附件1-2
甘肃省职业教育教学改革研究项目
申 报 书（A）
项 目 名 称：_基于虚拟仿真实训中心的“岗课赛证”
融通模块化教学模式研究与实践
----以《数控加工工艺与编程》为例
项目主持人： 张 岩 成
申 请 学 校： 兰州资源环境职业技术学院
合 作 单 位： 宇龙数控技术(上海)有限公司
通 讯 地 址： 甘肃省兰州市城关区窦家山36号
联 系 电 话： 18993111541
电 子 邮 箱： 512132110@qq.Com
填 表 日 期： 2021年6月
甘肃省教育厅制
填 表 说 明
1．填写此表时，不要任意改变栏目和规格；内容简明扼要。如因篇幅原因需对表格进行调整，应当以“整页设计”为原则。
2．《申报书》一式三份。项目批准后，省教育厅、学校项目管理部门及项目组各存1份。
3．申请者签名处，不得用打印字和印刷体代替。
4．本表须经项目负责人所在学校审核，签署明确意见，并加盖公章后方可上报。
一、基本情况
项目简况 |
项目名称 |
基于虚拟仿真实训中心的“岗课赛证”融通模块化教学模式研究与实践 ----以《数控加工工艺与编程》为例 |
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起止年月 |
2021年6月至2023年6月 |
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项 目 主 持 人
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姓 名 |
张岩成 |
性别 |
男 |
出生年月 |
1984.11 |
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专业技术 职务/行政职务 |
副教授、机电工程学院院长 |
最终学历/学位 |
本科 |
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从事职业教育教学工作时间 |
2008年9月至2021 年6月 |
近3年平均每年教学时间 |
50学时 |
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近3年主要教学工作简 历 |
时 间 |
课 程 名 称 |
授课对象 |
学时 |
所 在 单 位 |
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2020年 |
认识实习 |
2019级新生 |
50 |
机电工程学院 |
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2021年 |
认识实习 |
2020级新生级 |
50 |
机电工程学院 |
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2022年 |
认识实习 |
2021级新生级 |
50 |
机电工程学院 |
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近3年主要科学研究项目及成果 |
时 间 |
项目名称 |
在研/结题 |
本人 位次 |
获奖情况 |
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2017.12 |
一种城市规划人工生态绿岛 |
授权 |
第1位 |
实用新型专利授权 |
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2018.5 |
一种用于城市规划的小区建筑物排列模式 |
授权 |
第1位 |
实用新型专利授权 |
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2017-2019 |
“去产能”新形势下冶金技术专业学生就业调研 |
结题 |
第1位 |
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2016-2018 |
冶金安全事故调研分析 |
结题 |
第3位 |
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2016-2018 |
预焙阳极铝电解槽残极预热利用技术的应用研究 |
结题 |
第2位 |
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2020.11 |
牧区苜蓿草、玉米秸秆、小麦秸秆等牧草收割机械化调查研究 |
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第2位 |
第十二届挑战杯甘肃省大学生科技作品竞赛银奖 |
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项目主要成员（不含主持人） |
总人数 |
高级职称 人数 |
中级职称 人数 |
初级职称人数 |
博士 |
硕 士 |
行业企业 人员 |
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6 |
2 |
2 |
2 |
0 |
1 |
1 |
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姓 名 |
性别 |
出生年月 |
职务 |
职称 |
所在学校（单位） |
承担任务 |
签 名 |
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张小静 |
女 |
1971.6 |
教师 |
高级工程师 |
兰州资源环境职业技术学院 |
教学设计 |
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何冬花 |
女 |
1982.11 |
教师 |
副教授 |
兰州资源环境职业技术学院 |
教学设计 |
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卢雪红 |
女 |
1969.9 |
教师 |
教授 |
兰州资源环境职业技术学院 |
教学实践 |
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李 成 |
男 |
1991.3 |
教师 |
助教 |
兰州资源环境职业技术学院 |
教学实践 |
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蒋晓瑜 |
女 |
1993.5 |
教师 |
助教 |
兰州资源环境职业技术学院 |
教学实践 |
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黄小川 |
男 |
1980.3 |
技术支持 |
工程师 |
上海宇龙数控 |
技术支持 |
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二、立项背景与意义
（一）国内外相关研究现状分析（本课题研究的理论和实际应用价值，目前国内外研究的现状和趋势） 1.本课题研究的理论和实际应用价值 系统仿真是20世纪40年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科。仿真（Simulation）就是通过建立实际系统模型并利用所见模型对实际系统进行实验研究的过程。最初，仿真技术主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以实现的少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大其他领域。可以说，现代系统仿真技术和综合性仿真系统已经成为任何复杂系统，特别是高技术产业不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段，其应用范围在不断扩大，应用效益也日益显著。仿真系统在教育教学中的应用已经非常普遍，好多理论与实践结合的学科几乎都可以通过虚拟演示在仿真系统上完成，特别是一些投资大、占地大、数量有限且高危的系统，更是不可或缺。目前，职业教育发展如火如荼，虚拟仿真实训中心的建设在职业技能实践、训练、培训、职业技能大赛、职业技能认证等过程中同样发挥着越来重要的作用。 2.目前国内外研究的现状和趋势 数控技术是职业教育中为培养从事机械制造业技术人才必须学习的一项技术，随着职业教育的发展，传统教学无法满足教学要求，一是数控加工设备费用高，维修成本高；二是受学生数量的限制，真实机床投资大，耗材也多，经济负担重；三是初次操作过程中一些不可预测的潜在危险，不利于教师组织教学；四是数控系统类型多，所配备的真实机床是有限的，不利于学生上岗后的适应性；五是从毛坯至成形是一个系统过程，很难在一台机床上系统完成，很难实现系统化实践。所以使用仿真虚拟系统是非常必要的，虚拟工厂逐渐被职业院校所青睐，利用虚拟工厂，有效弥补传统教学的缺陷，促进“理论、实践”教学巧妙融合，打破时空限制，在理论教学的同时，实时以形象、生动、丰富的仿真验证、展示操作过程或数据及结果，优化了实训环境，且对于推进信息化教学手段、优化课堂教学、改革教学方法和手段体现出了强大的优势。虚拟仿真趋于“低成本、高性能”的方向发展，虚拟仿真系统可进行人机对话交互方式模拟现实。随着现代工业的飞速发展，虚拟仿真数控加工技术有了更大的进步，其向高速、高精、复杂化、智能化、柔性化、高可靠性、网络化方向发展。近年来数控仿真系统的发展趋于实践环境，经过三维建模、物理仿真、刀轨优化等大量的计算，使其仿真与实际加工结合更紧密。虚拟仿真技术在国外的应用，已集中在整体综合的基础上，可通过人机对话改善模拟系统，使用户身临其境，国内的虚拟仿真虽与国外有差距，但正朝着深度和广度方向发展，可以实现人模同步，虚拟仿真与可视化新技术跨越式的发展。 |
（二）本项目研究意义 1.实现“岗课赛证”融通教学 本项目研究目标是依据虚拟仿真实训中心对《数控加工工艺与编程》课程进行教学设计改革，并在教学中进行实施，以期得到良好效果。虚拟仿真实训中心是根据工厂的要求建设的虚拟仿真教学系统，针对《数控加工工艺与编程》教学从理论知识到虚拟仿真、进一步延展到实践操作的一个阶梯型的教学过程革新。根据数控加工技术过程，制定与课程、实训、岗位要求相适应的教学目标，合理的设置教学内容，通过虚拟工厂熟悉真实工厂的相应岗位工作流程、工作任务、工作要求、操作方法、技术等，并且与数控加工技术类大赛、1+X认真紧密相容，实现与企业岗位的零距离对接。 2.信息化教学手段的高效应用 在数控理论与实践教学过程中，单纯的理论知识比较枯燥，编制的程序不易得到检验，在零件实际加工过程中出现的干涉、过切、碰撞等问题不易发现和解决。利用虚拟仿真系统，学生初学时在仿真软件上定制工艺，进行参数设置、模拟刀路，有针对性学习理论知识点，且能实现人手一机，保证所有学生都能参与，学生的学习结果能够得到及时验证，提升了课堂教学质量，调动学习积极性。特别是对于操作过程中的一些难点和重点，利用仿真实训中心平台可以通过虚拟仿真、虚拟现实、虚实混合等信息化技术手段来解决，教师在虚拟环境中针对设备规范操作、有效示教，学生可以大胆尝试，突破重点和难点，提高学生基于任务（项目）分析问题、解决问题的能力。。 3.思政素养提升方面 虚拟仿真实训中心系统可以最低成本进行系统的即时优化，使学生及时了解到更多最新前沿的技术，及时了解我国制造业设备及系统的发展，深刻理解科技强国、科技报国的重要意义。虚拟实训中心平台的利用，使学生充分体验学习效果，享受到成功的乐趣，大大激发了学生的学习热情，并且带动引领更多的学生参与，营造良好学习氛围。学生能互帮互助、互相沟通与交流，培养学生的职业素养，使学生全面提升。 4.推进“模块化”教学改革 虚拟实训中心可实现基于典型生产案例进行系统化展示与虚拟操作，这对教师的知识结构、教材、教学方法提出更高要求，如何将一项系统工程进行知识结构与技能训练的“模块化”重组，便于更有效的教学，是值的研究与探索的。 |
三、研究内容、方案和进程
（一）研究内容 1.根据虚拟实训中心平台，调研真实工厂岗位，“模块化”课程内容； 2.通过学习理论知识、虚拟仿真、重新设计教学过程，与工厂企业零距离对接； 3.研究相关“1+X”认证要求，借助仿真平台，将虚拟操作训练与“1+X”认证培训操作相融合； 4.借助仿真实训仿真，认真研究相关技能大赛的知识与技能，通过设计“模块化”教学单元，融入技能大赛的培训过程中。 5.提出课程体系改革意见与建议，撰写改革方案。 |
（二）研究目标 基于虚拟仿真实训中心的“岗课赛证”融通模块化教学模式研究与实践项目研究，是在学院已经建有省级虚拟仿真实训中心的基础上进行的。通过项目研究，最有效发挥实训中心的作用，推动信息化教学手段在职业教育中的应用与“模块化”教学改革”，使职业教育更好地实现“岗课赛证”融合。具体目标有： 1.通过学习理论知识、虚拟仿真、实践操作实现了与工厂企业零距离对接； 2.通过虚拟仿真实训中心，有利于学生进行数控加工相关“1+X”认证的培训； 3.通过虚拟仿真实训中心的虚拟环境中工作流程清晰、机床系统齐全，操作规范性要求高，有助于各类相关赛项的赛前训练； 4.“岗课赛证”融通教学设计、教学资源、教学模式的改革与创新成果的实现。 |
（三）拟解决的关键问题 1.解决在职业教育过程中以虚拟仿真平台为桥梁，将岗位、课程、大赛、证书还不能有效融通的问题； 2.解决虚拟仿真实训中心在信息化教学中有效应用问题； 3.解决目前针对培养目标，课程体系难以改革，“模块化”教学难以实现的问题。 |
（四）改革方案设计和解决问题的方法 1．改革方案设计 （1）企业调研，岗位确定，“模块化”教学设计内容； （2）研究虚拟实训中心的软件内容，梳理与岗位、课程、大赛、认证的融通内容，重新设计教学过程； （3）在虚拟仿真实训中心平台下，以“岗课赛证”融通和提升学生整体素质为目标，重构课程体系，进行“模块化”划分，并在教学中组织实施。 2．解决问题的方法 （1）调研法：企业岗位调研，针对数控加工及制造领域的企业岗位工作，工作流程，知识与技能要求，进行全面调研，便于课程体系重组与改革； （2）头脑风暴法：团队成员针对岗位、大赛、证书所涉及技能点，头脑风暴式提出融通思想与策略； （3）实践法：基于虚拟仿真实训中心，将改革想法、思路不断进行实践，在实践过程总结与提高； |
（五）项目的创新点、预期效益（包括实施范围与受益范围等） 1．本项目创新点 （1）通过虚拟实训仿真中心，实现理论联系实际，校企零对接； （2）研究企业生产实践中岗位能力与课程标准的融通，突出高职学生能力的培养； （3）借助虚拟仿真实训中心，将大赛培训和“1+X”培训融入其中，进行有目标培训； （4）能更清楚的理解掌握企业的生产加工流程。 2．预期效益 （1）提升学生专业学科应用能力； （2）提升学生岗位适应能力； （3）在相关大赛中取得优异成绩； （4）促进“模块化”教学改革，促进课程内容重构。 |
（六）推广应用价值 “岗课赛证”融通是职业教育目前急需研究与解决的问题，基于虚拟仿真实训中心实现“岗课赛证”融通是实现这一目的的新途径，并在实施过程中推进课程体系改革，加速“模块化”教学内容的重组，最大限度实现教学手段的信息化。特别对于需要耗资大、数量有限、危险性高的加工类行业，在虚拟仿真实训平台下进行研究与改革，可操作性强，便于最大学生群体的参与，促使学生主动参与和实践课程，培养学生的操作技能、分析问题、解决问题和创新能力，培养学生安全意识，而且成本低，避免了因操作不当造成的设备损坏，材料的浪费等现象。此实训有利于培养学生自主学习和自主探究创新能力，虚拟仿真实训中心的有效利用也推动了教学改革，在职业教育教学中具有深远意义，该成果也将在许多专业教学中具有借鉴意义。 |
（七）项目的预期成果形式（研究报告、教改方案、人才培养方案、教材、课件、软件、调研报告、著作、论文等。其中，研究报告为必备成果。） 1．课题研究报告； 2．“岗课赛证”融通教学过程设计报告； 3．“模块化”教改方案； 4．发表省级及以上论文2-4篇。 |
（八）项目具体安排及进度 1. 2021年6月-8月，企业岗位调研。 2. 2021年9月-2021年12月，相关技能大赛与认证调研； 3. 2022年1月-2022年6月，教学过程设计； 4. 2022年7月-2022年12月，教学设计实施，论文撰写； 5．2023年1月-2023年4月，效果分析与改进； 6.2023年5月-2023年6月，论文撰写，研究报告撰写。 |
四、项目研究基础
1．项目组成员已开展的相关研究及主要成果（包括校级及以上项目、学术论著论文及获励等） （1）甘肃省职业教育教学改革研究项目《“内分散+外集中”校企合作模式下机电类专业师资队伍建设研究与实践》课题研究，2019年9月结题； （2）工业4.0背景下智能制造专业群课程体系构建，2017年煤炭行业教学成果二等奖。 （3）甘肃省教育科学“十二五”规划课题《高等职业教育试行模块式教育问题研究》，省级，2017年9月通过鉴定； （4）甘肃省2018年全省高校创新创业教育教学改革研究项目《“细化模块 深度融合 强化技能 创新拓展”为导向的教学改革与实践——以机电一体化专业为例》课题研究，2019年7月结题； （5）在研《甘肃省2018年全省高校创新创业教育试点改革专业----矿山机电专业》课题研究； （6）完成甘肃省教育科学“十三五”规划课题“高职液压与气压传动课程资源库创新建设与应用研究”； （7）2019年主持完成校企协同创新科研项目《气压传动 “开放式”实训平台开发》，2019年9月结题。 （8）“挑战杯”甘肃省大学生课外学术作品竞赛二等奖三个，三等奖三个。 （9）2019第一届甘肃省黄炎培职业教育创新创业大赛获（高职组 ）一等奖，本人获优秀指导教师称号；第三届中华职业教育创新创业大赛三等奖； （10）2019机械行业职业技能大赛“易博三维杯”机械产品增减材复合制造工艺技术大赛三等奖。 (11)参与在研甘肃省教育科学“十三五”规划2019年度西部教育质量提升项目专项课题研究。 （12）“华中数控杯”智能制造技能竞赛行业赛三等奖，2017.10； （13）项目化教材《液压与气压传动》教材开发，2018年6月出版，中国矿业大学传版社； （14）校级精品资源课程《数控机床与编程》，2018年7月院级评审通过； （15）2021甘肃省职业技能大赛“产品数字化设计与制造”省赛一等奖； 2．学校已具备的教学改革与研究的基础和环境及对项目的支持情况（含有关政策、经费支持及其使用管理机制、保障条件等，可附有关文件） （1）成立项目管理组织机构 以院长为组长，以主管教学工作的副院长为常务副组长，分管人事、财务、后勤的副院长为副组长，成立学院项目管理领导小组，全面领导项目方案的制定、项目的实施、项目的验收工作。领导小组下设办公室，办公室主任由教务处长担任，成员由相关职能处室和建设项目单位负责人组成，负责对项目的管理和考核，负责为项目改革提供政策支持。 （2）制定项目建设制度体系 以《学院教育教学改革项目管理实施办法》、《学院教育教学质量工程奖励暂行办法》、《学院项目建设专项资金管理办法》等管理制度为基础，按照需求完善制度，加强项目管理，特别在项目资金管理上，按照1：1进行资金配套，并坚持“综合预算、专款专用”，严格实行专款专用和审批制度，确保建设资金使用合理，投向准确。 （3）实行项目建设目标管理 在改革项目实施过程中，将注重项目建设与日常工作结合，全面实施目标管理，并采用学习交流会、专题推进会、汇报安排会等方式，通过建立周检查、月总结、年度考核的机制进行全程监控，确保项目建设的进度与质量，使项目责任人明确目标、有的放矢，及时解决有关问题，使各项目在执行中始终处于可控的良好状态。 |
五、经费预算
支出项目 |
金额（元） |
依 据 及 理 由 |
原材料 |
10000 |
碳钢、铝棒料、板料等 |
视频录制 |
10000 |
案例录制 |
出版物 |
8000 |
发表省级及以上论文2-4篇 |
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六、推荐意见
师 德 师 风 情 况 |
学校公章 年 月 日 |
学 校 意 见 |
学校公章 年 月 日 |
市 （州） 意 见 |
评审委员会主任 推荐单位盖章 年 月 日 |