新工科背景下先进制造技术课程的实验教学研究

吴晓冬

(长沙师范学院 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410100)

习近平总书记在考察清华大学时指出，高校现行的专业体系应当瞄准科技前沿以及关键领域，推进“四新”建设，加快培养紧缺人才[1]。由此可知，基于新工科的大背景，必须加强对先进制造技术课程的实验教学部分的重视，让学生不仅具备扎实的理论知识功底，还具备使用先进制造技术理论知识解决实际问题的能力，以及手脑结合的实践、创新能力，成长为符合社会需求的人才。

新工科强调的是理论与实践必须紧密的结合在一起[2]。先进制造技术课程的教学应当在理论知识教学的基础上，加强实验教学，让学生能够将在课堂学习到的先进制造技术的理论知识，在实验教学动手、动脑的结合实践中，将理论知识进行具体而实际的运用，从而实现了学生以学习、理解以及掌握先进制造技术理论知识为基础，能够通过独立或者是合作探究的形式将先进制造技术课程的理论知识运用进实际问题的解决中。实验教学是先进制造技术课程中必不可少的重要组成部分。高校的先进制造技术课程的教学必须与新工科所强调的理论与实践结合相符合，才能培养出符合国家要求、社会需求的高素质人才。

故此，本研究以新工科为出发点，对高校的先进制造技术课程的教学进行了深入性的研究，探究了先进制造技术课程实验教学的特点，以及教学的现状，并以此为基础，提出了新工科背景下先进制造技术课程实验教学的实践思路，以及实施教学的策略，以期能够为高校先进制造技术课程的深化改革提供参考。

1 先进制造技术课程实验教学的特点

高等院校的先进制造技术课程有着综合性较强的特点，其是机械类专业中理论性较强的一门课程，包含着一定数量的概念、方法等基础性的理论知识。此外，先进制造技术课程中的部分知识与机械类专业的其他课程知识，有重叠融合的部分，例如机械原理、机械制造基础、数控技术等。故而，在整个机械专业的课程体系中，先进制造技术课程是不可或缺的重要组成部分。

先进制造技术课程的教学应当从基础的理论知识教学出发，即以课堂教学为基础，在学生理解、掌握了先进制造技术的理论知识后，再进行实验教学，唯有如此，才符合新工科的大背景，符合时代的发展，国家的需求[3]。实验教学能够引导学生及时对先进制造技术的相关知识通过实验进行实践，加深学生对相关知识的理解、掌握与运用，提升学生手、脑联动的能力，有效促进学生实现全面性的发展。实验教学是“先进制造技术”课程理论知识的实践学习，其教学的方向是：培养并提升学生灵活运用先进制造技术理论知识的能力以及实践、创新等方面的能力；对以科学技术为引领的机械制造知识进行了解与学习；把夯实先进制造技术理论知识以及提升学生实操能力作为教学的两把抓手；将网络优质学习资源以及实验教师讲授的知识作为方法；将学生在实验中的实际操作，以及经验的总结作为实践教学活动的过程。

“先机制造技术”课程的实验教学内容相较于其他机械学科课程的实验教学，要兼顾两个方面：首先，对实验设备的用途、组成部件以及实际操作等进行讲解，以此实现学生对于理论知识的理解；其次，综合利用多种教学资源，介绍先进制造技术当下的应用情况以及发展前景。“先进制造技术”课程的实验教学可以分为理论指导、前沿技术引导两个部分，通过此两部分的实验教学，培养学生学习“先进制造技术”课程的兴趣，以提升学生创新、实践能力和工程素养水平。

2 现阶段先进制造技术课程实验教学的现状

2.1 对实验教学的重视程度不够

学校、教师对于“先进制造技术”课程实验教学的重视程度不够。工科是高校专业课程体系中的重要专业学科，是现阶段高校优先发展的重要专业学科，但是在高校实际的教学工作中，学校与教师对先进制造技术课程的重视程度不够，导致了先进制造技术课程的发展基础较为薄弱，并且发展的速度较为缓慢的问题。

以上问题对“先进制造技术”课程的教学、科研等方面工作的开展产生了消极影响，对于此专业学科授课教师的热情也有一定的消磨。特别是实验课程，存在着准备工序繁杂，管理的难度较大等教学困难，任课教师对于实验课程因而产生了“不必要”的态度；与此同时，在实验教学中，需要教师首先向同学们演示如何操作实验设备，但是由于部分实验教师缺乏对实验设备的培训以及操作使用经验，导致学生并不能完全学习和使用实验教学中涉及的每一个实验设备，部分实验教学的教师也产生了“实验操作不在考试范围之内”的错误认知。

学生对于“先进制造技术”课程实验学习的重视程度不够。高校中部分先进制造技术专业的学生的知识基础较为薄弱，在进入高校学习后，离开了家长的管束，错误的认为自己自由了，再加上往常的学习生涯中，没有对学习以及学习的价值形成正确的认知，导致进入高校后的学习缺乏动力，自我的管控力也较差，对于实验课程中的知识实际运用并不重视，甚至是忽略。

2.2 实验设备不足

在“先进制造技术”课程的实验教学中，对于所需要的实验设备、场地等实验条件，有着较高的要求，但是实验室的建设，以及实验设备的购买需要大量的经费支持。部分高校为了完成人才培养方案的要求，只购置了部分能够满足基本教学需求的实验设备，导致实验教学中的实验设备的数量较少，并且技术含量不高。

实验教学涉及的与前沿技术等相关的实验设备价格高昂，如柔性制造系统、超精密加工机床以及激光切割机床等，大多数高校是没有购置的，导致部分高校的实验教学出现“有实验课但无设备，学生无动手实践”的问题，学生难以实际、具体的接触到与课程相关的新仪器，让先进制造技术成为了课本上的知识。

2.3 教学模式陈旧，网络资源利用率不高

由于高校、教师对于“先进制造技术”课程实验教学重视程度不够，以及实验设备不足等方面的问题，本应该让学生动手实践的学习，变成了观看教师演示的实验学习，以“教师讲，学生听”为授课方式的实验教学。部分学习能力强的学生能够跟随教师的思路进行学习，并记录具体的设备操作过程，但也有部分学生难以进入到此方式的实验教学中。先进制造技术的实验教学因此逐渐受到了学生的忽视，成为了学生心目中的“鸡肋课程”，不仅浪费时间，还不能有效的学习到相关的操作知识。此外，实验教学的教材，设备使用指南较陈旧，缺乏更新，并且当今时代，互联网高度发达，但是部分教师并没有将互联网中优质的教学资源应用到“先进制造技术”课程的实验教学中，教学的内容、方式等与互联网的结合程度较低，教学仍依赖课本进行，学生难以在实验中提升自身的实践、创新、合作等方面的能力。

2.4 实验教学与时代发展脱钩

高校先进制造技术专业的大部分学生毕业后，选择的大多是与机械制造、自动化等相关的行业，这些行业和岗位的实操性较强，学生必须具备扎实的“先进制造技术”课程的理论知识，运用知识和动手实操的综合性能力，以及实践能力、创新能力等，并能够将这些能力运用进企业的实际生产中。

但就现阶段全国高校“先进制造技术”课程的实验教学来看，大部分没有与相关的公司、企业建立深度合作的关系，缺少与实际生产的结合。此外，部分高校缺乏专业的实验教师，导致学生在实验操作完成任务时，具有机械性。未能高效的将理论知识通过实验实践内化为自身的技能，毕业进入岗位之后，难以适应或者是满足生产需求[4-5]。

3 新工科背景下先进制造技术课程实践教学思路

3.1 以生为本

高校应当抓住新工科的契机，以此对“先进制造技术”课程做出革新及发展。并在改革发展的过程中，贯彻“以生为本”的教学理念，围绕学生对知识的掌握，专业技能的提升，以及结合学校的教学条件，科学、合理的调整“先进制造技术”课程实验教学的教学目标、方式等，以新工科为指引，建立“先进制造技术”课程实验教学的知识以及教学体系。对实验教学的内容，以及实验设备等进行更新，将教学的中心放在学生对于先进制造技术专业知识的掌握，以及相关能力的形成发展方面，在实际教学中充分尊重学生的主体地位，以及对学生自主学习的意识及能力进行培养，让“先进制造技术”课程的发展符合新工科的要求和社会发展的脚步，培养具有竞争能力的机械类高素质人才。

3.2 以能力培养为中心

现今高校的主要教学思想是以“培养学生的能力为中心”，合理性、科学性的组织专业课程的教学活动，构建“项目式” “一体化”等符合时代发展的教育模式，对学生的主体能力进行培育，增加实践性教学在专业课程教学中的比重。针对学生水平能力的发展，设计包含基础性、探索性、拓展性等多个不同水平层次的教学板块，重视教学过程中交互性的提升，引导学生将学习的主体性在学习的过程中充分的发挥出来，不断提升自身实践、创新能力[6]。

4 新工科背景下先进制造技术课程实验教学策略

4.1 发挥高校优势，提升对实验教学的重视程度

高校应当发挥自身的引导作用，提升先进制造技术课程任课教师、学生对于实验教学的重视程度，在学校、教师以及学生三方共同的努力之下，促进先进制造技术课程实验教学的深化改革，使学生能够在实验操作的过程中获得提升。

首先，高校应当从学科建设的高度，增强相关专业知识之间的融合，以及丰富学科知识的外延，构建全面性的先进制造技术课程知识体系，使理论教学与实验教学能够得到同步发展。

其次，充分利用新工科大背景提供的教学红利，向相关教育部门争取资金支持，以前沿技术为指向，对实验设备进行更新与完善，为先进制造技术课程实验教学提供物质保障。

最后，引进专门的实验教学教师，或者是组织现有的实验教学教师进行培训，对实验教学教师的水平进行整体性的提升。此外，还可以邀请与先进制造技术相关的一线生产工作者进入校园，对实验教学的工作进行指导，切实提升实验教学的实效。

在此基础上，先进制造技术课程实验教学的教师要明确自身在教学中的职责，认识到实验教学对于培养学生的重要作用，通过互联网、实地考察等渠道对前沿技术进行学习及了解，在实验教学中为学生进行深入性、广泛性的指导。

此外，学生作为学习的主体，要树立正确的学习态度，脚踏实地的学习、掌握先进制造技术课程的专业知识，并根据教师的实验教学安排，以认真、细致、负责的态度完成各项实验任务；还可以积极参加校内外举办的与专业知识相关的活动或者竞赛，将理论知识进行实践，发展自身的自主学习意识，以及提升实践、创新等方面的能力和专业技能。

4.2 利用网络信息新技术创新实验授课模式

当今是信息化时代，信息技术飞速发展，并且被广泛的运用到各个领域中。近年来教育教学领域对于信息技术的使用率不断提升，为教师的教学提供便利的同时，丰富了教学的内容与组织形式，对于学生学习兴趣的提升等多个方面有着积极的作用。高校应当定期“组织先进制造”技术课程实验教学的教师，针对信息技术融入教学活动进行培训，提升教师在先进制造技术课程中对于信息技术的使用率，将信息技术在教学中的优势充分的发挥出来，以此提升实验教学的效果。

教师可在讲解完先进制造技术课程的理论知识后，通过信息技术手段[7]，借鉴使用网络优质的实验教学资源，或者是制作与教学内容相关的实验视频，在实验教学前，通过视频等直观、立体的形式，把即将进行实验的内容播放给学生观看，包含设备部件的介绍、设备的操作使用以及注意事项等内容，让学生在实操前对实验内容有初步的了解，以保证实验的顺利进行，还可以弥补实验设备不足等方面的问题。

此外，教师可以通过信息技术将学生的学习延伸至课堂之外，例如，向学生推荐高质量的与先进制造技术课程实验相关的微信公众号、科普视频、科普博主等社交网络学习资源。作为课堂教学的补充，让学生在课余时间对技术前沿信息进行了解，拓展学生的知识视野。教师还可以通过灵活使用信息技术，通过“慕课” “微课”等新型的教学模式，组织多元丰富的教学活动，引导学生自主对实验知识进行探究[8]。

4.3 提升实验室开放度，增设实习基地

先进制造技术课程实验教学中的实验设备在满足教学需求的基础上，应当提升开放使用程度，向全校教师、学生以及社会提供相关的服务，为相关专业的学生参加实习活动[9]、学科竞赛[10]，或者是教师科研课题的研究提供设备保障。

与此同时，高校要加强与先进制造技术专业相关公司的合作、沟通，并且建立深度合作的关系[11]，以有责任、有实力的公司和企业的生产基地为基础，建立学习参观、实习基地，满足学生学习以及实习的需求，了解先进制造技术知识在实际生产中的具体运用。如此能够帮助学生在先进制造技术课程的实验中学习到的知识进行实践性的运用，提升学生对知识的掌握度，以及运用实践能力，使学生在企业的实际生产中，对先进制造技术知识的实际运用进行深入性的思考，促进学生思考以及创新等多方面能力的发展，为学生成长为高素质综合性人才助力。

此外，在学校的帮助下，实践基地或者是相关的公司可以向未毕业的学生提供实践机会，让学生参与进公司的相关项目中，使学生能够提前对先进制造技术的实践使用进行实际的体验，明确自身学习的目标，以及就业的方向，以此帮助学生深刻认知到先进制造技术课程实验教学的作用，提升学习兴趣与需求，促使学生以自身的学习需求为动力，对先进制造技术的实验知识进行自主、自觉的探究。

5 结语

新工科概念的提出，为“先进制造技术”课程的实验教学提供了发展的契机。相关高校基于新工科的深刻内涵，并以“新工科”作为先进制造技术课程实验教学发展的导向，先后对该课程的实验教学进行了探究与革新。摸索了实施实验教学的新理念、新模式、新策略等，提升该课程教师实验教学的积极性与专业性，培养学生以正确、积极的学习态度，参与进该课程的实验学习中，形成良好的学习氛围以及实验氛围，从而提升学生的学习效率。唯有如此，才能为学生在下一步的学习中和未来的工作中，奠定良好的专业知识以及实操能力基础，也才能为社会的发展培育出符合要求的人才。