家具加工机械课程的教学实践

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0引言

高校实施创新创业教育是落实“大众创业、万众创新”的重要举措，以素质教育和创新教育为基础，强调将专业知识传授与创新创业能力训练有机融合[1]。教育部在《关于做好深化创新创业教育改革示范高校2019年度建设工作的通知》中要求将创新创业教育贯穿于高校人才培养的全过程，并进行“专创融合”的专业课程重构[2]。河北农业大学是国家大众创业万众创新示范基地，全国深化创新创业教育改革示范高校，学校坚持顶层设计，将创新创业教育贯穿人才培养全过程；坚持深化改革，以创新创业教育引领教育教学改革；坚持协同创新，构建具有学校特色的创新创业教育体系，并实施一系列的改革方案。基于此，本文以专创融合为理念，以家具加工机械课程为研究对象，探索专业教育与创新创业教育的融合路径，提升课程教学质量，创新人才培养模式。

1课程建设背景

1.1行业现状与学情分析

中国家居行业规模的扩大以及现代科学技术的迅速发展和社会生活的不断进步使家居市场发生根本变化[3]。家居的生产方式已由传统大批量的推式生产向符合多样化和个性化需求的拉式生产转变。在此背景下，家居制造业发展的主流模式转为大规模定制（MassCustomization，MC）[4]。而随着工业4.0和智能制造的发展，家具加工机械也已由单机向柔性化生产线、数据互联互通方向发展[5]。技术的进步不但要求家具加工机械在授课内容上守正创新、紧跟行业前沿技术；而且要求在教与学的方法上不断革新、调整和优化。后疫情时代，各种线上、线下优质的教学资源十分丰富，学生可以很容易地开展自主学习和知识点的专项学习[6]；教师更多以教练的身份去引导，指出学生学习探究的方向，在授课方式上可以多以项目实践的方式进行，从而从实践角度锻炼学生提出、分析和解决问题的能力。家具加工机械的授课对象是木材科学与工程专业二年级的学生。在知识结构上，学生已掌握“工程力学”“设计制图”“机械设计基础”的基本知识；在学习期望上，学生非常期待能够“玩转”家具加工机械、自动控制和数控加工、柔性生产等先进技术，也更喜欢探究互动、实践创新的学习方式。

1.2课程特色与优势

家具加工机械推进专创融合优质课程建设的突出特色和优势在于以下几点。

1.2.1课程的强实践性和可拓展性

家具加工机械立足于学生实践技能的培养，重点锻炼学生分析研究思维和动手实践技能，实践的对象源自木材加工和家具生产所用的各类机床和工具。设置具体的研究课题和创新训练科目，使学生在接触科研实际和生产实践过程中学习知识，掌握实践技能，激发学习兴趣，在每一件作品的制作过程中提升专业自信和成就感，厚植创新创业思维。1.2.2学科交叉以木材的加工利用为应用对象，行业和企业技术痛点的解决方案涉及木材、机械、电气、信息、液压气动等多个学科，是多领域知识的集成和创新。

1.2.3校企合作模式

木材加工和家具生产自动化乃至智能化是家具生产企业发展的必由之路。本课程以项目小组为单位，与校外专业实践基地河北依丽兰家具有限公司、石家庄华杰木业有限公司、宿迁雅禾木业有限公司等合作交流，讨论企业生产技术提升中存在的问题，联合攻关提出解决方案，实现学校人才培养和企业技术提升的双赢。

2专创融合教学总体设计

2.1教学目标重构

重构家具加工机械的课程教学目标可以解构为4个层次。知识目标：掌握家具加工机械的基本知识、理论与方法。能力目标：具备家具加工相关机械装备技术开发和项目实践能力。思政目标：通过问题探究和项目实践锤炼追求卓越、钻研求精的工匠品格。专创融合目标：培养以创新创业思维解决家具加工实践问题的能力。

2.2教/学思路设计

基于OBE的教育教学理念，建立虚拟仿真与试验分析相结合、线上理论与线下实践相辅助的创新教学思路。将专业教育和创新创业教育相融合，适时翻转、营造生生合作互评、师生交流探究的教学氛围。以创新实践项目和问题为驱动，适时翻转、合作探究、互评互鉴，开展专业创新设计和项目方案研究。主要开展课内课外两个方面的专创融合教学设计，并注重线上线下混合式教学方式的运用。1）针对家具加工机械中若干重要和复杂的机械结构和单元，利用三维建模、动力学分析、有限元分析、控制系统仿真等方法建立虚拟样机，直观理解机床重要结构及部件之间的传动方式；针对实物机床试验对比虚拟样机的关键部件，深层次明晰机构特点。2）线上线下混合，融合机、电、液、气、信息等，建立独立于课程教学章节之外的线上网络教学扩展平台，线下通过校企合作，以项目实施和技术开发为载体，切实提升学生的专业能力。

3专创融合教学实践

3.1教学项目设计

针对家具生产过程中的下料、净面、出型、开榫、打孔、砂光等工序中所用机床和刀具，设置研究性问题，要求学生从文献分析、实践动手两个方面回答包括机械结构和传动、刀具廓形绘图、数控编程和加工等问题并形成研究报告。研究性教学项目汇总如表1所示。遵循主动建构的基本学习原理[7]，根据表1的研究性教学项目的设置，学生在分组合作的过程中主动进行个体建构，并与他人合作实现团队的建构，给出研究性教学项目的解决方案。以推台裁板锯的工作台支撑结构分析为例，其活动工作台的支撑结构细节及具体的运动方式分析是理解推台锯工作原理，实现人造板材精确锯切下料的关键，45°精密推台锯样机如图1所示，研究项目为“活动工作台的支撑结构建模和运动分析”。教师的引导过程为：首先要求学生去木材加工实习实训中心仔细观察和分析此机床活动工作台的结构组成和运动特点；其次，在学习通平台设置头脑风暴式主体讨论，要求学生绘制机构的运动示意图；最后利用三维建模软件构建样机模型，通过仿真动画的方式验证运动示意图的正确性并对机构进行深入分析，包括运动平稳性、极限和缓冲点设置等问题，以此对该研究问题进行较为完整的解决方案的建构。图2为学习通讨论情况，图3为经过互评互鉴和教师点评后的活动工作台机构运动示意图，图4为学生SolidWorks所建的三维模型。

3.2课堂讲授的专创融合教学法

以子谦国际的35+专创融合教学法为依据，将家具加工机械课程中传统的授课型知识讲授逐渐转变为引导式、实践式的教学探索以及面对不确定性去探索和创造的能力培养。以创业思维（先行动，后学习）为底层逻辑，改变教学思维，以“行动优先、合作共创、主动学习和真实情景”为学习理念促发家具加工机械知识的建构和创造。子谦国际的35+专创融合教学法分为七个类型，有且不限于35种教学方法，如表2所示。教学过程中，通过35+专创融合教学法的运用，努力实现教师向教练、学生向运动员、教室向创意工厂、考试向创意产品的转变。

3.3创新创业思维模型具象化

以家具加工机械的若干教学单元为载体，结合35+专创融合教学法，使创新创业元素和思维模型具象化，如表3所示。表3中仅列出了主要使用的35+专创融合教学方法，而在实际的教学过程中，往往是多种教学方法的融合使用。多种创新创业思维模型的使用是在理解每一个思维模型含义的基础上，通过具体的教学载体和“先行动，后学习”的创业底层思维不断打磨和锤炼，最终使学生对具体的思维模型有更为深刻的认识。

3.4典型案例分析

3.4.1教学内容

砂光机砂带的张紧和调偏。

3.4.2创新创业元素

刻意练习/多元思维模型。

3.4.3教学方法

Me_We_Us，模型构建。

3.4.4教学过程

采用线上线下混合方式进行，流程如图5所示。1）学生分组。学习通中建立PBL分组任务，每组不超过4人，采用先随机再固定的方式分组，指定组长，施行组长负责制，课堂要求每一组坐在一起，便于任务讨论。2）课程引入。以“砂光的作用”为研究项目进行小组共创，每个小组先每人写下一个关键词，然后依次传递给组内成员，要求所有人都要写上一个关键词，然后在A4纸上将共创的结果列举出来，也可以采用思维导图的方式呈现。3）内容展开。第一个环节是以“砂架的结构形式”为研究项目进行小组内的产品原型设计，先组内讨论，给出设想的砂架结构示意图，学习通内上传图片，投屏共享，全班一起讨论，然后进行自评和互评；第二个环节是以木材实习实训中心的“窄带砂光机的砂带张紧和调偏结构”为研究项目进行小组共创，采用Me_We_Us的共创方式，绘制砂带张紧和调偏的结构示意图，同样采用互评互鉴的方式进行。4）内容复盘。要求学生以思维导图的方式总结本节内容，以学习通中主题讨论的方式进行。5）内容引申。根据内容的关联性，设置“连续平压机钢带张紧和调偏方式”为研究项目，要求学生课后查询相关资料，阅读理解，组内讨论，绘制模型图，此环节以学习通中作业的方式设置。

3.4.5教学效果

结合线上线下、以创新创业思维为底层逻辑的教学方式获得学生的普遍欢迎，不但增加趣味性和挑战度，而且重点突出。在每一个研究项目的解决过程中，学生逐渐对“先行动，后学习”、利用已有资源与人共创的学习方式有了深入的理解和认可。

4结束语

家具加工机械的强实践性和与行业技术的紧密联系性对课程的教/学两方面都提出了更高的要求。本课程以“先行动，后学习”的创业底层思维逻辑和主动建构的基本学习原理为依据，结合35+专创融合教学法，以研究项目的方式逐步开展课堂教学，使学生在分析问题和解决问题的过程中逐步养成即时学习、与人共创的思维方式。在进一步的专创融合教学过程中，一方面可以将专业技能竞赛、创新创业项目和大赛等与家具加工机械的授课环节有机结合，努力践行基于专业的创新和面向行业的创业赛事模拟；另一方面应持续和深入推进“走出去”，与家具和木业相关企业合作，在合作开发社会需要的家具生产装备和技术的实践过程中进一步提升参与学生的行业大局观和创新创业精神。

参考文献

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[2]仲欣.基于专创融合的消费者行为学实践教学模式研究[J].创新创业理论研究与实践,2021,4(17):118-120.

[3]熊先青,刘慧,朱卿卿,等.定制家居产业链协同发展的思考[J].木材工业,2018,32(2):18-22,27.

[4]王瑞,段新芳,张冉.我国全屋定制家居产业链标准体系框架研究[J].木材工业,2017,31(6):35-38.

[5]张国梁,侯晓鹏,蔡振江,等.定制家居柔性化生产线控制系统信息交互模型[J].农业工程学报,2020,36(12):321-328.

[6]李德鑫,宋晓骥,杜湘瑜,等.线上线下混合教学中的贯通式设计与探索[J].电气电子教学学报,2021,43(4):1-5.

[7]程学云,丁卫平,管致锦,等.基于建构主义理论的C++程序设计线上线下混合式金课建设[J].计算机教育,2021(11):157-161.

[8]郭献芳.基于建构主义的应用型教育教学设计探微:以工程经济学课为例[J].教书育人（高教论坛）,2021(33):80-83.

作者：张国梁 黄秋娴 邢义虎 单位：河北农业大学林学院