“电梯零部件设计”课程教学改革与实践

为了提高教育教学质量，培养高素质技能型人才，针对高职电梯类专业教育的特点，坚持以学生能力为本位的课程观和以工作过程为导向的教学观，对“电梯零部件设计”课程开展教学改革与实践，探索出以能力为目标、学生为主体、项目化教学、任务驱动训练强化知识技能的课程教学模式。
一、课程教学改革的背景与思路
传统的“电梯零部件设计”课程，要求学生掌握常见机构的运动学和动力学的分析计算方法，教学内容主要是机器及零部件材料的选用和受力计算，采取课程设计集中训练的教学方式。对高职学生来说，存在纯理论性课程内容相对比较枯燥，学生难理解、学习效果差，课程设计题目以“减速器设计”为主，知识应用难以训练学生的职业能力，实践教学环节与专业性工作脱离，教学手段落后，对学生学习成绩的评定方法过于单一等问题。
通过到行业企业调研，分析电梯工程技术从业人员工作岗位及工作内容，针对从事电梯行业的设计、制造、安装、维修保养及工程技术管理和检测岗位人员的职业特点，将课程定位为以电梯工程技术零部件设计员职业能力提升为核心。确定本课程的教学目标为掌握通用零件和常用机构的设计技能，初步具有选用、分析和设计常用零件和简单传动装置的职业能力，突出课程的职业性。在原机械设计、机械零件、机械原理课程内容的基础上整合机械制图、工程材料、工程力学和电梯原理的部分相关知识作为新的“电梯零部件设计”课程，把“电梯零部件设计”课程作为电梯类专业必修的技术基础课，使学生掌握通用零件和常用机构的基本知识和理论，具备机械设计的技能，为学生将来从事电梯部件设计员的工作奠定基础。
课程改革的思路是采取项目化教学、任务驱动、情境设计的教学方法，以行动为导向组织教学，课程设计体现“与专业结合，为岗位服务”。教学内容项目化、模块化，将整个课程作为一个大的项目，课程分为若干任务，每一任务又由若干个单元构成，采用工作过程考核的方法评定学生的成绩，重视学生学习过程中的表现。


表1 “电梯零部件设计” 课程整体教学设计方案
二、课程教学改革的实施
1.采取项目化教学设计，课程内容以任务驱动的方式进行解构和重构
电梯部件设计员的工作内容包括电梯井道图纸的绘制、电梯零部件技术条件的拟订和设计选型、电梯零件的标准化管理、电梯非标零件设计等，课程组按照综合性、实用性、层次性的选题原则，与企业技术人员共同研讨，终将企业真实工作项目“杂物电梯曳引机设计项目”挑选为课程主题。解构课程知识体系，将“杂物电梯曳引机设计项目”作为课程主线，把课程知识点分解，融入项目的各个环节中，终让学生在设计完成整个项目时掌握解决项目各种问题所应用到的知识。同时教师通过对问题的深化和扩充，进一步强化学生的专业知识与技能，从而达到培养和提升学生职业能力的目的。
课程组按照典型性、覆盖性、有效性及趣味性等原则将整个课程分成电梯井道布置图的分析与绘制、曳引机动力系统及其轴系零部件的拆装与分析设计、曳引机减速器的分析与设计、曳引轮和制动轮的设计、制动器及机座的设计5个任务，课程整体教学设计方案如表1所示。这5个设计任务充分凝聚了组成机器的框架支撑系统、动力系统、传动系统、执行系统和操作控制系统知识的重构，可以使学生掌握标准机械零部件的工作原理、类型、特点、结构、标准、选用方法，掌握电梯常见机构的工作原理、类型、特点及三维绘图的基本方法，掌握电梯常用传动机构的主要参数、设计准则、装配形式，掌握部分电梯零部件结构的设计方法。具有使用设计软件绘出零部件图的能力，运用手册、标准、规范、设计软件等技术资料设计和选用传动机构、标准零部件的能力，运用机械系统设计的
基础知识分析与设计电梯常用机构和简单传动装置的能力，根据使用要求、制造工艺、安装维护、经济和安全等问题对电梯零部件进行结构设计的能力。让学生在具备岗位所需知识的同时，也能培养其社会能力和综合职业素质。
在任务实施过程中，教师以指导为主、讲解为辅，学生是主体，新知识隐含于任务中，学生在明确的任务驱动下动手完成工作任务，自主地学习和应用知识，师生共同解决设计工作过程中遇到的问题，实现培养学生职业能力的教学目标。将项目式教学方法应用于“电梯零部件设计”课程，能够实现理论知识同实际工程应用的有机结合，使学生的设计分析能力、工程计算能力和实践动手能力得到培养。实践证明，所选项目能培养和促进学生专业能力、专业思想，激发学生的兴趣，提升教学质量。

图1 电梯部件设计员的典型工作过程
2.课程教学过程的情境设计
任务驱动教学单元设计中的情境设计是基本、重要的教学环节。首先，通过企业调研明确电梯企业工程设计部门的组织结构、电梯部件设计员的工作过程及工作内容，电梯部件设计员的典型工作过程如图1所示。其次，依据“杂物电梯曳引机设计项目”编写相应的教材、课件、教案及作业练习文本，形成任务书、工作页等学习材料。后，以典型工作过程为载体来设计教学过程的学习情境，进而实施任务驱动式教学。
情境式教学的具体实施过程可分为任务分析与分工、制定设计方案、主要零部件选型、主要零部件设计分析和计算、绘制零件图及装配图、制定零部件明细表、编写技术说明书及制定清单、任务考核8个步骤。首先，教师将班级学生分成若干小组，分组可依学生特质分组，即按照特长、学习水平或学生宿舍，合理搭配优等生和学习困难学生，学习小组共同探讨出现的问题和困难，提高学生的合作意识。然后教师下达工作任务，明确任务的目标、内容、要求及所涉理论知识点，让学生做好预习准备。接下来，教师与组长根据实际需要，以角色定位的方式确定组内每个成员所担负的工作，灵活地创设学习情境，让学生模拟工作情境时切身融入工作任务中，领悟工作流程、工作对象、工作步骤、工作要求、工作方式和行为规范完成在特定情境中所扮演的角色，使学生主动参与到课堂教学之中。
学生按照担当的项目负责人、绘图员、资料管理员、客户等角色各司其职，以小组为单位制定设计方案，完成零部件选型分析和设计计算，然后绘制零件图及装配图，后制定零部件明细表、编写技术说明书及制定清单完成具体设计任务。
在教学过程中，教师也可同时采用多种教学方法相结合的方式组织和介入到学生的工作过程之中，提高教学活力，推动教学进程，掌握学生的学习状况与水平，如应用案例式教学即时地介入课堂解决设计过程中学生普遍出现的问题，充分发挥师生的智慧来解决问题。通过对比法和研讨法组织课堂讨论和交流，学生间的交流与合作可以增加学习投入的精力，介绍自己的观点并回应别人的见解可以加深对问题的理解，使思维变得更敏锐。在师生互动的学习氛围中，每组学生在发挥本组潜能的同时也吸取了其他组的智慧，使班级共同学习、共同提高。
3.课程多维考核评价体系
课程采取过程考核的方式，使评价主体多元化、评价内容多样化。评价主体多元化包括教师、学生自己、小组及社会评价，考核学生项目完成过程中的表现；评价内容多样化包含操作的规范性、职业性，项目组的认知程度，小组团队配合的认可度、称职程度。
课程考核评价紧紧围绕让学生掌握通用零件和常用机构的设计技能，初步具有选用、分析和设计常用零件和简单传动装置的职业能力为目标，依托学习情境中形成学习团队及担当角色的表现、任务书、工作页和相应的多媒体实训教学机房等实施，根据使用要求、制造工艺、安装维护、经济和安全等问题，按照“杂物电梯曳引机设计项目”设计作品质量进行课程评价。结合教师评价、小组自评与互评、组内评价及企业评价的课程过程考核，具体方式如下：平时成绩占30％，按学习情境的工作态度，即每个学生的出勤率、工作页（设计说明书）、讨论发言（参与意识、合作精神、探究能力、分析问题思路）、课堂演示和表现出来的职业道德进行评分；5个学习工作任务占30%，按工作任务作品质量、理论知识测验（无纸化的考试模式）及现场演示答辩进行评分；项目的综合评定占40%，根据学生应掌握的知识、技能水平及终作品质量来评价。
通过教学内容、教学方法的改革创新与实践，探索出以项目化教学为根本、以任务驱动教学为主线、以情境式教学为抓手、以过程考核为成绩评定方式的课程教学新模式，这种教学模式突出了学生的学习主体地位，实现了课程服务于学生知识应用与职业能力提升的课程目标。

图2 学生课程项目作品选
三、课程教学改革的实施效果
项目化教学时，教师要充分了解学生的学习情况，进行合理分组。高职生入学时基础不一，合理的分组能使学生跟上课程教学的进度，否则知识接受能力好的学生不能够*发挥自己的水平，掌握知识水平较低的学生不能完成设计。通过师生共同努力，学生顺利完成了“杂物电梯曳引机设计项目”，图2为学生完成的课程项目设计作品。
通过课改课的实施，日常教学就像师傅带徒弟，师生关系融洽，教师课前很辛苦，需要做大量的准备工作，撰写大批教学文档，课间较轻松，主要以引导点评和讲解处理学生设计问题为主，进行必要的操作示范，课后对学生的学习状况进行跟进检查与评定，而学生感触深的是课前要准备、课间较辛苦、课后也没闲着，总觉得忙不过来，但确实学到了东西。
通过与电梯生产企业合作，设立奖学金项目，提高学生对课程设计的兴趣，将完成课程设计项目作为学生展示动手能力、创新能力的一个平台，把设计小组的项目作品作为一种*，引导其他学生做好课程设计，同时也作为学生参加机械创新设计大赛的一种选拔方式。学生学习的兴趣高了，投入的精力就越多，课程教学效果更明显，技能水平就能得到提升，如学生参加大学生机械创新大赛荣获的多项奖励就是好证明。课程教学内容及方法的改革能更好地将职业院校的学生培养成专业基础知识扎实、实践能力强、具备较强动手能力的技能型人才。
项目化教学改革在提高教学质量的同时，也提高了学生的机械设计能力和创新能力，对培养电梯类专业学生分析和解决工程实际问题的职业能力起着重要的作用。本课程开展的工学结合、以学生为中心的项目化教学的课程教学模式不仅适用于电梯类专业课程，同时也可为工科其他专业课程所借鉴，项目化教学改革的成果为培养学生专业知识、工作能力和综合职业素质起到了较好的示范作用。