学设计实现的可能性,也有了更多解决教学难题的方法和途径。

2.学校已具备的教学改革基础和环境,学校对项目的支持情况 (含有关政策、经费 及其使用管理机制、保障条件等,可附有关文件),尚缺少的条件和拟解决的途径

2.1学校已具备的教学改革基础和环境

我校是首批国家中等职业教育改革发展示范学校、山西省高水平中等职业学校建设单位,智能制造工程系数控技术应用专业是正在建设的高水平示范专业,2005年我校获批为国家级数控培训基地。数控技术应用专业开设有升学班、“3+2”大专班、中专班、订单班等,培养多种方向的数控技能人才。经过多年软、硬件方面的建设和积累,已具备了充分教学改革基础和环境条件。

2.1.1师资情况:数控专业教师和指导老师有17名,其中在职16名,外聘1名。专任教师14名,实习指导教师2名。双师素质的教师12名,占全部教师72%;高级职称9名,高级工、技师和高级技师10名,占比70%,能满足实训要求,其中10名具备数控考评员资格。

2.1.2设备情况:数控(校内)实训基地现有设备近80多台套,其中数控车床20台、数控铣床4台、加工中心8台、高级配置计算机50台,基地已经具有雄厚的设备基础。2018年12月山西省劳动和社会保障厅批准在学校设立职业技能鉴定机构,开展车工(数控车床)、铣工(数控铣床)、数控装调维修工等工种中级、高级的技能认定。

2.1.3校企合作单位有:山西惠丰特种车辆制造有限公司、淮海工业集团有限公司、山西航天清华装备有限责任公司、山西平阳重工机械有限责任公司等省内多家知名企业。

2.2学校对项目的支持情况

学校高度重视教学改革工作,始终将教学改革作为优化人才培养过程、提高人才培养质量、提高教学能力和水平的重要措举。通过教改项目的研究,促进教师队伍的建设和教学水平的提高。学校鼓励教师申报省级、国家级教学改革项目,并建立了教学改革专项基金,完善了各项管理制度,为教学改革提供了经济保障。

2.3完成课题的保障条件

2.3.1 人员保障:

项目组成员都是长期从事一线教学的专业课教师和经验丰富的企业人员,均发表过多篇专业论文,主持/参与教课程和专业建设等,对教学和研究都具备成熟的理解和可靠的方法。可支撑本项目顺利实施。主要参与者情况:

l 郭军,智能制造工程系主任,高级讲师。2018年12月被山西省国防科技工业工会授牌的“郭军职工创新工作室”,创新工作室团队代表学校与山西惠丰特种汽车有限公司“产教融合,科技创新”的校企合作,为企业研发“炸药混装车动态监控与工业控制系统”,该项目获山西省国防科学技术工业局“五小”竞赛,荣获三等奖。此项成果在2019年6月13日启动的“2019年全国大众创业万众创新活动周山西分会场”进行了展示,该成果是山西省唯一一所中职学校参展的项目。

l 黄红,数控教研组组长,专业骨干教师,高级讲师。 学校示范校建设中《零件数控车削编程与加工》课程建设负责人,发表论文:①浅谈中职学校《数控机床机械装调与维修》-课程教育研究,2017;②中职学校《零件数控车削编程与加工》课程评价模式的思考-现代职业教育,2017。

l 程忠宝,智能制造专业课教师,讲师,2012年参与数控实训基地建设。发表论文:①任务驱动在电气控制与PLC课堂教学中的应用;②数控仿真软件在教学中的应用探究 ;③C语言编程技巧在学习中的应用 。

2.3.2 组织、制度保障:

成立教材的建设研究课题项目组,负责项目决策、分工,实施保障等工作任务。

2.3.2.1项目组按照课题推进时间对学校和企业进行调研,调研结果及时报项目组;

2.3.2.2定期组织交流、研讨与展示活动,深化应用研究;

2.3.2.3建立课题推进例会制度,定期召开研究工作会议,监督和总结阶段工作,分享优秀经验。

四、项目实施方案 (限 3000 字)

1.具体研发思路、 目标、原则、方法和拟解决的关键问题

数控加工技术作为一项综合性的高新技术,在现代制造业中占据了主导地位。培养有良好职业精神兼具职业综合能力和行动能力的数控加工技能人才是职业院校的教育目标。加快教材改革与创新,是实现这一目标的重要措施。

1.1研发思路:

本教材建设采用活页形式。内容上,首先会基于前期校本教材使用中对理实教学环节的改进成果,同时弥补应用中发现的不足,更要充分体现现代职业教育新导向、新理念、新要求,运用融媒体数字技术手段,丰富教材资源形式,加大信息荷载量,提升思想教育、职业教育、素质教育的艺术性和有效性。对教材建设的研究侧重考量本地区数控加工技能人才市场与企业的需求,借鉴企业中数控技术应用岗位的新技术、新工艺、新方法,逐步实现学生从学习者到工作者的角色转换;以职业能力为依据对课程内容进行部分调整,以典型产品(服务)为载体设计教学活动、组织教学,培养学生专业核心能力;以职业技能鉴定及职业能力要求为标准配套制定课程标准,强化技能训练,以适应职业岗位的需要。

1.2 目标与原则:

坚持“立德树人”的教育宗旨,在教材建设的内容和形式上,以企业岗位和职业能力为本位,教材内容与职业需求、学生层次和教学设备相统一,形成“教、学、做” 三位一体,理论与实践紧密结合,让学生在“学中做、做中学”中体会工作环境和工作过程,提升学生的职业技能和职业素养,努力使学生与企业岗位达到无缝对接。

教材中以不增加印刷和制作成本的方式,通过添加二维码链接微课视频、动画、习题库、案例库等数字配套资源增强其信息荷载量,同时活页教材的宽边距及方便的插页取页形式,极大方便了学生将教学内容、笔记页、作业、练习题等组合为一体,减轻了学生负担,且使用方便节约资源,能更好地提升教学效率。

本研究项目响应时代发展要求,体现了创新性、多样性和自主性特点;教材以人为本,遵循技术技能人才成长规律,技能要求由浅入深,具有科学性、实用性;项目建设中贯彻理实一体、工学结合、校企合作,确保课程结构内容与职业岗位相适应,学生职业技能与职业素养并重。

1.4 研究方法:

项目组成员主要为高年资教师,有丰富的教育经验和深刻的教学体会;均有过科研和教研经历,有足够的精力和能力胜任此项研究。拟采用以下方法进行研究:

1.4.1行动研究法:在日常教学工作中,边实践,边探索,边调整,边完善;把研究与实践紧密地结合起来。在此基础上边归纳,边总结,逐步提高,最终形成科学有效、切实可行的专业课程内容。

1.4.2 调查研究法:深入企业、车间,以问卷调查、谈话、考察等方法研究用人单位对人才的需求要求,企业的岗位要求,职责要求和能力要求,为研究提供真实依据。

1.4.3 经验总结法:经验总结法是通过对实践活动中的具体情况,进行归纳与分析,使之系统化、理论化,上升为经验的一种方法。

1.4.4 文献学习法:检索相关文献进行学习、研究、讨论,提炼出有借鉴意义的部分纳入项目建设中。

1.5 拟解决的关键问题(研究内容):

1.5.1 借鉴企业中数控技术应用岗位的新技术、新工艺、新方法,以职业能力为依据对课程内容进行部分调整,以典型产品(服务)为载体设计教学活动、组织教学,培养学生专业核心能力。

1.5.2 依据职业技能培养标准,和企业生产有效衔接,达到“课证融通”的效果。

1.5.3 采用活页教材形式,添加二维码链接微课视频、动画、习题库、案例库等数字配套资源增强其信息荷载量,极大方便了学生的学习,能更好地提升教学效率。

1.5.4 运用融媒体数字技术手段,丰富教材资源形式,加大信息荷载量,提升思想教育、职业教育、素质教育的艺术性和有效性。

1.5.5 合理调整材料资源(例如用刀、用料问题等),最大限度降低实训基地成本,使数控基地设备的使用效率和效果最大化。

2.研发框架、具体实施方案、计划 (含年度进展情况)

2.1 项目所建教材拟通过下图所示结构组织课程内容。



工作过程框架图

教材整体框架图

2.2 项目实施计划及进度安排

课题进展

阶段

实施计划内容

时间安排

课题准备

1.明确课题研究任务,项目组组建

2.收集、准备资料

2023年6月25日前

课题

研究

前期

查阅,相关职业资格标准、职业要求,了解职教改革新政策

细化课题任务,确定课题范围和目标

3.企业调研,了解岗位职业能力要求和数控车削加工的新技术、新工艺和新方法

3.提交课题要求的详细提纲,明确典型工作任务

4.收集整理配套数字化教学资源

2023年12月25日前

中期

1.掌握实训基地设备、材料情况,科学合理安排工作任务

2.建立教学资源库:整理、归纳数字教学资源,并做必要补充,使之形成完整体系

3.项目组分析、总结、论证,调整教材内容

4.完成课题研究报告初稿和教材初稿

2024年8月25日前

后期

1.修订和详细审核教材内容

2.完成教材编写

3.准备结题

2024年12月25日前


3.项目预期的成果和效果 (包括成果形式、实施范围、受益学生数等)

3.1预期成果:

3.1.1本项目拟通过前期工作,认真提炼总结,完成调研的结题报告;

3.1.2完成《数控车床编程与操作》活页版教材初稿,部分在教学中试用。为最后定稿并使用打基础。

3.1.3专业能力提高,大部分学生的技能水平达到中级工要求,并获得相应工种的中级资格证书;学生培养成良好的行为习惯和职业道德;着力培养学生的创新能力。

3.2实施范围:

本校数控技术应用专业所有学生。同时,学校还承担企业和社会订单短期培训任务,本课题的研究也会更加有利于数控加工类短训学员的学习。

3.3受益学生数:

全日制在校生数控专业学生每年近500人,每年数控类短训学员1000人左右。

4.本项目的特色与创新之处

4.1丰富的数字资源:

教材更依赖微课视频、动画和PPT等多种媒体教学资源,通过添加二维码、习题库、案例库等丰富的配套资源,极大方便了学生的学习,更大限度提升学生学习效率。

4.2深化“岗课赛证融合”理念:

将职业资格证书考试课程与专业课程教学相衔接,做到课程与考证相结合,课程与职业资格证书融合,同时以赛促教,以赛促学,提升学生的动手能力与以后到工作岗位的实战能力。

4.3活页式教材突出“活”字:

活页式装订可根据教材需要重新组合教材,教材使用灵活便利;版面设计更加新颖,更加关注学生的学习主体性;通过教材留白或可添加学习活页,设计引导性的学习问题,满足学生自主学习的需要;便于修订教材,及时更新教内材容,保证教材的正确性和时代性,充分体现职业教育的特色。

4.4科学融入思政要素:

加大思政课内容,科学融入与职业有关的思政内容(例如大国工匠、各级技能大赛赛况等),学生通过教材了解职业,树立正确的价值观,形成良好的职业道德。

五、经费预算

支出科目

金额 (元)

计 算 根 据 及 理 由

合 计

*****

调研费

3000

专家咨询费

交通费

2000

企业调研

建设媒体资料费

5000

数字资源补充制作

印刷、复印费、样书制作

8000

用于资料印刷、复印费、样书制作




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