“先進(jìn)制造技術(shù)專論”工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生課程教學(xué)改革的探索

李瓊硯 路敦民

（北京林業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京 100083）

先進(jìn)制造技術(shù)將先進(jìn)的信息技術(shù)、自動化技術(shù)和先進(jìn)的管理科學(xué)應(yīng)用于制造業(yè)中，形成一個完整的集成系統(tǒng)性技術(shù)。它涉及產(chǎn)品的整個生命周期，從產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、加工制造到生產(chǎn)管理等各方面的內(nèi)容。因此，它是集合多學(xué)科成果形成的新型交叉學(xué)科，是多種科學(xué)及方法的整合，具有精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化等特點(diǎn)［1］。

“先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程是一門動態(tài)發(fā)展的課程。由于先進(jìn)制造技術(shù)本身是在針對一定的應(yīng)用目標(biāo)，不斷地吸收各種高新技術(shù)逐漸形成、不斷發(fā)展的新技術(shù)，因而其內(nèi)涵不是絕對和一成不變的。具體反映在不同的時期，先進(jìn)制造技術(shù)有其自身階段性；反映在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，先進(jìn)制造技術(shù)有其自身側(cè)重發(fā)展的目標(biāo)和內(nèi)容［2］。隨著新科技、新理念的不斷出現(xiàn)，“先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程的內(nèi)容會不斷更新、充實和發(fā)展，因此本課程更加強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的先進(jìn)性和前沿性。作為工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生課程，這門課程與本科生階段所學(xué)的課程必須有所區(qū)別，因此工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生階段開設(shè)的“先進(jìn)制造技術(shù)專論”必須針對工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生的知識特點(diǎn)，對本課程的教學(xué)體系進(jìn)行改革。

一、教學(xué)內(nèi)容的整合

針對先進(jìn)制造技術(shù)的先進(jìn)性、前沿性、國際化及動態(tài)發(fā)展的特點(diǎn)，從培養(yǎng)工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生科研、創(chuàng)新和實踐能力出發(fā)，筆者將“先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程的教學(xué)內(nèi)容整合為基礎(chǔ)篇、專題篇和實踐篇3部分，見圖1?；A(chǔ)篇的內(nèi)容是本課程的經(jīng)典內(nèi)容，主要包括先進(jìn)設(shè)計技術(shù)、先進(jìn)制造工藝和先進(jìn)制造系統(tǒng)。主講教師對課程的整個知識體系內(nèi)容進(jìn)行全面講解，使學(xué)生對先進(jìn)制造技術(shù)所涉及的研究內(nèi)容有一個全面系統(tǒng)的理解，目的是讓學(xué)生對本課程內(nèi)容從橫向?qū)用嫔嫌幸粋€初步了解。專題篇的內(nèi)容是當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)研究的熱點(diǎn)，代表當(dāng)前最先進(jìn)的制造技術(shù)和發(fā)展動態(tài)，其中圖1中列出了具有代表性的8個專題，目的是讓學(xué)生對先進(jìn)制造技術(shù)從縱向?qū)用嫔嫌休^深刻的理解。實踐篇是根據(jù)實驗室的設(shè)備狀況，從硬件和軟件2個方面為學(xué)生提供實踐的機(jī)會。軟件層面上的實踐是讓學(xué)生掌握Delcam（CopyCAD，PowerInspect，PowerMill）和MasterCAM軟件的基本功能和操作技術(shù)；硬件層面上的實踐包括三維測量及快速成型加工、特種加工以及加工中心實驗內(nèi)容。通過實踐教學(xué)加深學(xué)生對先進(jìn)制造技術(shù)的直觀印象與了解，提高學(xué)生先進(jìn)制造技術(shù)的實踐能力。

圖1 “先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程的教學(xué)內(nèi)容

二、師資隊伍的建設(shè)

先進(jìn)制造技術(shù)是一種動態(tài)技術(shù)，它需要不斷吸收其他學(xué)科的新技術(shù)以確保其先進(jìn)性。因此，“先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程是一門動態(tài)的課程，其教學(xué)內(nèi)容與重點(diǎn)會隨著相關(guān)支撐技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展。有些高校開設(shè)的“先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程的教學(xué)內(nèi)容還有許多是10年甚至是20年前的技術(shù)，致使學(xué)生學(xué)到的知識不先進(jìn)，與目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿脫節(jié)。筆者認(rèn)為導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是有些高校的“先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程教師既沒有從事過先進(jìn)制造技術(shù)的科學(xué)研究，又沒有與相關(guān)企業(yè)開展過科研合作，自己對先進(jìn)制造技術(shù)方面的知識掌握程度一知半解，這是其教學(xué)效果差的主要原因。在以往的課程教學(xué)中，多數(shù)情況是一名主講教師完成整個課程的教學(xué)工作，即使該主講教師是從事先進(jìn)制造技術(shù)研究的，但其研究領(lǐng)域或研究方向也具有一定的局限性。

因此，為了使學(xué)生在更深層次上掌握本門課程中每一個專題研究的先進(jìn)性和前沿性，筆者聘請若干相關(guān)專業(yè)的教師以講座的形式給學(xué)生作專題報告，所講內(nèi)容基本就是教師的研究領(lǐng)域，這樣本課程的教學(xué)工作就不是由一名主講教師完成，而是由一個教師團(tuán)隊完成。他們可以結(jié)合自己的科研經(jīng)歷和科研項目介紹與課程內(nèi)容相關(guān)的知識。比如有些教師是專門從事納米研究的，并主持國家自然科學(xué)基金等多個科研項目，聘請該教師結(jié)合自己的科研項目來給學(xué)生作納米加工技術(shù)的講座，教師通過理論聯(lián)系實際的演講，使學(xué)生既學(xué)到知識、開闊了視野，又領(lǐng)略了大師的風(fēng)采，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲，提高了與教師討論問題的積極性，取得了非常好的教學(xué)效果。教學(xué)實踐表明，當(dāng)教師在結(jié)合自己的親身經(jīng)歷介紹課程的相關(guān)技術(shù)和理論時，學(xué)生容易產(chǎn)生身臨其境的感覺，不僅容易接受所學(xué)到的知識，還會留下深刻的印象，取得良好的教學(xué)效果。

三、教學(xué)方法的改革

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，筆者采用傳統(tǒng)教學(xué)方法、項目導(dǎo)向式教學(xué)方法、討論式教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)方式，并對部分教學(xué)內(nèi)容采用雙語式教學(xué)?；A(chǔ)篇的教學(xué)以傳統(tǒng)教學(xué)方法為主，實踐篇則采用項目導(dǎo)向式教學(xué)方法，專題篇采用討論式教學(xué)和雙語教學(xué)方法。

基礎(chǔ)篇內(nèi)容較多、信息量大，是對本課程整個知識體系的完整介紹，所以不適于采用項目式和討論式教學(xué)方法，而應(yīng)采用以講授為主的多媒體教學(xué)方法。

實踐篇涉及的先進(jìn)制造實驗室的設(shè)備都是單套設(shè)備，在以往的教學(xué)過程中采用示范性實驗教學(xué)方法，使學(xué)生印象不深。為提高教學(xué)質(zhì)量，筆者采用項目式教學(xué)方法開展教學(xué)活動，并將實踐教學(xué)內(nèi)容整合成如下3個項目。項目1：利用CAD軟件設(shè)計一個零件，使用MasterCAM進(jìn)行加工路徑規(guī)劃和加工仿真，生成可加工的后處理文件（G代碼），然后在加工中心用數(shù)控機(jī)床將零件加工出來。項目2：使用三坐標(biāo)測量儀對現(xiàn)有的零件進(jìn)行三維掃描，應(yīng)用反求工程軟件對掃描結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、建模，生成STL文件，然后應(yīng)用快速成型軟件，生成后處理文件，最后利用快速成型機(jī)加工出三維實體模型。項目3：任選一種特種加工方法，經(jīng)過學(xué)生實際操作，加工出一個簡單的零件。對于每一個項目，教師都要先做演示性實驗，然后要求學(xué)生以組為單位親自完成每個項目的實驗，同時實驗室在規(guī)定的期限內(nèi)，對每位學(xué)生全天開放，學(xué)生根據(jù)自己的時間安排完成實驗項目。

在專題篇中，首先教師作專題報告，其次學(xué)生就本專題中感興趣的內(nèi)容進(jìn)行提問，最后教師針對學(xué)生提出的問題組織學(xué)生進(jìn)行討論。通過這種方式的教學(xué)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣高漲、課堂氣氛活躍，教學(xué)實踐證明取得了良好的教學(xué)效果。

由于世界范圍內(nèi)先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，“先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程內(nèi)容具有動態(tài)、開放和國際化的特點(diǎn)。因此，在教學(xué)中采用雙語模式的教學(xué)，可使學(xué)生掌握大量有關(guān)先進(jìn)制造技術(shù)方面的英文術(shù)語和知識，并有利于學(xué)生查閱英文參考資料、跟蹤先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài)［3］。工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生相對于本科生來說，具有更好的英語語言基礎(chǔ)，為本課程的雙語教學(xué)的實行提供了良好的條件。根據(jù)本課程課時的安排，如果全部內(nèi)容都采用雙語教學(xué)，會影響教學(xué)的進(jìn)度，不僅不能很好地完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，而且還會由于某些章節(jié)理論深度的限制，使得學(xué)生不能很好地理解課程的教學(xué)內(nèi)容，從而也會影響教學(xué)質(zhì)量。因此，筆者認(rèn)為本課程應(yīng)實行部分內(nèi)容的雙語教學(xué)，基礎(chǔ)篇和實踐篇的教學(xué)采用母語教學(xué)，專題篇的教學(xué)采用雙語教學(xué)。開展專題篇教學(xué)的教師多在國外期刊發(fā)表過英語學(xué)術(shù)論文，并多次參加過國際學(xué)術(shù)會議，具有良好的英語教學(xué)能力。另外，專題篇的教學(xué)內(nèi)容具有前沿性和國際化的特點(diǎn)，比較適于作為雙語教學(xué)的內(nèi)容。多年的教學(xué)實踐表明，學(xué)生普遍反映良好，大大提高了學(xué)生的專業(yè)英語水平，為工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生參加國際學(xué)術(shù)交流會議奠定了專業(yè)英語基礎(chǔ)。

四、考核方式的改革

課程考核方式在很大程度上是學(xué)生學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)動力的指揮棒。多數(shù)高校在“先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程的考核方式上仍采用考卷式的考核方法。這種方法在一定程度上可以反映學(xué)生對先進(jìn)制造技術(shù)相關(guān)概念和理論的了解與掌握程度，但是不能反映出學(xué)生運(yùn)用先進(jìn)制造技術(shù)知識分析和解決具體問題的能力，不利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性［4］。而成績評定是工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)過程中一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是檢驗教師教學(xué)效果的重要手段。因此，筆者認(rèn)為工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生課程考核方式的改革，應(yīng)使考核方式靈活多樣，考核的重點(diǎn)是考核學(xué)生對專業(yè)知識的領(lǐng)悟能力和應(yīng)用能力，考核的內(nèi)容包括以下4部分：書面論文、英文翻譯、專題演講和實驗項目。

書面論文：要求學(xué)生結(jié)合自己的研究方向，寫1篇和先進(jìn)制造技術(shù)相關(guān)的科技論文。主要考核學(xué)生對本課程知識的理解與運(yùn)用先進(jìn)制造技術(shù)分析和解決具體問題的能力。

英文翻譯：要求將學(xué)生所寫論文翻譯成英文，考核學(xué)生的學(xué)術(shù)論文的英文寫作水平以及對課程中的專業(yè)英語詞匯的掌握情況。

專題演講：在課程教授過程中大部分學(xué)生已經(jīng)確定了研究方向，已經(jīng)進(jìn)入實質(zhì)性的研究階段，并取得了初步的實驗研究成果。因此，教師針對這種情況，讓學(xué)生結(jié)合本課程的研究內(nèi)容，在課堂上對前期的研究工作作專題演講，目的是考察學(xué)生的交流能力。

實驗項目：考核學(xué)生實際動手和解決實際問題的能力。教師通過抽簽的方式，決定學(xué)生需要考核的實驗項目，并根據(jù)學(xué)生完成實驗項目的情況給出學(xué)生的成績。這主要是考察學(xué)生運(yùn)用CAD／CAM軟件的能力和動手操作的能力。

教學(xué)實踐表明，上述考核方式獲得了較好的教學(xué)效果，有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

綜上所述，本文對“先進(jìn)制造技術(shù)專論”課程體系進(jìn)行了改革，提高了課程的教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生普遍反應(yīng)，通過本門課程的學(xué)習(xí)，不僅學(xué)習(xí)了專業(yè)知識、領(lǐng)略了專題教師的風(fēng)采、更深入地了解了先進(jìn)制造技術(shù)，而且還提高了專業(yè)英語寫作和交流的能力以及實踐動手能力。

［1］蘇純，周敏.“先進(jìn)制造技術(shù)”課程多媒體輔助雙語教學(xué)的實踐與探索［J］.常州工學(xué)院學(xué)報，2005（4）：79-81.

［2］葛英飛.面向應(yīng)用型本科的“先進(jìn)制造技術(shù)”課程建設(shè)與教學(xué)改革實踐與探討［J］.科技信息，2008（26）：61-63.

［3］水恒華，李舒連，張亮.“先進(jìn)制造技術(shù)”實踐教學(xué)的幾點(diǎn)改進(jìn)［J］.中國電力教育，2009（14）：137-139.

［4］劉梅，鐘佩思，鄒蓉.“先進(jìn)制造技術(shù)”課程群實驗教學(xué)方法研究［J］.實驗室研究與探索，2008（10）：128-131.