基于世賽原型制作項(xiàng)目轉(zhuǎn)化的專業(yè)課程改革實(shí)踐

趙曉霞

摘 要：本文基于世賽原型制作項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究，結(jié)合行業(yè)企業(yè)調(diào)研，重新梳理了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)定位，重構(gòu)了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)課程體系;以一門專業(yè)核心課程為案例，剖析了如何將世賽標(biāo)準(zhǔn)、賽題和企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)項(xiàng)目相結(jié)合進(jìn)行一體化課程開發(fā)，促進(jìn)了世賽成果的轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：世賽原型制作項(xiàng)目 ?工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè) ?課程體系 ?課程建設(shè)

世界技能大賽（下稱世賽）是世界技能奧林匹克，發(fā)展至今已有六十多年的歷史，涉及建筑與結(jié)構(gòu)技術(shù)、藝術(shù)與創(chuàng)意、信息與通訊技術(shù)、制造與工程技術(shù)、個(gè)人與社會(huì)服務(wù)及交通與物流六大領(lǐng)域，共52個(gè)競賽項(xiàng)目。世賽競賽項(xiàng)目設(shè)置的依據(jù)全球職業(yè)發(fā)展情況，具有一定的前瞻性和引領(lǐng)性。各競賽項(xiàng)目的技術(shù)說明遵循相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、ISO標(biāo)準(zhǔn)以及該領(lǐng)域的最新規(guī)定，且項(xiàng)目技術(shù)說明需要定期更新，以保持技術(shù)的先進(jìn)性，充分體現(xiàn)世界技能領(lǐng)域發(fā)展的最新趨勢。由此可見，研究世賽標(biāo)準(zhǔn)對我國技能型人才的培養(yǎng)具有很高的借鑒價(jià)值。本文通過分析世賽原型制作項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合廣州及珠三角地區(qū)行業(yè)企業(yè)調(diào)研，重新梳理了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)定位，重構(gòu)了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)課程體系，開展了專業(yè)核心課程建設(shè)。促進(jìn)了世賽原型制作項(xiàng)目的成果轉(zhuǎn)化，將精英式世賽選手人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娛綄I(yè)技能人才培養(yǎng)。

一、世賽原型制作項(xiàng)目技術(shù)的分析

1.原型制作項(xiàng)目介紹

世賽原型制作項(xiàng)目是根據(jù)給定的產(chǎn)品圖樣和設(shè)計(jì)要求，運(yùn)用CAD設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維建模和自由設(shè)計(jì)，再由3D模型轉(zhuǎn)化成2D工程圖;選手根據(jù)自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品圖樣使用指定的PU化工木材、鑄造樹脂、凝膠、亞克力玻璃、復(fù)合材料及PVC等材料運(yùn)用普通車削、普通銑削、數(shù)控加工、3D打印、手工等工藝方法制作原型模型，并對原型模型進(jìn)行打磨、粘結(jié)等后處理，最后噴漆上色和表面裝飾的競賽項(xiàng)目。

2.相關(guān)職業(yè)崗位描述

原型制作從業(yè)人員需完成原型作品的設(shè)計(jì)、制作、測試以及修改。在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，一項(xiàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)際產(chǎn)品需要重復(fù)設(shè)計(jì)、修改才能最終確認(rèn)和落實(shí)顧客對某個(gè)設(shè)計(jì)興趣。原型是產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的一環(huán)，通過原型確定在新產(chǎn)品投產(chǎn)前設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能。通過制作多個(gè)同一系列的原型，從中選擇搞定最終設(shè)計(jì)方案;或者制作多個(gè)原型用來進(jìn)行改良，從而完善設(shè)計(jì)方案。原型制作專業(yè)人士的專業(yè)要求是能把產(chǎn)品的理念設(shè)計(jì)和原型的制作進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。原型制作崗位人員從業(yè)人員需要掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（3D CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、原型模型制作的技能，包括車削、銑削、3D打印、CNC加工、真空鑄模、手工等，以及噴涂和打磨。

3.原型制作項(xiàng)目知識(shí)和技能要求

原型制作項(xiàng)目包含工作組織管理、設(shè)計(jì)原型作品、技術(shù)圖樣、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（3D CAD）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAM）、制作原型作品、噴涂及裝飾原型模型等七個(gè)方面的知識(shí)和技能要求。

二、基于世賽原型制作項(xiàng)目轉(zhuǎn)化的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)定位和課程體系構(gòu)建

根據(jù)廣州及珠三角地區(qū)的工業(yè)設(shè)計(jì)公司、手板模型企業(yè)調(diào)研和各級(jí)院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的調(diào)研，并結(jié)合世賽原型制作項(xiàng)目的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，重新梳理了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)定位，分析了企業(yè)中工業(yè)設(shè)計(jì)師助理、手板制作師的職業(yè)崗位能力要求，重新構(gòu)建了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)課程體系。

1.專業(yè)定位

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)招生對象為初中畢業(yè)生或具有同等學(xué)力者，學(xué)制五年，培養(yǎng)目標(biāo)主要面向工業(yè)設(shè)計(jì)公司和手板模型生產(chǎn)企業(yè)，培養(yǎng)面向廣州及珠三角地區(qū)行業(yè)的企業(yè)，適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師助理員、產(chǎn)品手板制作師等工作，掌握扎實(shí)的工業(yè)設(shè)計(jì)方面的技術(shù)知識(shí)，能參與工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、創(chuàng)建、測試和修改，根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)產(chǎn)品制作原型模型，并被工業(yè)設(shè)計(jì)師用于探索、測試設(shè)計(jì)方案，預(yù)期的設(shè)計(jì)中可能存在的問題，驗(yàn)證工業(yè)產(chǎn)品的性能或適用性。培養(yǎng)具備良好的職業(yè)道德、敬業(yè)精神、合作意識(shí)和創(chuàng)新能力，達(dá)到銑工、3D打印造型師高級(jí)職業(yè)資格要求的技能型人才。

2.職業(yè)崗位能力要求

（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)師助理崗位能力要求。設(shè)計(jì)產(chǎn)品能力要求：理解設(shè)計(jì)原則，能將產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的復(fù)雜、抽象的理念具體化，可以把書面或口頭的描述、復(fù)雜的技術(shù)圖樣轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)，并能與產(chǎn)品設(shè)計(jì)師、客戶、工程師一起討論進(jìn)行設(shè)計(jì)的建議、修改，提出創(chuàng)新性的解決方法。

準(zhǔn)備精準(zhǔn)圖樣能力要求：能把握技術(shù)圖樣標(biāo)準(zhǔn)，熟練運(yùn)用CAD軟件，根據(jù)3D CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成包含清晰尺寸、技術(shù)要求等信息的工程圖，最終向客戶提供精確的技術(shù)圖樣。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（3D-CAD）能力要求：能熟練運(yùn)用國際知名3D CAD軟件有效地、創(chuàng)造性地根據(jù)技術(shù)圖樣生成原型模型或三維模型數(shù)據(jù);認(rèn)識(shí)逆向工程在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，根據(jù)樣件進(jìn)行三維掃描，并對采集點(diǎn)進(jìn)行處理及造型。

（2）產(chǎn)品手板制作崗位能力要求。計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）能力要求：能熟練運(yùn)用專業(yè)的CAM軟件，使用3D CAD數(shù)據(jù)生成刀具路徑。根據(jù)生產(chǎn)類型和零件規(guī)格要求，使用CAD/CAM系統(tǒng)自動(dòng)或手工編程，以最佳生產(chǎn)方案生成程序，并使用數(shù)控機(jī)床制作精確的原型模型的零部件。

制作產(chǎn)品能力要求：根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)說明，使用指定材料制作原型。根據(jù)生產(chǎn)類型和零件規(guī)格要求，選擇最佳加工方案，使用手工工具、傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備、數(shù)控設(shè)備、3D打印設(shè)備制作精確的模型零件，或運(yùn)用快速鑄造制作零件的復(fù)制件，最后將制作零件組裝原型模型。同時(shí)，能根據(jù)工程師和客戶的反饋意見對原型模型進(jìn)行改良。

噴漆及裝飾模型能力要求：能完善原型模型的表面缺陷，安全地使用噴涂劑對模型噴涂，再進(jìn)行拋光處理，最后使用合適的裝飾材料裝飾原型模型，最終滿足客戶的需要。

3.專業(yè)課程體系構(gòu)建

根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)公司和手板模型生產(chǎn)企業(yè)崗位能力要求，結(jié)合世賽原型制作項(xiàng)目的技術(shù)要求，將設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品能力、準(zhǔn)備精準(zhǔn)圖樣能力、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（3D）能力、制作原型產(chǎn)品能力和噴漆裝飾原型模型能力轉(zhuǎn)化成三大模塊的專業(yè)課程，分別是產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程模塊、產(chǎn)品手板制作課程模塊、綜合應(yīng)用課程模塊。模塊一產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程包含：機(jī)械制圖與CAD、設(shè)計(jì)素描與速寫、設(shè)計(jì)構(gòu)成、Inventor三維建模、產(chǎn)品建模與渲染（3ds maxs）、產(chǎn)品設(shè)計(jì)表現(xiàn)技法、逆向工程、人機(jī)工程等一體化課程。模塊二產(chǎn)品制作課程包括：零件普通車削加工、零件普通銑削加工、零件手工制作、CAD/CAM、3D打印綜合訓(xùn)練、零件數(shù)控銑加工中級(jí)和高級(jí)等一體化課程。模塊三綜合應(yīng)用課程包括：工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原型制作、典型原型制作三門專業(yè)課程。其中，原型制作是零件普通車削加工、零件普通銑削加工、零件手工制作三門前續(xù)課程技能的綜合運(yùn)用，也是后續(xù)課程典型原型制作的基礎(chǔ);典型原型制作是原型制作、CAD/CAM（UG）、3D打印綜合訓(xùn)練、零件數(shù)控銑加工等四門前續(xù)課程技能的綜合運(yùn)用。同時(shí)，結(jié)合國家職業(yè)技能等級(jí)，考取銑工或3D造型師高級(jí)職業(yè)證。

三、基于世賽標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化的專業(yè)核心課程建設(shè)案例

典型原型制作是工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)中一門專業(yè)核心課程，是基于世賽賽題和真實(shí)生產(chǎn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化的綜合應(yīng)用課程。該課程是原型制作、CAD/CAM、3D打印綜合訓(xùn)練、零件數(shù)控銑加工等四門前續(xù)課程知識(shí)和技能的綜合運(yùn)用。本課程是基于世賽賽題和真實(shí)生產(chǎn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化成學(xué)習(xí)任務(wù)的一體化課程。下面從一體化課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)方面來分析這門課程。

1.一體化課程學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)能達(dá)到以下的目標(biāo)：能使用油泥模型、木材模型、CNC模型、3D打印模型表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)者的原創(chuàng)模型;能制定油泥模型制作的工藝，熟練使用相關(guān)設(shè)備和工具，制作油泥模型;能制定木材模型制作的工藝，熟練使用相關(guān)設(shè)備和工具，制作木材模型;能編制CNC模型的加工工藝，運(yùn)用CAM軟件編制加工程序;能熟練操作數(shù)控加工設(shè)備加工模型零件，并進(jìn)行粘接組裝;能理解3D打印成型原理，運(yùn)用3D打印切片軟件生成打印程序;能熟練操作各類3D打印機(jī)設(shè)備打印模型，并進(jìn)行粘接組裝;能對油泥模型、木材模型、CNC模型、3D打印模型進(jìn)行表面后處理和表面裝飾;能運(yùn)用油泥模型、木材模型、CNC模型、3D打印模型對原創(chuàng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行修改; 能理解快速鑄模成型的原理和工藝，根據(jù)樣件原型，熟練操作真空注型機(jī)澆注硅膠模，分模后復(fù)制樣件;能根據(jù)產(chǎn)品選擇合適的材料運(yùn)用合理的制作方法制作原型;能分析復(fù)雜原型產(chǎn)品的制作工藝，綜合運(yùn)用CNC加工、3D打印、快速鑄模等制作原型產(chǎn)品;能按企業(yè)的安全、衛(wèi)生、健康要求，組織管理工作現(xiàn)場。

2.學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)

（1）學(xué)習(xí)任務(wù)的組成。典型原型制作是一門一體化專業(yè)核心課程，總學(xué)時(shí)為240節(jié)。共由八個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)組成。其中，第一至五個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)為不同材料、不同工藝模型制作的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)任務(wù)間的關(guān)系是并列的;第六至八個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)是綜合應(yīng)用項(xiàng)目，學(xué)習(xí)任務(wù)的關(guān)系是遞進(jìn)的、綜合的，且這三個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)是由世賽賽題，并結(jié)合企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)，轉(zhuǎn)化成綜合性學(xué)習(xí)任務(wù)。各學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)時(shí)安排見表1。

（2）學(xué)習(xí)任務(wù)案例?！盁o人機(jī)模型制作”是課程的第八個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，該任務(wù)是一個(gè)綜合性的學(xué)習(xí)任務(wù)，運(yùn)用到前面幾個(gè)任務(wù)所學(xué)到的CNC加工技術(shù)、3D打印技術(shù)和硅膠復(fù)模技術(shù)來制作模型。下面從學(xué)習(xí)任務(wù)描述、學(xué)習(xí)目標(biāo)、知識(shí)和技能來分析該學(xué)習(xí)任務(wù)。

學(xué)習(xí)任務(wù)描述：筆者學(xué)院原型技能工作室接到一項(xiàng)新產(chǎn)品無人機(jī)模型制作的任務(wù)，現(xiàn)由工業(yè)設(shè)計(jì)班學(xué)生負(fù)責(zé)完成該模型的制作。學(xué)生根據(jù)客戶提供的產(chǎn)品圖樣，在教師的指導(dǎo)下依據(jù)設(shè)備、材料狀況合理地制訂無人機(jī)模型制作方案，小組分工實(shí)施制作無人機(jī)。對照無人機(jī)原型能與客戶溝通，并提出創(chuàng)新或改進(jìn)建議。

學(xué)習(xí)目標(biāo)：通過本學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠查閱資料認(rèn)識(shí)無人機(jī)的應(yīng)用;識(shí)讀無人機(jī)圖樣，分析無人機(jī)的結(jié)構(gòu);編制無人機(jī)模型制作工藝卡和組成零件加工工藝卡;熟練運(yùn)用CAM編制數(shù)控加工件刀路，并生成加工程序;根據(jù)加工或裝配需要，設(shè)計(jì)并制作簡易夾具;使用切片軟件，合理設(shè)置3D打印機(jī)的參數(shù)，生成轉(zhuǎn)子3D打印程序;安全、熟練操作普通機(jī)床、數(shù)控銑床、3D打印機(jī)、拋光機(jī)、真空復(fù)模機(jī)等設(shè)備，并能對設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng);敘述硅膠快速鑄模的工藝和流程，運(yùn)用快速鑄模的方法，復(fù)制無人機(jī)定子相同件;根據(jù)制定工藝，選用合適的材料，合理選用設(shè)備加工無人機(jī)各個(gè)組成零件;對照圖樣進(jìn)行無人機(jī)拼接與裝配;對無人機(jī)模型的表面進(jìn)行修補(bǔ)、打磨等后處理;根據(jù)設(shè)計(jì)要求或客戶要求，做好安全防護(hù)后，使用手噴漆對消防栓噴漆上色;能按企業(yè)的安全、衛(wèi)生、健康要求，組織管理工作現(xiàn)場。

知識(shí)和技能：無人機(jī)模型由主體、底板、上蓋、定子（4個(gè)）、轉(zhuǎn)子（4個(gè)）組成。該學(xué)習(xí)任務(wù)主要知識(shí)包括：無人機(jī)產(chǎn)品功用與結(jié)構(gòu)分析，各種材料特性，數(shù)控加工件夾具設(shè)計(jì)，殼壁件的數(shù)控加工工藝，硅膠快速復(fù)模的工藝和流程。主要技能包括：能運(yùn)用數(shù)控機(jī)床加工無人機(jī)的主體和上蓋，能運(yùn)用3D打印機(jī)打印轉(zhuǎn)子，能運(yùn)用硅膠?？焖購?fù)制定子，能運(yùn)用機(jī)械加工或手工制作無人機(jī)的底板、支撐以及主體與定子連接件。

3.評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)任務(wù)評價(jià)參照世賽原型制作項(xiàng)目評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評價(jià)由組織管理、功能設(shè)計(jì)與表面質(zhì)量和尺寸精度等三個(gè)部分組成，各模塊占比分別是5%、10%、85%。其中，模塊一是組織管理，評價(jià)方式為客觀評價(jià)，包含安全、衛(wèi)生和工作管理等，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“Yes”或“No”。通過此模塊評價(jià)的設(shè)定，培養(yǎng)學(xué)生有較強(qiáng)的安全、衛(wèi)生管理意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生形成良好的職業(yè)素養(yǎng)。模塊二是功能設(shè)計(jì)與表面質(zhì)量的評價(jià)，評價(jià)方式是裁決評價(jià)，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為0、1、2、3四個(gè)等級(jí)。此模塊評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)還結(jié)合了企業(yè)質(zhì)量要求，讓學(xué)生明確質(zhì)量評價(jià)需要滿足客戶要求。模塊三是尺寸精度的評價(jià)，評價(jià)方式為客觀評價(jià)，通過三坐標(biāo)測量儀和精密量具相結(jié)合對學(xué)生制作的產(chǎn)品模型進(jìn)行檢測，生成規(guī)范的檢測報(bào)告，并按公差等級(jí)得分，例如線性尺寸公差在≤±0.10mm范圍內(nèi)，角度的公差在≤±0.5o范圍內(nèi)，圓弧的公差在≤±0.50mm范圍內(nèi)。通過此模塊評價(jià)，學(xué)生能夠明白：產(chǎn)品需要保證精度。模塊一和模塊二的評分細(xì)則見表2。

四、小結(jié)

世界技能大賽不僅給世界青年技能型人才提供了一個(gè)競技交流機(jī)會(huì)，同時(shí)向世界展示了相關(guān)行業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展走向和國際先進(jìn)技術(shù)。通過世界技能大賽原型制作項(xiàng)目的研究，筆者深刻了解到當(dāng)前國際手板模型行業(yè)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)況，充分認(rèn)識(shí)了該行業(yè)的先進(jìn)設(shè)備、技術(shù)要求、職業(yè)能力和產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，促動(dòng)了專業(yè)技能型人才培養(yǎng)的改革，為學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)建設(shè)、一體化課程改革、實(shí)訓(xùn)室建設(shè)提供了良好的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：廣州市技師學(xué)院）