“電梯零部件設計”課程教學改革與實踐

為了提高教育教學質量，培養高素質技能型人才，針對高職電梯類專業教育的特點，堅持以學生能力為本位的課程觀和以工作過程為導向的教學觀，對“電梯零部件設計”課程開展教學改革與實踐，探索出以能力為目標、學生為主體、項目化教學、任務驅動訓練強化知識技能的課程教學模式。
一、課程教學改革的背景與思路
傳統的“電梯零部件設計”課程，要求學生掌握常見機構的運動學和動力學的分析計算方法，教學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方式。對高職學生來說，存在純理論性課程內容相對比較枯燥，學生難理解、學習效果差，課程設計題目以“減速器設計”為主，知識應用難以訓練學生的職業能力，實踐教學環節與專業性工作脫離，教學手段落后，對學生學習成績的評定方法過于單一等問題。
通過到行業企業調研，分析電梯工程技術從業人員工作崗位及工作內容，針對從事電梯行業的設計、制造、安裝、維修保養及工程技術管理和檢測崗位人員的職業特點，將課程定位為以電梯工程技術零部件設計員職業能力提升為核心。確定本課程的教學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單傳動裝置的職業能力，突出課程的職業性。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、工程力學和電梯原理的部分相關知識作為新的“電梯零部件設計”課程，把“電梯零部件設計”課程作為電梯類專業必修的技術基礎課，使學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，為學生將來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、任務驅動、情境設計的教學方法，以行動為導向組織教學，課程設計體現“與專業結合，為崗位服務”。教學內容項目化、模塊化，將整個課程作為一個大的項目，課程分為若干任務，每一任務又由若干個單元構成，采用工作過程考核的方法評定學生的成績，重視學生學習過程中的表現。


表1 “電梯零部件設計” 課程整體教學設計方案
二、課程教學改革的實施
1.采取項目化教學設計，課程內容以任務驅動的方式進行解構和重構
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、實用性、層次性的選題原則，與企業技術人員共同研討，終將企業真實工作項目“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，把課程知識點分解，融入項目的各個環節中，終讓學生在設計完成整個項目時掌握解決項目各種問題所應用到的知識。同時教師通過對問題的深化和擴充，進一步強化學生的專業知識與技能，從而達到培養和提升學生職業能力的目的。
課程組按照典型性、覆蓋性、有效性及趣味性等原則將整個課程分成電梯井道布置圖的分析與繪制、曳引機動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、曳引輪和制動輪的設計、制動器及機座的設計5個任務，課程整體教學設計方案如表1所示。這5個設計任務充分凝聚了組成機器的框架支撐系統、動力系統、傳動系統、執行系統和操作控制系統知識的重構，可以使學生掌握標準機械零部件的工作原理、類型、特點、結構、標準、選用方法，掌握電梯常見機構的工作原理、類型、特點及三維繪圖的基本方法，掌握電梯常用傳動機構的主要參數、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、設計軟件等技術資料設計和選用傳動機構、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單傳動裝置的能力，根據使用要求、制造工藝、安裝維護、經濟和安全等問題對電梯零部件進行結構設計的能力。讓學生在具備崗位所需知識的同時，也能培養其社會能力和綜合職業素質。
在任務實施過程中，教師以指導為主、講解為輔，學生是主體，新知識隱含于任務中，學生在明確的任務驅動下動手完成工作任務，自主地學習和應用知識，師生共同解決設計工作過程中遇到的問題，實現培養學生職業能力的教學目標。將項目式教學方法應用于“電梯零部件設計”課程，能夠實現理論知識同實際工程應用的有機結合，使學生的設計分析能力、工程計算能力和實踐動手能力得到培養。實踐證明，所選項目能培養和促進學生專業能力、專業思想，激發學生的興趣，提升教學質量。

圖1 電梯部件設計員的典型工作過程
2.課程教學過程的情境設計
任務驅動教學單元設計中的情境設計是基本、重要的教學環節。首先，通過企業調研明確電梯企業工程設計部門的組織結構、電梯部件設計員的工作過程及工作內容，電梯部件設計員的典型工作過程如圖1所示。其次，依據“雜物電梯曳引機設計項目”編寫相應的教材、課件、教案及作業練習文本，形成任務書、工作頁等學習材料。后，以典型工作過程為載體來設計教學過程的學習情境，進而實施任務驅動式教學。
情境式教學的具體實施過程可分為任務分析與分工、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、編寫技術說明書及制定清單、任務考核8個步驟。首先，教師將班級學生分成若干小組，分組可依學生特質分組，即按照特長、學習水平或學生宿舍，合理搭配優等生和學習困難學生，學習小組共同探討出現的問題和困難，提高學生的合作意識。然后教師下達工作任務，明確任務的目標、內容、要求及所涉理論知識點，讓學生做好預習準備。接下來，教師與組長根據實際需要，以角色定位的方式確定組內每個成員所擔負的工作，靈活地創設學習情境，讓學生模擬工作情境時切身融入工作任務中，領悟工作流程、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，使學生主動參與到課堂教學之中。
學生按照擔當的項目負責人、繪圖員、資料管理員、客戶等角色各司其職，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、編寫技術說明書及制定清單完成具體設計任務。
在教學過程中，教師也可同時采用多種教學方法相結合的方式組織和介入到學生的工作過程之中，提高教學活力，推動教學進程，掌握學生的學習狀況與水平，如應用案例式教學即時地介入課堂解決設計過程中學生普遍出現的問題，充分發揮師生的智慧來解決問題。通過對比法和研討法組織課堂討論和交流，學生間的交流與合作可以增加學習投入的精力，介紹自己的觀點并回應別人的見解可以加深對問題的理解，使思維變得更敏銳。在師生互動的學習氛圍中，每組學生在發揮本組潛能的同時也吸取了其他組的智慧，使班級共同學習、共同提高。
3.課程多維考核評價體系
課程采取過程考核的方式，使評價主體多元化、評價內容多樣化。評價主體多元化包括教師、學生自己、小組及社會評價，考核學生項目完成過程中的表現；評價內容多樣化包含操作的規范性、職業性，項目組的認知程度，小組團隊配合的認可度、稱職程度。
課程考核評價緊緊圍繞讓學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單傳動裝置的職業能力為目標，依托學習情境中形成學習團隊及擔當角色的表現、任務書、工作頁和相應的多媒體實訓教學機房等實施，根據使用要求、制造工藝、安裝維護、經濟和安全等問題，按照“雜物電梯曳引機設計項目”設計作品質量進行課程評價。結合教師評價、小組自評與互評、組內評價及企業評價的課程過程考核，具體方式如下：平時成績占30％，按學習情境的工作態度，即每個學生的出勤率、工作頁（設計說明書）、討論發言（參與意識、合作精神、探究能力、分析問題思路）、課堂演示和表現出來的職業道德進行評分；5個學習工作任務占30%，按工作任務作品質量、理論知識測驗（無紙化的考試模式）及現場演示答辯進行評分；項目的綜合評定占40%，根據學生應掌握的知識、技能水平及終作品質量來評價。
通過教學內容、教學方法的改革創新與實踐，探索出以項目化教學為根本、以任務驅動教學為主線、以情境式教學為抓手、以過程考核為成績評定方式的課程教學新模式，這種教學模式突出了學生的學習主體地位，實現了課程服務于學生知識應用與職業能力提升的課程目標。

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