基于中国制造2025背景的“现代加工技术”课程教学设计

姜辉　钱炜

摘 要 现代加工技术是机械制造类相关专业的主干基础课程，是一门介绍现代机械制造行业所涉及的主流加工技术原理、关键技术、优缺点以及应用领域的课程。本文针对目前现代加工技术课程教学设计过程中存在的拘泥于书本理论知识、缺乏实践认知环节、滞后于世界加工技术最新前沿等问题，提出基于中国制造2025背景框架下的现代加工技术课程教学设计，使课程教学效果真正适应中国制造2025大背景。

关键词 中国制造2025 现代加工技术 教学设计

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.12.057

Abstract Modern machining technology is an important basic course to machinery major， which includes key principles， technologies， advantages and disadvantages， application fields of major modern machining methods. This course involves the knowledge of mechanical manufacturing， production process， automation and material science. This article provides course design methods for modern machining technology based on the background of made in china 2025. The purpose of these methods is to overcome the problems of traditional course design methods， such as limitation of book-based knowledge， lack of practice process， lag of worlds latest advanced machining technologies.

Keywords Made in China 2025； Modern machining technology； course design

0 引言

2015年5月，由李克強总理签批，国务院正式公布了中国制造2025总体规划，这是一部中国版的“工业4.0”规划，是针对制造业的第一个十年的行动纲领。中国制造2025的总体思路是坚持走中国特色新型工业化道路，以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备需求为目标，实现制造业由“大”变“强”的历史性跨越。这一规划进一步强调了制造业在我国经济环境中的重要性，而机械加工业是整个制造业的基础，在众多核心制造领域，加工技术都是最关键的核心环节之一，加工技术的优劣直接影响着相关产品的市场竞争力。机械制造类专业是促进我国制造业发展的基础专业，所培养的学生未来多数将服务于制造业第一线，成为实现中国制造2025目标的中坚力量，而现代加工技术课程作为机械制造类专业的主干基础课程，知识架构与制造加工业需求高度吻合，因此保证现代加工技术这门课程的教学效果可切实提高学生未来在中国制造2025背景下的适应能力。①

目前，该课程教学设计存在的主要问题包括：拘泥于教材理论知识、缺乏实践认知环节、知识框架滞后于世界加工技术前沿，这些问题在目前中国制造2025大背景显得尤为格格不入，而这些问题也是工科教学设计中存在的普遍问题。②③合理的知识结构、理论联系实际的教学方式、形象生动的课程设计才能培养学生的学习兴趣，提高课程的教学效果。本文结合中国制造2025新背景，提出了针对现代加工技术课程的教学设计，探讨工科专业课程的教学改革方法。

1 基于中国制造2025背景拓宽课程知识面

围绕我国制造强国的总体目标，国家在中国制造2025规划中对制造业技术层面的发展提出了几大战略任务与目标：提高国家制造业创新能力；推进信息化与工业化深度融合；推行绿色制造；推动重点领域突破发展，包括信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械等十大重点领域。

将上述战略任务及目标联系到现代加工技术课程的知识面设计，这就要求课程的知识面能够适应中国制造2025总体目标的要求，不能仅仅局限于原有机械切削为主、特种加工为辅的传统知识结构，需要引入诸多交叉学科知识，拓宽课程知识面。首先、可引入信息化、互联网+相关知识使学生树立传统工业与互联网深度融合的概念；其次、可引入绿色制造、可持续制造等先关知识传递制造技术、成本、环境、能源和谐发展的观念；第三、可增加制造业重点领域背景知识的介绍，如高档数控机床、机器人、航空航天、船舶、新能源、新材料等制造行业的背景知识，使学生明晰我国制造业重点领域产业背景。上述知识面的拓宽既可穿插与现代加工技术的不同章节采取学科交叉的方式进行讲解，也可增设专题章节进行详细讲解，进而使课程知识结构在传统基础上得到拓展，使学生更全面、详实地了解我国加工制造业的现状与技术背景。

2 引入专业技术人员扩大学习共同体范畴

目前课程教学设计中最薄弱的环节是主讲老师理论知识讲解抽象单调，缺乏实践认知环节，学习共同体范畴仅局限于书本知识、主讲教师、学生。针对这一现状最佳解决方案是引入相关行业专业技术人员，增设实践认知环节，扩大学习共同体范畴。具体到教学设计过程，可先由主讲教师讲解相关章节的理论知识，而后邀请服务于加工制造业一线的技术人员进行实际生产环节的介绍，使学生建立书本抽象理论知识与实际具体生产环节之间的联系，避免纸上谈兵。

相关技术人员的引入可与其它生产实习类课程建立共享平台，将本课程实践环节的学时与生产实习类课程学时打通，提高实践认知环节的实施可行性与效率。以现代加工技术课程中电火花加工章节为例，可由主讲教师先讲授电火花加工的理论知识与原理，再通过生产实习类课程的共享资源至相关生产现场一由技术人员介绍电火花加工的设备及实际生产过程，最后至生产实习现场二由技术人员介绍电火花模具加工的应用过程，使学生形成“理论知识-生产现场-应用范围”全面的知识框架，发挥更大范畴学习共同体的积极作用。

3 适当构建协同创新模式

中国制造2025规划中明确提出需提高制造业协同创新能力，相信这一目标未来的实践者就是目前的在校大学生，所以在课程教学设计中适当构建协同创新模式意义重大。

协同创新模式首先可体现在分组团队协作完成大作业的教学设计中，通过教学课程中增设学生主动组建团队、选择大作业课题、协作分工、答辩汇报等教学环节设计个人与团队结合的考核方式，提高学生解决复杂问题的能力，培养学生协作創新的能力。

协同创新还可体现在高校-生产企业-科研院所的产学研合作层面，在课程实践认知环节由生产企业或科研院所增设一些与加工过程密切相关的小课题，采取学生合理分组、协作分工、相关技术人员指导创新的方式建立协同创新机制，既可提高学生的协同创新能力，也可在一定范围内为企业或科研院所解决一些技术问题。

4 紧跟世界先进加工技术最前沿

现阶段，随着经济全球化趋势迅猛发展，各种加工技术的发展可以说是日新月异。目前现代加工技术课程使用的教材具有书面出版物固有的局限性，更新速度较为缓慢，仅仅局限于书本所介绍的加工技术已完全跟不上世界先进加工技术的发展步伐。中国制造2025规划中也已提出多个制造业未来技术层面的前沿发展方向，使学生紧跟世界先进加工技术最前沿，了解技工技术发展的最新动向才能使学生在日后真正适应中国制造2025大背景。

上述情况就要求主讲教师在教学设计过程中不能仅仅以教材知识点作为教学内容来讲解。当然，教材是已经成文的知识点，是经过诸多学者完善的内容，教材上的内容时需要全面、详细进行讲解的。然而，在完成教材内容讲解的基础上，主讲教师必须紧跟世界加工技术的发展前沿，将新近出现的加工方法热点和加工技术革新介绍给学生。近年来，世界范围内加工技术的最新发展成果主要有：

（1）增材加工技术。目前课程教材主要集中于传统减材加工，随着激光技术、材料科学迅猛发展，激光加工快速成型、3D 打印技术等增材加工技术发展迅猛，逐渐成为一类颠覆传统加工模式的加工技术，学生对这些前沿技术进行了解和学习才能使其最大限度地开拓视野，了解加工技术的未来方向。

（2）互联网+结合智能制造思想。传统加工技术往往聚焦于单台加工设备，随着互联网技术的发展，将传统分散的加工设备融入互联网，构建加工设备物联网，可实现诸如远程监控、云端巡检、智能管理等功能，是加工生产过程管理与应用模式质的飞越。此类技术也必须在教学设计中得以体现，使学生提前构建相关概念和思路，未来才能更快适应加工制造业的新需求。

（3）“个性化”定制与“规模化”生产的融合。④传统意义上，“个性化”定制与“规模化”生产是互为对立面的两个概念。“个性化”意味着有针对性的量身定制，意味着牺牲生产效率；“规模化”意味着大批量重复生产，意味着牺牲差异性。然而，在德国主导的“工业4.0”进程中应用互联网、云计算、智能传感等技术已经让“个性化”与“规模化”这两个原本对立的概念相互交叉，从而影响着加工制造业中从原料生产、供应链管理、生产方式到库存管理、物流仓储等各个环节。这些加工环节的革新对于学生知识面的拓展同样非常重要，如果主讲教师能在课堂上形象生动地讲解，学生就会将这类思想深植于专业知识框架之中，未来会更为自然地应用此类思想指导实际工作。

5 结论

通过解读中国制造2025总体规划，进行了现代加工技术课程教学设计方法的研究。针对目前现代加工技术课程教学设计过程中存在的诸多问题，通过拓宽课程知识面、扩大师生学习共同体范畴、构建协同创新模式、紧跟世界先进加工技术前沿等方式完善课程教学设计，结合机械专业课程教学改革，提出了适应中国制造2025新背景下的课程教学设计模式。

注释

① 夏建国，周太军.中国制造2025和应用型大学发展.中国高等教育，2015（09）：24-27.

② 钱炜，朱坚民，丁晓红.卓越工程师培养中存在的问题及对策.中国科教创新导刊，2013（26）：32-32.

③ 吴恩启，钱炜.面向卓越工程师计划的校企联合培养模式研究.教育教学论坛，2016（35）：214-215.

④ 王喜文.工业4.0、互联网+、中国制造2025—中国制造业转型升级的未来方向.国家治理，2015（23）：12-19.