应用型人才培养模式下先进制造技术课程教学探讨

孙业荣，张春雨

（安徽科技学院机械工程学院，安徽凤阳233100）

应用型人才培养模式下先进制造技术课程教学探讨

孙业荣，张春雨

（安徽科技学院机械工程学院，安徽凤阳233100）

先进制造技术课程不仅综述性较强，而且具有较强的理论性。结合先进制造技术的特征及应用型本科人才培养的目标，分析先进制造技术课程在地方应用型本科机械自动化专业教学过程中存在的不足之处，对该课程在课程体系、教学内容、教学方法和考核方式等方面的改革进行了探讨，提出了教学改革的新思路和新观点，激发了学生的兴趣，提高了学生的综合能力，从而提高了教学质量。

应用型；先进制造技术；教学改革

引言

在整个产品制造的过程中，不管是在其研发阶段，还是在其生产制造或是生产管理阶段，都能充分和综合利用先进制造技术中各个方面的先进技术。先进制造技术已成为制造业立于不败之地并求得迅速发展的关键因素，是传统制造技术吸收最新的科学技术成果而发展的必然趋势。近年来，发展先进制造技术已成为提高世界各国综合竞争能力的重要策略。为此，我校机械设计制造及其自动化专业开设了先进制造技术课程。

近年来，随着社会经济发展对人才的多样化需要，出现了地方本科院校培养应用型人才为核心的高校新型教育模式，它是国家对人才培养模式调整的战略举措，也是地方本科高校面向地方经济发展需求培养人才的有效措施，既强调实践能力，又强调创新能力。先进制造技术作为机械设计制造及其自动化专业的重要方向课，地方应用型本科特色如何被体现？高素养的地方应用型人才又如何被培养？综合起来主要体现在两个方面：一是知识素养，即其专业方面的知识面要宽、专业方面的知识深度要适度、一些公式和定理的推导、证明要适当，一些重要结论的应用应被重视；二是能力素养，即其实践操作动手技能和规范要强、其综合素质能力要高。因此，在地方应用型本科院校里，先进制造技术课程的教学，一方面应突出应用特色，另一方面更要注重实践动手能力，同时要从地方经济的实际发展需要出发，以突出应用型特色作为教改的前提，以提高教学质量作为教改的目标①张晓菊，王海霞，王维娜：《应用型人才培养目标下电力系统分析课程教学改革与实践》，《教育教学论坛》2016年第3期，第68-69页。。但是由于先进制造技术涉及到的学科多、范围广、内容前沿，这就对先进制造技术课程提出了与其它课程所不同的高要求，而本课程现有的课程体系、教学内容、教学方法和考核方式等都已难以满足现代制造企业对人才的要求，更不能体现地方应用型高校的人才培养模式。

一、先进制造技术课程特征及教学中存在不足之处

先进制造技术是在传统制造技术基础上不断采用先进设计方法、先进的制造工艺、先进自动化技术、先进管理技术及制造模式，其内容主要包含现代设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术、现代生产管理技术和先进生产制造模式①王隆太：《先进制造技术》，北京：机械工业出版社，2015年。。

本课程的特征是：

（1）多学科交叉与集成、涵盖信息量大，已发展成为集机械制造技术、电子技术、信息技术、自动化技术、材料科学技术和现代管理技术为一体的新型交叉融合学科。

（2）内容具有广泛性且前沿，除了涉及到现代设计技术、先进制造工艺技术及自动化技术外，还包含了现代管理技术、先进生产制造模式等。

（3）动态性强，它是一种动态技术，不断吸收各种最新的技术成果，随着新科技、新理念的不断出现而不断更新、充实和发展。

在当前教学中存在以下问题：

（1）学生学习兴趣不高。先进制造技术课程所涉及到的其它学科内容较多，如现代管理学科、电子学科、材料学科、信息网络学科等；涵盖的内容范围广，部分内容的基本理论和原理理论强、系统性强；同时这门课学时少（先前只有20课时），致使学生学习兴趣不高，教学效果不佳。

（2）教学内容滞后于先进制造业技术的发展。先进制造行业技术发展迅猛，尽管被使用的教材版本不断地升级，但无法充分体现近几年来先进制造技术的最新发展动态。

（3）教学模式单一。由于本课程具有系统性、广泛性、集成性、动态性和实用性等特征，目前基本采用多媒体的教学手段和“灌输式”的教学方法，教学模式即单一又死板，尽管授课教师借助多媒体讲授理论知识，但由于缺少必要实验环节，在理论课堂教学过程中，学生缺乏能动性，不符合应用型本科人才培养的模式。

（4）教学大纲中缺少实验教学内容。地方应用型本科人才培养应侧重于学生的实践应用能力，可是目前《先进制造技术》课程教学内容偏重于课堂理论知识的传授，缺乏技术应用能力的锻炼与培养。

二、先进制造技术课程改革的思路和方法

（一）教学思维方式的变革

在教学思维方式上，必须充分地体现“理论知识的实际应用水平高，实践的动手能力强，课堂的教学效果好”的教学目标。结合地方应用型本科教育的培养模式，摆脱单一且死板式的模式，实施产学研一体化的教学思维方式，充分利用学院工程训练中心、学院的合作企业与科研单位的教学研究成果及相关教学资源，把课堂上的教学主要内容与从实践直接获取经验和能力有机结合起来的教育形式，全面地培养学生在工程实践应用方面的能力。同时，鉴于该课程的动态性强和前沿性特征，所以教师要通过最新的科研将最前沿的学术成果不断充实到理论课堂上，从而使本学科的一些前沿知识能够较快地、及时地被学生所熟知。

（二）教学内容的整合与优化

为了适应地方应用型本科人才培养模式，结合本校的办学特色，学生应具备的知识和能力素质应该在先进制造技术课程教学改革中体现出来。为此，本课程的大部分教学内容应作大量的整合和优化，同时相应的教学要求也应该被提出，具体如下：

首先，调整课程体系，增加理论学时。一方面，为了确保学生学习效果和达到应用型人才培养要求，要求学生在学习本课程之前，必须修完金工实习、机械设计、机械原理、机械工程材料、材料成形技术基础、机械工程控制基础、计算机辅助设计、机械制造技术、数控技术等相关课程。这就要求在制定机械设计制造及其自动化专业的教学大纲时要合理安排本专业的课程体系，以确保本课程的教学效果；另一方面，本课程涵盖内容多，而先前的学时又少。所以，在修订教学大纲过程中，适当增加理论学时，由原来20学时增加到36学时，以确保本课程教学有效且有序地完成，学时具体分配见表1所示。

表1 先进制造技术课程理论教学学时分配表

其次，整合并优化教学内容，形成新的教学模式。本课程是前期的专业知识在制造业的应用及拓展，主要围绕先进制造的各主题，模块化介绍各种先进制造技术的原理与装备技术。结合制造业发展对本专业学生需求的趋势及课程培养目标，整合并优化先进制造技术课程教学内容如图1所示。由于该课程是具有多学科交叉性、内容广泛性及知识动态性等特点，决定了在各模块教学的内容和模式上要及时调整，如先进制造技术概述部分，除了讲授基本概念、发展现状及趋势，还增加了近几年发展起来的来源于云计算技术的云制造系统、信息物理融合系统以及工业4.0等前沿知识；在先进制造工艺技术部分，增加了近几年普及型3D打印技术、由微细制造技术改为微制造和纳制造技术等，利用了其它学科的发展，提高了制造技术，使教学内容跟进科学技术的最新发展；在制造自动化技术部分，以先进企业车间层自动化为轴线讲授制造自动化技术，使其内容更具有系统性和条理性；在现代企业信息管理部分，着重于企业资源计划（EPR）、供应链管理（SCM）和客户关系管理（CRM）、产品数据管理（PDM）以及制造执行计划（MES），使教学内容更适用当前企业的信息管理技术；在先进制造模式部分，增加了精益生产和敏捷制造技术内容，体现了教学内容的前沿性。

图1 先进制造技术课程教学内容

同时，针对本课程部分与其它课程相交叉且易理解的内容，采取“课前布置-课堂讨论-课后总结”的形式进行，如先进制造工艺技术中超精密和高速加工技术部分，以及先进制造自动化技术中机床数控技术部分等内容，涉及到了机械制造基础技术、电子技术、自动化技术和材料科学技术，课前布置学生课下上网搜查其工作原理及当前最新发展动向，并提出自己看法，在课堂上全班学生一起讨论，教师适时给予一些必要解释与补充，课后要求学生进行总结。由于采用了课前布置-课堂讨论-课后总结的三部曲教学模式，学生不但温习了已学的专业知识，真正体会到了专业基础知识的实际应用，还自主地了解到更多的相关前沿知识。从而提高了学生专业基础知识水平，强化了学生对自己专业的理念，培养学生对先进制造技术的发散分析能力。学生的学习兴趣被激发了，学习主动性明显提高，显著地改善了课堂学习气氛和教学效果。

（三）改进教学方法与手段

先进制造技术是一门综述性、理论性及动态性较强的课程。每章内容框架基本都是“定义-加工原理-加工过程-应用”。传统的教学方法是多媒体讲授型的教学即灌输性教学，致使部分学生反映课堂内容抽象、枯燥乏味，难以理解和掌握。在应用型人才培养的模式下，教学方法主要从以下几个方面改进：

第一，紧追最新技术的发展趋势，及时更新课堂教学内容，满足课程动态发展需要，培养学生创新思维。科学技术在不断地发展，在每轮教学中都会删减和补充一些内容，如上所述，将最新的先进制造技术引入到课堂教学中，以培养学生的创新思维。

第二，理论与实践相结合，利用科题组开发的成果，培养学生理论与实践相结合的能力，提高学生解决问题的能力。例如：在讲解到增材制造技术部分，在介绍完其工作原理及主要工艺方法后，利用本课程课题组开发的小型3D打印机，打印出各种实物模型（如图2所示），在此过程中，将较强的理论性知识应用于实践中，培养了学生设计创新思维能力和工程实践能力。

第三，在本课程教学过程中采取“讲授式”与“启发式”并举的课程教学方式。在对本课程每章的内容仔细考虑、精心琢磨的基础上，针对定义、加工原理及加工过程，利用多媒体课件，用影像、声音、文字、动画演示等手段，将难理解的原理内容生动形象地展现在学生眼前，并有针对性地提出问题，交给学生去讨论问题、解决问题。而对应用、设计方法等则采取“启发式”教学方法，部分内容在课前提前启发式下达给学生，让学生带着问题课下搜查有关资料，有助于提高学生自主学习的能力，课中教师采取提问等交互方式，鼓励学生大胆地表达自己对该问题的看法和观点，适时变教师为中心为学生为主体，让学生成为课堂的主角，从而使课堂气氛活跃起来，教学效果较佳。

图2 3D打印技术制造出的实物模型

（四）增加实践教学环节

基于本课程的内容广泛、原理复杂、多学科交叉等特点，结合本校机械设计制造及其自动化专业人才培养方案，在后期课程——现代制造技术综合实训课程中增加了先进制造有关的实训环节模块，充分利用本校工程训练中心现有的实验设备，让学生直接操作数控机床、车铣复合加工中心、五轴加工中心、电火花线切割加工机床、柔性生产线等先进制造设备,使学生更直观地了解先进制造技术，从而提高学生在先进制造方面的实践动手能力，以满足应用型人才培养目标的要求。

（五）改变考核方式

传统的考核方式中总成绩包括期末考试成绩（占80%）和平时成绩（占20%）两部分，侧重点在学生对知识的掌握程度，基本上是一张考卷定本课程的最终成绩。然而，在当今应用型人才培养模式下，一个学生对该门课真正应该掌握的知识很难通过该考核方式真实地体现出来，往往出现考试得分高的学生还不如得分低的同学掌握的知识牢、广及深；同时，先进制造技术是一门动态性、综合性很强的课程。因此，要打破传统的单一模式考核方式，建立一种多样化课程考核与评价方式，一方面，加大平时成绩比例，调整到50%，主要从学生出勤率、课下布置的讨论型作业完成情况、课堂参与讨论情况等方面综合考核；另一方面，期末考试成绩以小论文形式代替闭卷考试，论文要求学生紧紧围绕先进制造技术撰写一篇综述性论文，侧重于考核学生的文献查阅能力、知识运用能力及创新能力等方面，以体现应用型人才培养模式。

三、总结

先进制造技术课程作为地方应用型高校机械设计制造及其自动化专业的一门重要的方向课程，分析其特征和当前教学中存在的不足之处，积极主动地从教学思维、教学内容、教学方法与手段、实践教学环节、考核方式等方面进行教学改革，从本学期实施的结果来看：激发了学生的学习能动性，明显地提高了课堂教学效果，从而更好地为地方经济社会发展培养出“基础知识扎实、实践动手能力强、综合素质强高”的应用型人才。

Teaching reform and research on the course of advanced manufacturing technology based on the mode of training of application-oriented talent

SUN Yerong,ZHANG Chunyu

Advanced manufacturing technology is not only more comprehensive,but also more theoretical.Combining features of advanced manufacturing technology and the train objective of applicationoriented talent,the authors analyzed the existing problems of teaching advanced manufacturing technology for local application-oriented undergraduate majoring in machine design and manufacturing and its automation.The course system,teaching content,teaching methods,and assessment methods were explored,the new thoughts and new ideas of teaching reform were put forward,which stimulated the students interest,improved their comprehensive ability,thus significantly boosted the teaching quality.

application-oriented;advanced manufacturing technology;teaching reform

G642

A

1009-9530（2017）05-0130-04

2017-07-12

安徽省工程实践教育中心项目“安瑞科压缩机有限公司工程实践教育中心”（2013sjjd018）；安徽科技学院课程建设项目“金工实习优质实践课”（xj201454）

孙业荣(1976-)，女，安徽科技学院机械工程学院副教授，工学硕士，研究方向：机械设计制造技术、计算机数控技术及自动化技术。

（责任编辑：汪太文）