原创《先进制造技术在工程训练中的教学实践和》
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摘 要：先进制造技术在工程训练教学中的应用,对高等工程教育实现工程人才培养、认知学习、创新训练、科研探索等方面具有重要意义.重庆工商大学立足工程训练中心设备及实训现状,在工程训练中广泛开展以激光加工技术、3D打印技术为主的先进制造综合实训.该实训模块教学实施的是基础型实训,同时结合专业课程学习、大学生创客工作室、学科技能竞赛、毕业设计等的实际需求,进行先进制造技术的拓展提升,实施综合创新实训,效果良好.
关键词：先进制造技术实训；3D打印实训；激光加工实训；教学实践与探索
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）31-0154-02
一、引言
工程训练是我国特有的工程实践教学方式,是我国高等工程教育的重要组成部分[1][2].区别于德国职业精英教育模式和美国的经济、技术等为一体的多样化实践培养模式,我国高等工程实践教学具有其特殊性,即在工程训练教学过程中既要实现工程认知学习、实践教学、创新训练、科研探索等内容,又要承担为社会培养工程人才的使命[3,4].
二、先进制造技术实训课程建设
“教育回归工程,教学回归实践”,成为当代高等工程教育改革的主流趋势.如何做好工程实践教育,是当前世界性的热门教育话题.目前,高校实践教学学时不足,工科学生实践动手能力薄弱,非工科学生工程意识欠缺等,已成为高等学校工程教育的发展瓶颈,因此尽快改变这种现状,已成为刻不容缓的重要任务.
1.先进制造技术实训教学目标.当前,我校开展的先进制造实训内容主要有两个部分,一部分是激光加工技术,另一部分是3D打印机技术,其实训教学目标如下.（1）激光加工技术的教学目标：通过介绍激光加工技术工作原理、技术应用、发展前景、项目设计与设备操作等基本知识,让学生熟悉激光加工的工艺特点、应用范围及机床的安全操作规程,并能熟练应用Auto CAD软件、CAXA、CorelDraw、文泰刻绘图形处理软件等工具完成实训项目教学内容.此外,有条件的实施激光实训室的开放,对有实际需求的学生进行激光加工技术的拓展提升,达到提升技能、培养创新能力的综合目的.（2）3D打印技术的教学目标：通过介绍快速成型技术的分类及应用,让学生了解不同3D打印技术（FDM/SLS/SLA）的成型原理、应用、工艺特点等基本知识,掌握FDM熔融沉积式成型加工的模型三维设计与处理的基本方法、工艺参数设置、设备调试、作品打印等内容,同时将3D打印技术与其他的工程训练技术实践、专业课程实践、学科技能竞赛、创客工作室等内容相结合,提升学生的创新综合实训能力.
2.先进制造技术实训课程设置.我校工程训练中心实践教学面向的对象主要为我校低年级的理工科本科学生,其专业分为机械类专业和近机械类专业.鉴于实习学生的专业不同,学科背景知识水平存在差异,先进制造技术实训课程总体结合学生的专业、知识背景、专业发展要求实施分层次、差异化的教学.
3.先进制造技术实训室设备支撑.当前,我校立足现有的工程训练中心基础设施条件,通过设备购置、内部资源整合,已实现先进制造实训实验室的构建,总体配置金属激光切割设备1台,非金属激光雕刻设备1台,快速动态激光打标机1台,FDM熔融固化式3D打印技术12台,SLA-Pegasustouch 3D打印机2台,电脑若干.
4.先进制造技术实训室教学方法.先进制造技术实训教学模块中,教学方法上总体围绕技术认知、创新设计、综合实训等能力培养方向呈梯次展开教学,综合应用理论讲述、案例演示、启发讨论式演绎、自主探究式实践操作、头脑风暴式创新设计、作品多样化评估等教学方法贯穿实训过程.教学体系呈现基础训练、专业训练、专业实践三个梯次.
三、先进制造技术实训的效果与探索
1.3D打印教学效果.经过近两个学期的3D打印技术实训教学的开展,3D打印已成为学生最喜欢的实训课程之一,总体呈现以下几个特点：一是3D打印技术实训给广大学生带来全新的制造理念和技术手段,同时对学生学习三维CAD建模,协同学习机械设计、机械原理的相关专业知识有很好的促进作用；二是3D打印技术实训淡化了机械专业与其他工科专业的专业性差异,让制造变得更简单、更时尚；三是3D打印技术实训对开展大学生创新创业教育有着巨大的促进作用,同时促进了各类技能大赛从设计到制造的产品快速成型过程；四是3D打印技术对促进学校科研、促进教师教学等活动的有序开展,起到很大的作用.
2.激光加工实训效果.我校金属激光切割作为一种先进制造技术实训应用主要体现在板材切割,经过实训课程的教授,学生能获得以下收获：一是了解激光作为先进制造技术在工业生产中的典型应用及加工范围；二是促进学生对二维CAD设计技能的应用与提升,加深对工程制图的理解；三是广泛把激光技术与专业技术、业余爱好兴趣相结合,提升学生自主学习的兴趣和主动性；四是促进大学生创新创业教育的发展.
3.先进制造技术实训发展探索.（1 ）总体呈现出单一模式为主,限制了综合创新能力的发展,应变单一实训模式为综合实训模式,注重多技能、多方法的结合,注重把3D打印技术的培养与金属激光切割技术的培养综合起来,开展综合实训项目.（2）把学生的基础知识、专业知识、兴趣爱好结合起来,从培养兴趣到自主学习、深化综合能力的提升,着力体现面向未来职业发展需求的工程综合素养的提升,建立工程素质、工程文化、综合创新与实践为一体的训练模式.（3）先进制造技术实训应从项目驱动法的教学扩展至以产品和服务为导向的综合设计制造项目运作体验,将工业制造中的科学、技术、经济、管理、工程实践等融为一体,建立工业生产和服务意识.（4）先进制造技术实训应在促进教学、科研发展的基础上,协调多学科、多领域的协同发展,促进创新创业教育发展,形成智能型的先进制造技术实训体系.
四、小结与展望
工程训练是在工科高校内实施工程实践教学的基础性平台,是一种新的实践教学模式,是具有中国特色的工程实践教育理念和教学模式的创新,具有通识性基础工程实践教学特征.广泛开展基于3D打印技术、激光加工技术为核心的先进制造技术实训,对协调各专业、各学科的协同发展,促进科研与教学的协同发展,提升学生综合工程素养,与时俱进,发展新技术,发展创新创业教育,形成围绕智能制造为核心的工程教育模式,具有重要意义.
参考文献：
[1]孙康宁,傅水根.浅论工程实践教育中的问题、对策及通识教育属性[J].中国大学教学,2011,(9):17-20.
[2]傅水根.我国高等工程实践教育的历史回顾与展望[J].实验技术与管理,2011,28(2):1-4.
[3]张安富,刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究,2010,(04):56-59.
[4]覃凌云.欧美工程师的培养模式及认证研究[D].华东理工大学,2012.
工程训练论文参考资料：
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