一體化全貫通式智能制造實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)新模式探索

摘 要 針對(duì)智能制造發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的需求，分析目前智能制造實(shí)訓(xùn)課程的現(xiàn)狀，構(gòu)建一種一體化全貫通式智能制造實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)新模式。該模式以項(xiàng)目產(chǎn)品開發(fā)為紐帶，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、仿真、制造、檢測(cè)、裝配等知識(shí)環(huán)節(jié)的一體化有機(jī)串聯(lián)，打通傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程各知識(shí)領(lǐng)域的孤島壁壘，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞 智能制造；實(shí)訓(xùn)課程；課程思政

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）19-0-03

0 引言

隨著德國“工業(yè)4.0”、《中國制造2025》、美國“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”等制造業(yè)提升計(jì)劃的提出，智能制造已經(jīng)成為世界各國競相發(fā)展的先進(jìn)制造模式。國內(nèi)眾多高校陸續(xù)開設(shè)了智能制造相關(guān)專業(yè)或課程，進(jìn)行智能制造專業(yè)人才培養(yǎng)，為社會(huì)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供人才資源。黨的二十大報(bào)告提出，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才[1]。這表明，不同于傳統(tǒng)的機(jī)械制造，智能制造對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)提出了全新的、更高層次的要求，即知識(shí)的掌握更加全面、技能的運(yùn)用更加熟練、創(chuàng)新的意識(shí)更加濃厚。智能制造實(shí)訓(xùn)課程是檢驗(yàn)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度、培養(yǎng)解決實(shí)際工程問題能力的一項(xiàng)重要課程環(huán)節(jié)，也是高校教學(xué)改革的重點(diǎn)[2]。南京工程學(xué)院工業(yè)中心是學(xué)校重點(diǎn)建設(shè)的工程訓(xùn)練和創(chuàng)新實(shí)踐基地，多年來積極應(yīng)對(duì)時(shí)代發(fā)展變革、緊密聯(lián)系產(chǎn)業(yè)，對(duì)智能制造類實(shí)訓(xùn)課程進(jìn)行了教學(xué)改革與探索。

1 高校智能制造類實(shí)訓(xùn)課程現(xiàn)狀

國內(nèi)高校機(jī)械制造類實(shí)訓(xùn)課程開設(shè)較早，已經(jīng)積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。但由于智能制造概念的新穎性、交叉性，大部分高校開設(shè)智能制造類實(shí)訓(xùn)課時(shí)間較短，有針對(duì)性的課程設(shè)置仍處于探索階段，主要沿襲機(jī)械類課程內(nèi)容，以機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程等傳統(tǒng)課程為主，新興技術(shù)（如3D打印、數(shù)字孿生等）的傳授與應(yīng)用實(shí)踐較少，限制了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的探索，與現(xiàn)實(shí)制造業(yè)發(fā)展及未來崗位需求脫節(jié)。此外，知識(shí)傳授仍然沿用傳統(tǒng)“煙囪式”授課模式，各課程之間單獨(dú)授課，知識(shí)點(diǎn)之間存在壁壘無法串聯(lián)，形成知識(shí)孤島，沒有達(dá)到工程教育要求的系統(tǒng)性、科學(xué)性和工程化標(biāo)準(zhǔn)[3]，導(dǎo)致學(xué)生缺乏對(duì)智能制造整體流程的全面、清晰認(rèn)知，創(chuàng)新意識(shí)與能力得不到有效訓(xùn)練。同時(shí)，由于缺乏貫穿所有知識(shí)點(diǎn)的載體，學(xué)生對(duì)前期所學(xué)容易遺忘，大幅度降低了課程效率。

2 一體化全貫通式智能制造實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)

新模式

2.1 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

智能制造實(shí)訓(xùn)課程應(yīng)突出智能制造領(lǐng)域特色，緊密結(jié)合新理論、新技術(shù)、新方法，突破傳統(tǒng)機(jī)械類實(shí)訓(xùn)課程分散教學(xué)模式的局限性，將各知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，使學(xué)生在無縫銜接的課程學(xué)習(xí)中體會(huì)智能制造技術(shù)的先進(jìn)性和系統(tǒng)性?；陂L期探索實(shí)踐，提出一種一體化全貫通式智能制造實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)新模式，包括產(chǎn)品逆向建模、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、裝配工藝仿真、增材制造/計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工、精度測(cè)量、模具裝配、注塑成型等多項(xiàng)課程環(huán)節(jié)，如表1所示。共計(jì)4周，涵蓋了設(shè)計(jì)、仿真、制造、檢測(cè)、裝配、注塑成型等智能制造全流程生產(chǎn)過程，兼顧理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作。每個(gè)環(huán)節(jié)開始前，先由專業(yè)教師簡要布置本階段學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，然后基于上一階段的產(chǎn)品成果，由學(xué)生自行探索本階段課程學(xué)習(xí)重難點(diǎn)，通過資料查閱、網(wǎng)絡(luò)搜索、師生問答等渠道學(xué)習(xí)、了解、消化所學(xué)知識(shí)，應(yīng)用軟件工具進(jìn)行實(shí)踐操作，充分驗(yàn)證所學(xué)理論知識(shí)，達(dá)到“理論與實(shí)踐一體化教學(xué)”的效果。

2.2 教學(xué)方式改革

我國2022年發(fā)布的《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生應(yīng)具備選擇、使用現(xiàn)代工具解決復(fù)雜工程問題的能力，能夠在團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。這就要求在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中注意訓(xùn)練學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和協(xié)同創(chuàng)新的能力[4]。傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程采用大班授課，班級(jí)紀(jì)律、課堂管理效率得到保證，學(xué)生之間缺乏有效的交流與合作。同時(shí)，“填鴨式”教學(xué)模式無法有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)生聽不進(jìn)去、沉不下心、做不出來[5]。因此，教學(xué)過程中模擬實(shí)際工作場(chǎng)景，堅(jiān)持以學(xué)生為課堂e4878f49a862a80b001ecd3e5f64291e主體的教學(xué)理念，構(gòu)建“班級(jí)—項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)—個(gè)人”的三級(jí)實(shí)訓(xùn)管理模式。

首先，課程開始時(shí)，由教師對(duì)班級(jí)整體進(jìn)行研究前沿、基本理論、發(fā)展趨勢(shì)等知識(shí)點(diǎn)教學(xué)，使學(xué)生初步掌握該環(huán)節(jié)課程的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)。然后，建立項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，規(guī)模5～6人，設(shè)置組長（類似于項(xiàng)目經(jīng)理）整體負(fù)責(zé)，組內(nèi)明確分工協(xié)作，協(xié)同完成項(xiàng)目任務(wù)。團(tuán)隊(duì)成員目標(biāo)一致，遇到問題，由小組商討解決，解決不了再請(qǐng)指導(dǎo)教師幫助。同時(shí)，將互動(dòng)式討論課貫穿整個(gè)教學(xué)過程，針對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程中存在的關(guān)鍵問題確定討論主題，通過查閱資料、分組討論，上臺(tái)講演、提問答辯等環(huán)節(jié)，主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。最后，在每一課程環(huán)節(jié)輪流推舉一人作為組長，負(fù)責(zé)作業(yè)整理、答辯匯報(bào)、產(chǎn)品展示等工作，有效避免部分學(xué)生“渾水摸魚”“坐享其成”，同時(shí)方便教師清楚掌握每位學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度從而進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)。

2.3 考核方式創(chuàng)新

傳統(tǒng)考核方式主要包括在日常作業(yè)、最終結(jié)果答辯展示、課堂表現(xiàn)等方面[6]，在最后驗(yàn)收環(huán)節(jié)通過各方面量化打分加權(quán)作為最終成績，雖然能夠反映學(xué)生總體學(xué)習(xí)過程，但是激勵(lì)效果不佳，無法在各個(gè)環(huán)節(jié)起到有效的督促和警示作用。本實(shí)訓(xùn)課程持續(xù)時(shí)間較長，課程內(nèi)容多，學(xué)生容易產(chǎn)生惰性、疲憊心理。因此，本課程在常用考核方式上進(jìn)行多方位拓展，充分發(fā)揮監(jiān)督引導(dǎo)作用。設(shè)置分階段考核，每個(gè)階段完成后組織各個(gè)團(tuán)隊(duì)展示成果、進(jìn)行答辯。同時(shí)設(shè)置團(tuán)隊(duì)互評(píng)（表2），明確互評(píng)等級(jí)，組內(nèi)討論投票，給每個(gè)成員打分，著重考查每個(gè)團(tuán)隊(duì)內(nèi)互評(píng)分?jǐn)?shù)最低者，綜合考評(píng)不合格者不允許進(jìn)入下一課程環(huán)節(jié)，返回修改直至重新答辯通過。同時(shí)，為了激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性與創(chuàng)造力，設(shè)置競賽環(huán)節(jié)，率先完成階段任務(wù)且質(zhì)量較優(yōu)、創(chuàng)新效果好的團(tuán)隊(duì)，予以表彰獎(jiǎng)勵(lì)，如允許使用3D打印機(jī)制作個(gè)人工藝品等。

2.4 思政元素挖掘

課程思政是高等院校落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的重要舉措，著重解決“培養(yǎng)什么人、為誰培養(yǎng)人、怎樣培養(yǎng)人”的根本問題，是高校課程改革的重要組成部分。在智能制造實(shí)訓(xùn)課中，需要從多個(gè)層面充分挖掘思政元素。通過團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)交流溝通能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和工程思維；通過項(xiàng)目過程訓(xùn)練培養(yǎng)認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作作風(fēng)，培育工匠精神與工程規(guī)范意識(shí)；通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽評(píng)比培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)和勤于創(chuàng)新的意識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭源泉，也是中華民族最鮮明的民族稟賦”。將思政教育融入實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容，使得課程思政不再僅僅停留在口頭教育上，更與學(xué)習(xí)實(shí)踐過程緊密結(jié)合，讓學(xué)生更容易接受。

3 教師隊(duì)伍多元化配置

教師作為課堂的引領(lǐng)者，其專業(yè)素養(yǎng)和知識(shí)水平很大程度上影響了學(xué)生對(duì)于知識(shí)的感悟、接受能力。高校教師大多為“學(xué)者型”教師，理論知識(shí)豐富，但是缺乏相應(yīng)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，可以通過加強(qiáng)校企合作，聘請(qǐng)校外企業(yè)專家作為兼職教師參與課程建設(shè)，從生產(chǎn)第一線角度出發(fā)向?qū)W生傳授智能制造領(lǐng)域的最新技術(shù)，鼓勵(lì)將企業(yè)課題或?qū)嶋H生產(chǎn)制造過程中的問題作為競賽題目，使學(xué)生提前認(rèn)識(shí)到未來崗位對(duì)人才的實(shí)際需求，為職業(yè)生涯規(guī)劃打下基礎(chǔ)。

4 討論

目前，南京工程學(xué)院工業(yè)中心已經(jīng)與康尼機(jī)電公司、南京工大數(shù)控公司、南高齒等大型智能制造企業(yè)開展合作辦學(xué)，累計(jì)開展實(shí)施一體化全貫通式智能制造實(shí)訓(xùn)課程2年4個(gè)班級(jí)共計(jì)200余人次，教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較以往有明顯的提升。同時(shí)，也暴露出一些問題，如由于課時(shí)較為緊張，部分學(xué)生對(duì)軟硬件的掌握不到位，熟練度不高；部分企業(yè)兼職教師雖然擁有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，但在課堂教學(xué)管理、與學(xué)生溝通交流方面尚有待提升，課程團(tuán)隊(duì)正針對(duì)這些問題制定完善的解決措施。總體來說，本文所提方法取得了令人滿意的效果，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效果得到有效提升。據(jù)用人單位反饋，學(xué)校智能制造專業(yè)畢業(yè)生能夠很快地適應(yīng)工作崗位需要，在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中很好地完成本職工作的同時(shí)協(xié)助他人，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)。

5 結(jié)束語

智能制造已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的主流制造模式，其對(duì)人才的需求日益旺盛。傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)模式已經(jīng)不適用于智能制造人才培養(yǎng)。因此，本文構(gòu)建一種一體化全貫通式智能制造實(shí)訓(xùn)課程新模式，秉承“以學(xué)生為中心”，將設(shè)計(jì)、仿真、制造、檢測(cè)、裝配等生產(chǎn)制造流程融為一體，以實(shí)際產(chǎn)品研發(fā)為載體貫穿整體實(shí)訓(xùn)課程，使學(xué)生對(duì)于智能制造有更全面、系統(tǒng)的認(rèn)知與了解，并兼顧傳統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)與新興技術(shù)理論，掌握軟硬件使用方法。同時(shí)，改革教學(xué)方式，通過“班級(jí)—項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)—個(gè)人”的三級(jí)模式，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新能力。在考核方式上，加強(qiáng)階段考核，設(shè)置競賽評(píng)比，盡可能地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。積極挖掘思政元素，通過企業(yè)專家兼職教學(xué)的方式擴(kuò)充教師隊(duì)伍。雖然本課程研究的是智能制造類實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)新模式，但是其核心思想與改革創(chuàng)新方法同樣適用于自動(dòng)化類、電子信息類、材料類等工科專業(yè)課程改革。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 卓志.全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量著力造就經(jīng)濟(jì)學(xué)管理學(xué)拔尖創(chuàng)新人才[J].經(jīng)濟(jì)學(xué)家，2022（11）：17-19.

[2] 劉金鋒，朱鈺萍，田桂中，等.面向智能制造的機(jī)械制造工藝裝備課程改革探討[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（8）：46-48.

[3] 李慧瑩，李寧，吳健，等.面向智能制造的工程訓(xùn)練課程教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2023（13）：127-129，136.

[4] 王玨，巴志新，陳舒恬，等.工程教育認(rèn)證視角下材料類本科專業(yè)工程倫理教育探討：以南京工程學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)為例[J].西部素質(zhì)教育，2023，9（21）：97-101.

[5] 英起志.警惕“信息化填鴨式”教學(xué)[J].湖北開放職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2023，36（11）：165-166，169.

[6] 劉金鋒，周宏根，李磊.面向船舶制造行業(yè)特色的機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)課程改革探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（36）：224-225.

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.110

*項(xiàng)目來源：南京工程學(xué)院社科聯(lián)基金項(xiàng)目“新時(shí)代高校思想政治理論課教學(xué)評(píng)價(jià)體系優(yōu)化研究”（編號(hào)：SKLB202313）；江蘇省高等教育質(zhì)量保障與評(píng)價(jià)研究課題“‘大思政課’視域下高校思想政治理論課教學(xué)評(píng)價(jià)體系優(yōu)化研究”（編號(hào)：2023-

C18）；南京工程學(xué)院高層次引進(jìn)人才科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目“基于多源數(shù)據(jù)的智能工藝設(shè)計(jì)方法研究”（YKJ202128）；江蘇省

高等學(xué)校基礎(chǔ)科學(xué)（自然科學(xué)）研究項(xiàng)目“多源數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控工藝自適應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)制研究”（23KJB460017）。

作者簡介：徐昌鴻，高級(jí)工程師；李轉(zhuǎn)，助理研究員；卞榮，南京工程學(xué)院工程訓(xùn)練中心、應(yīng)用技術(shù)學(xué)院智能制造系系主任，副教授。