基于世赛原型制作项目转化的专业课程改革实践

　　摘要：本文基于世赛原型制作项目技术标准的研究，结合行业企业调研，重新梳理了工业设计专业定位，重构了工业设计专业课程体系；以一门专业核心课程为案例，剖析了如何将世赛标准、赛题和企业真实生产项目相结合进行一体化课程开发，促进了世赛成果的转化。
　　关键词：世赛原型制作项目工业设计专业课程体系课程建设
　　世界技能大赛（下称世赛）是世界技能奥林匹克，发展至今已有六十多年的历史，涉及建筑与结构技术、艺术与创意、信息与通讯技术、制造与工程技术、个人与社会服务及交通与物流六大领域，共52个竞赛项目。世赛竞赛项目设置的依据全球职业发展情况，具有一定的前瞻性和引领性。各竞赛项目的技术说明遵循相关行业标准、ISO标准以及该领域的最新规定，且项目技术说明需要定期更新，以保持技术的先进性，充分体现世界技能领域发展的最新趋势。由此可见，研究世赛标准对我国技能型人才的培养具有很高的借鉴价值。本文通过分析世赛原型制作项目技术标准，结合广州及珠三角地区行业企业调研，重新梳理了工业设计专业定位，重构了工业设计专业课程体系，开展了专业核心课程建设。促进了世赛原型制作项目的成果转化，将精英式世赛选手人才培养转变为大众式专业技能人才培养。一、世赛原型制作项目技术的分析
　　1。原型制作项目介绍
　　世赛原型制作项目是根据给定的产品图样和设计要求，运用CAD设计软件进行三维建模和自由设计，再由3D模型转化成2D工程图；选手根据自己设计的产品图样使用指定的PU化工木材、铸造树脂、凝胶、亚克力玻璃、复合材料及PVC等材料运用普通车削、普通铣削、数控加工、3D打印、手工等工艺方法制作原型模型，并对原型模型进行打磨、粘结等后处理，最后喷漆上色和表面装饰的竞赛项目。
　　2。相关职业岗位描述
　　原型制作从业人员需完成原型作品的设计、制作、测试以及修改。在工业设计领域中，一项新设计的实际产品需要重复设计、修改才能最终确认和落实顾客对某个设计兴趣。原型是产品设计流程的一环，通过原型确定在新产品投产前设计产品的性能。通过制作多个同一系列的原型，从中选择搞定最终设计方案；或者制作多个原型用来进行改良，从而完善设计方案。原型制作专业人士的专业要求是能把产品的理念设计和原型的制作进行有机的结合。原型制作岗位人员从业人员需要掌握计算机辅助设计（3DCAD）、计算机辅助制造（CAM）、原型模型制作的技能，包括车削、铣削、3D打印、CNC加工、真空铸模、手工等，以及喷涂和打磨。
　　3。原型制作项目知识和技能要求
　　原型制作项目包含工作组织管理、设计原型作品、技术图样、计算机辅助设计（3DCAD）、计算机辅助设计（CAM）、制作原型作品、喷涂及装饰原型模型等七个方面的知识和技能要求。二、基于世赛原型制作项目转化的工业设计专业定位和课程体系构建
　　根据广州及珠三角地区的工业设计公司、手板模型企业调研和各级院校工业设计专业的调研，并结合世赛原型制作项目的技术标准，重新梳理了工业设计专业定位，分析了企业中工业设计师助理、手板制作师的职业岗位能力要求，重新构建了工业设计专业课程体系。
　　1。专业定位
　　工业设计专业招生对象为初中毕业生或具有同等学力者，学制五年，培养目标主要面向工业设计公司和手板模型生产企业，培养面向广州及珠三角地区行业的企业，适应产品设计师助理员、产品手板制作师等工作，掌握扎实的工业设计方面的技术知识，能参与工业产品的设计、创建、测试和修改，根据工业设计师设计产品制作原型模型，并被工业设计师用于探索、测试设计方案，预期的设计中可能存在的问题，验证工业产品的性能或适用性。培养具备良好的职业道德、敬业精神、合作意识和创新能力，达到铣工、3D打印造型师高级职业资格要求的技能型人才。
　　2。職业岗位能力要求
　　（1）产品设计师助理岗位能力要求。设计产品能力要求：理解设计原则，能将产品设计师的复杂、抽象的理念具体化，可以把书面或口头的描述、复杂的技术图样转变为设计，并能与产品设计师、客户、工程师一起讨论进行设计的建议、修改，提出创新性的解决方法。
　　准备精准图样能力要求：能把握技术图样标准，熟练运用CAD软件，根据3DCAD数据转化成包含清晰尺寸、技术要求等信息的工程图，最终向客户提供精确的技术图样。
　　计算机辅助设计（3DCAD）能力要求：能熟练运用国际知名3DCAD软件有效地、创造性地根据技术图样生成原型模型或三维模型数据；认识逆向工程在工业设计中的应用，根据样件进行三维扫描，并对采集点进行处理及造型。
　　（2）产品手板制作岗位能力要求。计算机辅助制造（CAM）能力要求：能熟练运用专业的CAM软件，使用3DCAD数据生成刀具路径。根据生产类型和零件规格要求，使用CADCAM系统自动或手工编程，以最佳生产方案生成程序，并使用数控机床制作精确的原型模型的零部件。
　　制作产品能力要求：根据设计标准和技术说明，使用指定材料制作原型。根据生产类型和零件规格要求，选择最佳加工方案，使用手工工具、传统机械设备、数控设备、3D打印设备制作精确的模型零件，或运用快速铸造制作零件的复制件，最后将制作零件组装原型模型。同时，能根据工程师和客户的反馈意见对原型模型进行改良。
　　喷漆及装饰模型能力要求：能完善原型模型的表面缺陷，安全地使用喷涂剂对模型喷涂，再进行抛光处理，最后使用合适的装饰材料装饰原型模型，最终满足客户的需要。
　　3。专业课程体系构建
　　根据工业设计公司和手板模型生产企业岗位能力要求，结合世赛原型制作项目的技术要求，将设计原型产品能力、准备精准图样能力、计算机辅助设计（3D）能力、制作原型产品能力和喷漆装饰原型模型能力转化成三大模块的专业课程，分别是产品设计课程模块、产品手板制作课程模块、综合应用课程模块。模块一产品设计课程包含：机械制图与CAD、设计素描与速写、设计构成、Inventor三维建模、产品建模与渲染（3dsmaxs）、产品设计表现技法、逆向工程、人机工程等一体化课程。模块二产品制作课程包括：零件普通车削加工、零件普通铣削加工、零件手工制作、CADCAM、3D打印综合训练、零件数控铣加工中级和高级等一体化课程。模块三综合应用课程包括：工业产品设计、原型制作、典型原型制作三门专业课程。其中，原型制作是零件普通车削加工、零件普通铣削加工、零件手工制作三门前续课程技能的综合运用，也是后续课程典型原型制作的基础；典型原型制作是原型制作、CADCAM（UG）、3D打印综合训练、零件数控铣加工等四门前续课程技能的综合运用。同时，结合国家职业技能等级，考取铣工或3D造型师高级职业证。三、基于世赛标准和企业真实生产项目转化的专业核心课程建设案例
　　典型原型制作是工业设计专业中一门专业核心课程，是基于世赛赛题和真实生产项目转化的综合应用课程。该课程是原型制作、CADCAM、3D打印综合训练、零件数控铣加工等四门前续课程知识和技能的综合运用。本课程是基于世赛赛题和真实生产项目转化成学习任务的一体化课程。下面从一体化课程目标、学习任务设计、评价标准三个方面来分析这门课程。
　　1。一体化课程学习目标
　　通过本课程的学习，应当能达到以下的目标：能使用油泥模型、木材模型、CNC模型、3D打印模型表达产品设计者的原创模型；能制定油泥模型制作的工艺，熟练使用相关设备和工具，制作油泥模型；能制定木材模型制作的工艺，熟练使用相关设备和工具，制作木材模型；能编制CNC模型的加工工艺，运用CAM软件编制加工程序；能熟练操作数控加工设备加工模型零件，并进行粘接组装；能理解3D打印成型原理，运用3D打印切片软件生成打印程序；能熟练操作各类3D打印机设备打印模型，并进行粘接组装；能对油泥模型、木材模型、CNC模型、3D打印模型进行表面后处理和表面装飾；能运用油泥模型、木材模型、CNC模型、3D打印模型对原创设计细节进行修改；能理解快速铸模成型的原理和工艺，根据样件原型，熟练操作真空注型机浇注硅胶模，分模后复制样件；能根据产品选择合适的材料运用合理的制作方法制作原型；能分析复杂原型产品的制作工艺，综合运用CNC加工、3D打印、快速铸模等制作原型产品；能按企业的安全、卫生、健康要求，组织管理工作现场。
　　2。学习任务的设计
　　（1）学习任务的组成。典型原型制作是一门一体化专业核心课程，总学时为240节。共由八个学习任务组成。其中，第一至五个学习任务为不同材料、不同工艺模型制作的学习，学习任务间的关系是并列的；第六至八个学习任务是综合应用项目，学习任务的关系是递进的、综合的，且这三个学习任务是由世赛赛题，并结合企业真实生产，转化成综合性学习任务。各学习任务学时安排见表1。
　　（2）学习任务案例。无人机模型制作是课程的第八个学习任务，该任务是一个综合性的学习任务，运用到前面几个任务所学到的CNC加工技术、3D打印技术和硅胶复模技术来制作模型。下面从学习任务描述、学习目标、知识和技能来分析该学习任务。
　　学习任务描述：笔者学院原型技能工作室接到一项新产品无人机模型制作的任务，现由工业设计班学生负责完成该模型的制作。学生根据客户提供的产品图样，在教师的指导下依据设备、材料状况合理地制订无人机模型制作方案，小组分工实施制作无人机。对照无人机原型能与客户沟通，并提出创新或改进建议。
　　学习目标：通过本学习任务的学习，学生能够查阅资料认识无人机的应用；识读无人机图样，分析无人机的结构；编制无人机模型制作工艺卡和组成零件加工工艺卡；熟练运用CAM编制数控加工件刀路，并生成加工程序；根据加工或装配需要，设计并制作简易夹具；使用切片软件，合理设置3D打印机的参数，生成转子3D打印程序；安全、熟练操作普通机床、数控铣床、3D打印机、抛光机、真空复模机等设备，并能对设备进行日常维护保养；叙述硅胶快速铸模的工艺和流程，运用快速铸模的方法，复制无人机定子相同件；根据制定工艺，选用合适的材料，合理选用设备加工无人机各个组成零件；对照图样进行无人机拼接与装配；对无人机模型的表面进行修补、打磨等后处理；根据设计要求或客户要求，做好安全防护后，使用手喷漆对消防栓喷漆上色；能按企业的安全、卫生、健康要求，组织管理工作现场。
　　知识和技能：无人机模型由主体、底板、上盖、定子（4个）、转子（4个）组成。该学习任务主要知识包括：无人机产品功用与结构分析，各种材料特性，数控加工件夹具设计，壳壁件的数控加工工艺，硅胶快速复模的工艺和流程。主要技能包括：能运用数控机床加工无人机的主体和上盖，能运用3D打印机打印转子，能运用硅胶模快速复制定子，能运用机械加工或手工制作无人机的底板、支撑以及主体与定子连接件。
　　3。评价标准设计
　　学习任务评价参照世赛原型制作项目评价标准，评价由组织管理、功能设计与表面质量和尺寸精度等三个部分组成，各模块占比分别是5、10、85。其中，模块一是组织管理，评价方式为客观评价，包含安全、卫生和工作管理等，评价标准为Yes或No。通过此模块评价的设定，培养学生有较强的安全、卫生管理意识，促进学生形成良好的职业素养。模块二是功能设计与表面质量的评价，评价方式是裁决评价，评价标准分为0、1、2、3四个等级。此模块评价标准还结合了企业质量要求，让学生明确质量评价需要满足客户要求。模块三是尺寸精度的评价，评价方式为客观评价，通过三坐标测量仪和精密量具相结合对学生制作的产品模型进行检测，生成规范的检测报告，并按公差等级得分，例如线性尺寸公差在0。10mm范围内，角度的公差在0。5o范围内，圆弧的公差在0。50mm范围内。通过此模块评价，学生能够明白：产品需要保证精度。模块一和模块二的评分细则见表2。四、小结
　　世界技能大赛不仅给世界青年技能型人才提供了一个竞技交流机会，同时向世界展示了相关行业产业的发展走向和国际先进技术。通过世界技能大赛原型制作项目的研究，笔者深刻了解到当前国际手板模型行业企业的发展现况，充分认识了该行业的先进设备、技术要求、职业能力和产业标准，促动了专业技能型人才培养的改革，为学院工业设计专业建设、一体化课程改革、实训室建设提供了良好的借鉴。
　　参考文献：
　　〔1〕世界技能大赛中国组委会官方网站〔EBOL〕。https：www。worldskillschina。cn
　　〔2〕刘东菊，王晓辉。世界技能大赛：标准的变化及对我国的影响〔J〕。职业技术教育，2013（21）。
　　〔3〕第45届世界技能大赛原型制作项目技术说明〔EBOL〕。https：www。worldskills。org。2018。
　　〔4〕蔡夕忠。一体化课程学习任务的选择与设计〔J〕。中国培训，2013（5）。
　　〔5〕第44届世界技能大赛原型制作项目评分表〔EBOL〕。https：www。worldskills。org。2017。