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《应用型人才培养模式下的先进制造技术教学改革》

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[摘要]基于应用型人才培养的先进制造技术课程建设是一个长期的过程,需要不断优化课程内容,在教学模式和教学方法上要持续探索和改进,这样才能提高教学效果.针对应用型本科人才培养的要求,探讨先进制造技术课程教学改革与实践,提出教学方法和手段的改革思路,分析师资队伍建设,以期提高教学效果和学生工程素养.

[关键词]先进制造技术；应用型；人才培养；教学改革；实践

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2017）02-0134-02

随着计算机、微电子、信息和自动化技术的迅速发展,传统的机械制造技术正逐渐向先进制造技术方向转变.[1]这对我们机械专业人才培养提出了更高的要求.在全国教育改革的大背景下,我们学校的定位是应用型本科院校.基于应用型人才培养模式需要,探讨符合我校特色的先进制造技术教学模式刻不容缓.因此,我们对机械设计制造及自动化专业先进制造技术课程进行了初步改革探索.

一、教学内容整合及优化

我们的人才培养目标是培养能在现造企业生产第一线从事产品制造、技术应用、技术革新、生产管理等技术工作,适应区域经济社会发展,富有社会责任感和创新创业精神的复合型应用型人才.我们的教学要服从于人才培养目标,所以我们对课程内容进行了整合优化,以便更有利于提高学生工程素养,培养高素质应用型人才,服务于区域经济和社会发展.

先进制造技术课程内容覆盖面广,先进制造理念深奥,作为一门专业选修课程其教学课时较少,难以全面讲述先进制造技术的全部相关内容.[2][3]由于缺乏适合我们校情的应用型本科院校的教材,我们结合本校办学模式和本专业学生深造、就业情况,对课程内容进行了优化整合,重点讲述现造工艺技术和自动化加工技术两大类,缩讲现代设计和先进制造生产管理模式.现造工艺包括特种加工、快速成型技术、精密与超精密加工技术、超高速加工技术、微纳技术；自动化加工技术包括计算机辅助制造、数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术.其中数控技术前期专门开设课程讲述,这里就不再讲述.另外,先进制造技术课程是一门动态课程,其教学内容与重点会随着相关支撑技术的进步而发展.[4]为保持教学内容的先进性,教师应密切关注先进制造技术的发展,根据实际情况增加最新研究成果、应用热点,力求把最前沿的信息传达给学生,弥补教材的滞后性.

二、改进教学方法和手段

课程教学不是简单的传授知识点,而是要培养学生兴趣,提升学生素质和应用能力.板书和多媒体教学不能完全满足教学需要.为达到教学目标,调动学生积极性,在讲授本门课程时应融合多种教学方法手段.

(一)讨论式教学

例如在讲授快速成型技术时,预先布置下题目,让学生分组准备,在课下查阅资料,收集关于快速成型发展的最新信息,并做成PPT的形式.在课堂上让学生做主,分组讲授发言,自由讨论补充,最后教师总结.这极大地发挥了学生的主动性,开阔了学生的视野,改变了过去那种被动的单向填鸭式的教学模式.

(二)充分利用多媒体和现代教育技术手段

由于先进制造技术在生产中应用得还不是那么普遍,许多新工艺新方法学生都没有接触过,也没有条件都去实训.为了增加学生的感性认识,我们制作了丰富的课件,收集了很多加工视频影像资料.在教学过程中,我们适量插入视频播放,深入浅出地讲清了枯燥的原理.比如在学生喜爱的成龙电影《十二生肖》里有一段兽首从扫描到打印成型的过程,整个过程十分生动,学生对此兴趣浓厚,视频直观地展示出了快速成型原理.

可以引导学生更好地浏览制造技术的网站、网络课程等,网络课程上有丰富的课件、视频、习题、往届学生的大作业等资源；也可以利用微信引导学生更多地去关注像先进制造技术、材料+、军工圈之类的微信公众平台,让学生能第一时间了解先进制造技术的发展和实际应用.

(三)现场教学

用课堂板书加课件的方式讲授制造原理学生会觉得枯燥乏味,把课堂搬到制造现场,让学生边听边做,边做边学,这能大大提高教学效果.例如在讲述柔性制造技术时,我们采用现场教学,将课堂搬到柔性制造实验室,让学生现场观察柔性系统的各部分组成,通过介绍各部分特点与结构分析,让学生了解现代机械的特点及发展趋向,从而掌握相关工作原理.通过演示,学生对于柔性系统工作过程有了初步认识.这样的现场教学改变了传统的课堂教学通过图片灌输式讲原理的教学模式.

(四)实践教学

实践教学对培养应用型人才起着不可或缺的作用.教师在课堂上灌输的先进制造技术原理会让学生感觉很高深、很遥远,而学生通过实训亲自动手操作后,会感觉到原理很直观,记忆深刻.為保证实训条件,近几年学校花费大量资金建立了柔性制造实验室、机器视觉实验室,工业现场过程控制实验室,并拥有按工业4.0标准建设的智能加工车间,数控加工中心,拥有数字扫描3D打印、电火花切割等特种加工设备,为学生建设了实际的工程环境.我们充分利用校内实训基地资源开设实训项目,设计了一系列实验项目,以提高学生工程能力和实践应用能力.

1.学生将典型零件通过三维实体造型零件,选择性地用快速成型光固化法（SLA）和数控加工机床编程加工出来.这个过程能让学生学会自己分析、解决问题,动手操作,体会增材制造和去除加工两种成型方法.电火花线切割实验不仅能让学生认识设备结构、加工原理、操作方法,更能让学生通过实训体会在加工精度的控制上,出现误差后怎样进行误差分析及优化工艺,而不是单纯的根据设计图形,加工出来就完了.通过实训操作来提高学生实际分析、解决问题的能力,培养他们的工程素养,以便更好地培养应用型人才.

2.根据实验室设备情况,我们还设计了综合实验,比如创新作品的设计与制作.学生分小组设计机械作品,选出优秀方案,教师指导,学生动手加工出来产品.这个过程涉及计算机辅助设计、辅助工艺规程编制、数控程序编制加工仿真、实际数控加工、装配性能检测.这样的综合创新实验,可以让学生熟悉产品的设计制造过程,使得学生能够面向制造过程,考虑实际工程问题.

3.我们注重培养学生的创新能力与实践能力,通过开放实验室、实训中心,鼓励学生利用资源参加创新能力与实践能力较强的科技大赛.在2015年举办的第四届山东省大学生工程训练综合能力竞赛中,我校获得三等奖三项,并在全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛中多次获奖.我们引导学生参与到教师的科研项目中来,让毕业生具有项目开发背景.学生能运用计算机辅助设计CAD、计算机辅助工艺规程设计CAPP、仿真与虚拟设计等现代设计技术开展毕业设计,这个过程锻炼了学生的实际动手能力.

4.组织学生到企业了解当前先进制造企业的现状,要求他们写出相关企业的重要产品特征.这能让学生建立现代工业制造思维模式和先进制造工程意识,熟悉不同企业的社会地位、历史、产品分类,并且熟悉本专业在这些企业中的应用,同时,这也能为他们毕业后应聘做好准备.组织部分学生到机床展览会、工业博览会参观,近距离感触当前先进制造技术发展的最新成果、技术应用情况、研究热点,拓宽学生视野,并要求学生选取先进制造技术的某一方面撰写文献综述.

三、师资队伍建设

为了保证教学效果,提升教学能力,必须配备理论知识丰富、实践应用能力强的“双师型”师资队伍.为适应高校对应用型人才培养的需求,加快“双师型”师资队伍建设,学校制定了《关于选派中青年教师到企业培训暂行办法》,通过校企合作,建立了稳定的培训基地.教师不定期地去生产企业培训,学习企业的先进技术,能提升自身的专业实践技能,促进自身实践教学水平的提高,保障应用型人才培养质量.学校鼓励教师积极参加各类专业职业证书的培训考试,制定了继续教育暂行管理办法；实施双语教学培训,鼓励教师申报科研项目,提高教师的研究能力,同时还从企业聘用实践技能丰富的工程师参与实践性强的课程教学.我们通过一系列措施加快了教師队伍建设,建立了一支素质优良的师资队伍.

上述各项措施虽然取得了一定的教学效果,但还有不足之处.目前,实验室时间和空间都足够开放,但实验内容开放还不够；先进制造设备相对较昂贵,成本投入较大,需要发展虚拟实验等教学手段.基于应用型人才培养的先进制造技术课程建设是一个长期的过程,需要不断优化课程内容,在教学模式和教学方法上要持续探索和改进,这样才能提高教学效果,为培养高素质应用型人才服务.

[参考文献]

[1]陈明.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社,2012：206.

[2]葛英飞.面向应用型本科的先进制造技术课程建设与教学改革实践与探讨[J].科技信息,2008（26）：393-395.

[3]刘璇,曹秋红,宋守启.融合海洋特色的先进制造技术案例式教学改革实践[J].黑龙江教育,2015（3）：1-2.

[4]黄中华,谢雅.先进制造技术课程教学改革[J].湖南工程学院学报,2011（4）：12-15.

[责任编辑：陈明]

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