《先进制造技术》研究生课程研讨式教学改革实践初探

胡雪　魏敏　夏博　曾海峰　张立新

摘  要：先进制造技术是机械工程学科的技术前沿。本轮《先进制造技术》研究生课程研讨式教学改革基于“新课程资源观”理论，围绕课程内容、课程设计、课程模式三个方面开展了教学研究，构建了完整的《先进制造技术》课程体系，强化了研究生的情景认知能力，增强了研究生的工程素养和工程实践意识，形成了工科研究生“全线闭环”创新性思维培养新模式，为未来机械工程硕士研究生培养创新性思维和挖掘科学研究潜质打下良好基础。

关键词：先进制造技术;研讨式教学;创新性思维

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）07-0135-05

Abstract： Advanced manufacturing technology is the technical frontier of mechanical engineering. Based on the "New view of curriculum resource"， the deliberative pedagogy was used in the educational reform of Advanced Manufacturing Technology graduate course. The educational reform revolves around course content， curriculum design and curriculum model. Meanwhile， the complete content system of Advanced Manufacturing Technology graduate course was constructed and optimized. Furthermore， through these project case study， the situation cognition ability of graduate students was strengthened. And then， the engineering literacy and engineering practice consciousness of graduate students were enhanced. It is the most important that a new training mode of "whole line closed loop" innovative thinking method of graduate students has been formed. To sum up， the educational reform of deliberative pedagogy on Advanced Manufacturing Technology graduate course was essential. It lays firm foundation for graduate students of mechanical engineering to cultivate innovative thinking mode and promote scientific research.

Keywords： advanced manufacturing technology; deliberative pedagogy; innovative thinking

先进制造技术是以提高综合效益为目的，以计算机技术为重要工具，在传统制造技术的基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源、现代管理等学科技术成果，将其综合应用于产品设计、生产制造、管理服务等全过程机械制造技术的总称[1]。作为机械工程学科的研究生必须掌握机械工程学科的技术前沿。通过《先进制造技术》课程的学习，学生能够较全面地掌握先进设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术、先进管理技术和先进制造模式等原理和方法，为进一步的课程学习和科学研究打下坚实的基础[2]。

一、课程体系建设

《先进制造技术》研究生课程总学时32学时，其中课堂讲授22学时，专题研讨10学时。本课程体系结构详见图1。本课程主要内容包括先进制造技术概述、先进设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术、先进管理技术、先进制造模式等，主要引导学生思考先进制造技术的内涵，了解先进制造技术的热点研究方向，并结合我国机械制造企業的现状思考制造业发展方向。为了保证本课程内容的完整性和前瞻性，本课程组成员搜集了大量教学素材，并建设相关案例库，典型案例39个，旨在增加课程的趣味性和科学性，吸引学生深度参与课堂，提高课堂的教学质量。具体案例库资源详见表1。

二、课程教学改革

《先进制造技术》课程的授课对象是机械工程专业硕士研究生。研究生教学与本科生教学不同，本科生教学更多侧重于专业基础知识的学习，旨在夯实专业基础，因此在此次教学改革过程中本课程组成员更注重于培养学生的科学探究精神和创新性思维，旨在提高研究生的科学分析能力，为未来进一步进行科学研究打下良好基础。闫守轩在其编撰的《课程与教学论：基础、原理与变革》[3]一书中对课程资源作出了深入详实的阐述。他提出的新课程资源观，明确了“学生自身是重要的课程资源”这一新论。为本次教学改革提供了主要的理论借鉴和支撑。引导研究生根据授课过程中引入的工程案例资源展开创新性思考，利用课堂研讨环节激发学生的学习兴趣，通过讨论和辩论等方式促进研究生的认知发展和工程素养，最终提高其科学创新能力。具体的教学改革措施如图2所示。

（一）课程内容

《先进制造技术》课程是机械工程硕士研究生的一门必修课。本课程涉及到本科阶段所学的机械制造工艺学、机械设计、机械原理等相关内容，例如尺寸链理论、无损检测原理、电火花加工原理、精密切削加工等;与此同时，本课程内容还必须能够跟踪现代机械工程学科发展前沿，例如并行工程、柔性制造、智能制造等，探索机械制造工艺的未来发展方向。在授课过程中，仅仅介绍技术的发展并不足以吸引学生的注意力和学习兴趣，更重要的是融入人文关怀和思政元素，借助典型工程实践案例，使学生了解机械工程学科对于国防、军事、民生、医疗等领域的重要意义，激发学习热情。

（二）课程设计

《先进制造技术》涉及到的基础知识较多，学科前沿范围较广。上述课程性质决定了在课程设计过程中必须注重进行系统性、探究性、创新性和发散性的教学设计理念。其中，系统性主要体现在对于基础理论的总结归纳，学生在本科阶段所学基础知识可能已经模糊不清，这需要教师在教学设计过程中必须总结归纳本科阶段的相关知识点，方便学生理解记忆;探究性主要体现在对于先进制造技术学科前沿和学科热点的追踪和质疑，目前追踪学科前沿的普遍做法是在数据库资源中检索学术论文，但正所谓“尽信书不如无书”，目前期刊论文中涉及的观点并未完全证实正确可靠，必须引导学生用发展的眼光和探究的精神去挖掘其中的精华，加深对基础知识的理解，以及对学科前沿的认知;创新性主要体现在引入课程思政元素的手段和方法，切不可以“填鸭”的方式强势灌输思政元素，易引发学生的反感，而宜借助工程案例引导学生思考未来之努力方向，激发为国效力、为党尽忠的昂扬斗志;发散性主要体现在引入工程案例的范围要广要发散，尽可能体现先进制造技术的重要性和普适性，从不同的角度加深学生的理解和认知。

（三）课程模式

《先进制造技术》课程主要采用课堂讲授和专题研讨相结合的教学方法。在课堂讲授环节，教师并不讲解单独的知识点，主要借助工程案例穿插讲解相应知识点，侧重理论知识的工程应用;而在专题研讨环节，则根据课堂中引入的工程案例引导学生思考工程实践意义，通过工程实践案例创设生产实践的情境，激发学生的学习兴趣。上述两种方法的融合可有效强化知识的内化过程，加深学生对于先进制造技术相关理论的领悟和理解。

教学实施案例——第二章第二节 并行设计技术

1. 课程内容

并行设计技术主要包括了基本概念、运行模式、典型特征、关键技术、支持工具等相关内容。其中，基本概念、运行模式、典型特征等相关内容体现了基本理论，而关键技术和支持工具较多体现了机械工程学科前沿，能够体现知识体系的完整性。

2. 课程设计

课程导入：以国产商用飞机研发过程为例，引入飞机设计过程中的难题，譬如复合材料技术、飞行控制技术、系统集成技术、动力控制技术、内部空间设计等问题，引导学生思考商用飞机的设计过程，并由此提出并行设计的理念。

课程思政：国产大飞机研发过程中，西方国家对我国实行了最为严格的技术封锁，而我国工程技术专家打破技术壁垒，获取“现代工业王冠上的明珠”。国产大飞机C919于2017年5月完成首飞任务，我国真正跻身“大飞机俱乐部”。作为一名机械工程专业硕士研究生的使命又是什么呢？以此激发学生的爱国主义热情和为祖国建设贡献力量的决心。

渐进+演绎：商用大飞机的设计研发究竟经历了哪些阶段？在此过程中并行设计工程有何作用呢？依次介绍并行设计工程的基本概念、运行模式、典型特征、关键技术和支持工具。

案例分析：结合西安飞机工业公司与西北工业大学合作对新舟60飞机内装饰部分进行改造设计与制造案例，展示并行设计在现代机械设计与制造领域的重要作用。

3. 课程模式

课堂讲授主要侧重于新舟60飞机内装饰部分改造设计与制造工程案例的探究与分析，旨在将并行设计工程的基础理论和基本方法与工程实践案例紧密结合，促进学生加深对并行设计工程的理解和认识，激发学生的求知欲;与此同时，引导学生思考在该案例中产品数字化建模的具体实施方法和具体技术方式的使用技巧，强化学生知识内化的过程，引发创造性思维的产生。

三、课程改革成效

（一）整合课程思政教育理念，创建研究生工程教育新模式

通过本轮课程改革，本课程组成员最大程度地融入“课程思政”的教育理念，深入贯彻新时期育人的思想导向。在教学过程中，向广大研究生同学们引入我国完全自主知识产权的新型大飞机C919和新舟60等现代机械制造领域典型产品及工艺。以此激发他们的爱国情怀和报国志向，并增强他们的民族自豪感。与此同时，逐步形成了研究生工程教育的新发展模式。

（二）形成工科研究生“全线闭环”创新性思维培养模式

正如前文所述，创造性思维是思维活动的高级过程，是在个人已有基础上发现新事物、创造新方法、解决新问题的思维过程。根据芬克提出的创造性思维生成探索模型[4-5]，创造性思维就是包含生成阶段与探索阶段的对心理表征进行提炼和重建的过程。因此，在本轮教学改革实践中，以教学设计为约束条件，对教学实践中的生成阶段与探索阶段分别进行约束，从而形成了工科研究生“全线闭环”创新性思维培养新模式。

（三）构建创新性思维学习新模式，全力挖掘学生的科学研究潜质

本轮教学改革不仅是对教学内容的重组，对教学策略的优化，而且更是对教学理念的更新与实践。通过不断构建创新性思维学习新模式，充分调用研究生的课堂学习参与度，让他们真正成为学习的主体。这对于提高他们的学习兴趣、锻炼他们的学习能力、挖掘他们的科研潜质都是大有裨益的。在教学改革实践中，训练学生发现问题、归纳问题、理解问题、解决问题的能力，对于今后引领学生步入更高层次的科学研究是十分必要的。

四、結束语

《先进制造技术》研究生课程研讨式教学改革实践主要基于“新课程资源观”培养研究生的创新性思维，综合提高研究生的科学研究能力。整个教学改革围绕课程内容、课程设计、课程模式三个方面开展了教学改革，构建了完整的《先进制造技术》课程体系，强化了研究生的情景认知能力，增强了研究生的工程素养和工程实践意识;以教学设计为约束条件，对教学实践中的生成阶段与探索阶段分别进行约束，从而形成了工科研究生“全线闭环”创新性思维培养新模式，可为未来机械工程硕士研究生的创新思维培养打下良好基础，全力挖掘研究生的科学研究潜质。

参考文献：

[1]杨叔子，吴波.先进制造技术及其发展趋势[R].中国科协学术年会大会报告，2003.

[2]娄德元，王君兰.浅谈将学科前沿引进“先进制造技术”课堂教学[J].教师，2016（15）：82-82.

[3]闫守轩.课程与教学论：基础、原理与变革[M].北京师范大学出版社，2015.

[4]李文光，杨开城，何克抗.基于创造性思维培养的教学设计理论与实践探索[C].全球华人计算机教育应用大会暨全国教育信息化论坛，2002.

[5]李嘉曾，陈怡.大学生创造性思维测评与创造力开发探索[J].高等工程教育研究，2000（1）：80-83.

基金项目：教育部办公厅“新工科”研究与实践项目“‘互联网+教育背景下机械制造类课程信息化教学探索与实践”（教高厅函[2018]17号）;石河子大学研究生教学改革项目“机械工程专业学位研究生培养方案的构建以及培养模式研究与实践”（编号：2018Y-JGSJ01）

作者简介：胡雪（1988-），女，汉族，新疆石河子人，工学博士，副教授，研究方向：机械制造、机电一体化。

通讯作者：魏敏（1968-），女，汉族，江苏南京人，工学硕士，教授，研究方向：材料设计与研发。