基于中國(guó)制造2025背景的“現(xiàn)代加工技術(shù)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

姜輝　錢煒

摘 要 現(xiàn)代加工技術(shù)是機(jī)械制造類相關(guān)專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程，是一門介紹現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)所涉及的主流加工技術(shù)原理、關(guān)鍵技術(shù)、優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域的課程。本文針對(duì)目前現(xiàn)代加工技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的拘泥于書(shū)本理論知識(shí)、缺乏實(shí)踐認(rèn)知環(huán)節(jié)、滯后于世界加工技術(shù)最新前沿等問(wèn)題，提出基于中國(guó)制造2025背景框架下的現(xiàn)代加工技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)，使課程教學(xué)效果真正適應(yīng)中國(guó)制造2025大背景。

關(guān)鍵詞 中國(guó)制造2025 現(xiàn)代加工技術(shù) 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：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(qiáng)總理簽批，國(guó)務(wù)院正式公布了中國(guó)制造2025總體規(guī)劃，這是一部中國(guó)版的“工業(yè)4.0”規(guī)劃，是針對(duì)制造業(yè)的第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。中國(guó)制造2025的總體思路是堅(jiān)持走中國(guó)特色新型工業(yè)化道路，以促進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)對(duì)重大技術(shù)裝備需求為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)由“大”變“強(qiáng)”的歷史性跨越。這一規(guī)劃進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了制造業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中的重要性，而機(jī)械加工業(yè)是整個(gè)制造業(yè)的基礎(chǔ)，在眾多核心制造領(lǐng)域，加工技術(shù)都是最關(guān)鍵的核心環(huán)節(jié)之一，加工技術(shù)的優(yōu)劣直接影響著相關(guān)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)械制造類專業(yè)是促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)專業(yè)，所培養(yǎng)的學(xué)生未來(lái)多數(shù)將服務(wù)于制造業(yè)第一線，成為實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025目標(biāo)的中堅(jiān)力量，而現(xiàn)代加工技術(shù)課程作為機(jī)械制造類專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程，知識(shí)架構(gòu)與制造加工業(yè)需求高度吻合，因此保證現(xiàn)代加工技術(shù)這門課程的教學(xué)效果可切實(shí)提高學(xué)生未來(lái)在中國(guó)制造2025背景下的適應(yīng)能力。①

目前，該課程教學(xué)設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題包括：拘泥于教材理論知識(shí)、缺乏實(shí)踐認(rèn)知環(huán)節(jié)、知識(shí)框架滯后于世界加工技術(shù)前沿，這些問(wèn)題在目前中國(guó)制造2025大背景顯得尤為格格不入，而這些問(wèn)題也是工科教學(xué)設(shè)計(jì)中存在的普遍問(wèn)題。②③合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)、理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方式、形象生動(dòng)的課程設(shè)計(jì)才能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課程的教學(xué)效果。本文結(jié)合中國(guó)制造2025新背景，提出了針對(duì)現(xiàn)代加工技術(shù)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，探討工科專業(yè)課程的教學(xué)改革方法。

1 基于中國(guó)制造2025背景拓寬課程知識(shí)面

圍繞我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)的總體目標(biāo)，國(guó)家在中國(guó)制造2025規(guī)劃中對(duì)制造業(yè)技術(shù)層面的發(fā)展提出了幾大戰(zhàn)略任務(wù)與目標(biāo)：提高國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新能力；推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合；推行綠色制造；推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域突破發(fā)展，包括信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)機(jī)裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械等十大重點(diǎn)領(lǐng)域。

將上述戰(zhàn)略任務(wù)及目標(biāo)聯(lián)系到現(xiàn)代加工技術(shù)課程的知識(shí)面設(shè)計(jì)，這就要求課程的知識(shí)面能夠適應(yīng)中國(guó)制造2025總體目標(biāo)的要求，不能僅僅局限于原有機(jī)械切削為主、特種加工為輔的傳統(tǒng)知識(shí)結(jié)構(gòu)，需要引入諸多交叉學(xué)科知識(shí)，拓寬課程知識(shí)面。首先、可引入信息化、互聯(lián)網(wǎng)+相關(guān)知識(shí)使學(xué)生樹(shù)立傳統(tǒng)工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)深度融合的概念；其次、可引入綠色制造、可持續(xù)制造等先關(guān)知識(shí)傳遞制造技術(shù)、成本、環(huán)境、能源和諧發(fā)展的觀念；第三、可增加制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域背景知識(shí)的介紹，如高檔數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、航空航天、船舶、新能源、新材料等制造行業(yè)的背景知識(shí)，使學(xué)生明晰我國(guó)制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)背景。上述知識(shí)面的拓寬既可穿插與現(xiàn)代加工技術(shù)的不同章節(jié)采取學(xué)科交叉的方式進(jìn)行講解，也可增設(shè)專題章節(jié)進(jìn)行詳細(xì)講解，進(jìn)而使課程知識(shí)結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上得到拓展，使學(xué)生更全面、詳實(shí)地了解我國(guó)加工制造業(yè)的現(xiàn)狀與技術(shù)背景。

2 引入專業(yè)技術(shù)人員擴(kuò)大學(xué)習(xí)共同體范疇

目前課程教學(xué)設(shè)計(jì)中最薄弱的環(huán)節(jié)是主講老師理論知識(shí)講解抽象單調(diào)，缺乏實(shí)踐認(rèn)知環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)共同體范疇僅局限于書(shū)本知識(shí)、主講教師、學(xué)生。針對(duì)這一現(xiàn)狀最佳解決方案是引入相關(guān)行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員，增設(shè)實(shí)踐認(rèn)知環(huán)節(jié)，擴(kuò)大學(xué)習(xí)共同體范疇。具體到教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程，可先由主講教師講解相關(guān)章節(jié)的理論知識(shí)，而后邀請(qǐng)服務(wù)于加工制造業(yè)一線的技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)的介紹，使學(xué)生建立書(shū)本抽象理論知識(shí)與實(shí)際具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，避免紙上談兵。

相關(guān)技術(shù)人員的引入可與其它生產(chǎn)實(shí)習(xí)類課程建立共享平臺(tái)，將本課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)類課程學(xué)時(shí)打通，提高實(shí)踐認(rèn)知環(huán)節(jié)的實(shí)施可行性與效率。以現(xiàn)代加工技術(shù)課程中電火花加工章節(jié)為例，可由主講教師先講授電火花加工的理論知識(shí)與原理，再通過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)類課程的共享資源至相關(guān)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一由技術(shù)人員介紹電火花加工的設(shè)備及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，最后至生產(chǎn)實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)二由技術(shù)人員介紹電火花模具加工的應(yīng)用過(guò)程，使學(xué)生形成“理論知識(shí)-生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)-應(yīng)用范圍”全面的知識(shí)框架，發(fā)揮更大范疇學(xué)習(xí)共同體的積極作用。

3 適當(dāng)構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新模式

中國(guó)制造2025規(guī)劃中明確提出需提高制造業(yè)協(xié)同創(chuàng)新能力，相信這一目標(biāo)未來(lái)的實(shí)踐者就是目前的在校大學(xué)生，所以在課程教學(xué)設(shè)計(jì)中適當(dāng)構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新模式意義重大。

協(xié)同創(chuàng)新模式首先可體現(xiàn)在分組團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成大作業(yè)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，通過(guò)教學(xué)課程中增設(shè)學(xué)生主動(dòng)組建團(tuán)隊(duì)、選擇大作業(yè)課題、協(xié)作分工、答辯匯報(bào)等教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)個(gè)人與團(tuán)隊(duì)結(jié)合的考核方式，提高學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作創(chuàng)新的能力。

協(xié)同創(chuàng)新還可體現(xiàn)在高校-生產(chǎn)企業(yè)-科研院所的產(chǎn)學(xué)研合作層面，在課程實(shí)踐認(rèn)知環(huán)節(jié)由生產(chǎn)企業(yè)或科研院所增設(shè)一些與加工過(guò)程密切相關(guān)的小課題，采取學(xué)生合理分組、協(xié)作分工、相關(guān)技術(shù)人員指導(dǎo)創(chuàng)新的方式建立協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，既可提高學(xué)生的協(xié)同創(chuàng)新能力，也可在一定范圍內(nèi)為企業(yè)或科研院所解決一些技術(shù)問(wèn)題。

4 緊跟世界先進(jìn)加工技術(shù)最前沿

現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)迅猛發(fā)展，各種加工技術(shù)的發(fā)展可以說(shuō)是日新月異。目前現(xiàn)代加工技術(shù)課程使用的教材具有書(shū)面出版物固有的局限性，更新速度較為緩慢，僅僅局限于書(shū)本所介紹的加工技術(shù)已完全跟不上世界先進(jìn)加工技術(shù)的發(fā)展步伐。中國(guó)制造2025規(guī)劃中也已提出多個(gè)制造業(yè)未來(lái)技術(shù)層面的前沿發(fā)展方向，使學(xué)生緊跟世界先進(jìn)加工技術(shù)最前沿，了解技工技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)向才能使學(xué)生在日后真正適應(yīng)中國(guó)制造2025大背景。

上述情況就要求主講教師在教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中不能僅僅以教材知識(shí)點(diǎn)作為教學(xué)內(nèi)容來(lái)講解。當(dāng)然，教材是已經(jīng)成文的知識(shí)點(diǎn)，是經(jīng)過(guò)諸多學(xué)者完善的內(nèi)容，教材上的內(nèi)容時(shí)需要全面、詳細(xì)進(jìn)行講解的。然而，在完成教材內(nèi)容講解的基礎(chǔ)上，主講教師必須緊跟世界加工技術(shù)的發(fā)展前沿，將新近出現(xiàn)的加工方法熱點(diǎn)和加工技術(shù)革新介紹給學(xué)生。近年來(lái)，世界范圍內(nèi)加工技術(shù)的最新發(fā)展成果主要有：

（1）增材加工技術(shù)。目前課程教材主要集中于傳統(tǒng)減材加工，隨著激光技術(shù)、材料科學(xué)迅猛發(fā)展，激光加工快速成型、3D 打印技術(shù)等增材加工技術(shù)發(fā)展迅猛，逐漸成為一類顛覆傳統(tǒng)加工模式的加工技術(shù)，學(xué)生對(duì)這些前沿技術(shù)進(jìn)行了解和學(xué)習(xí)才能使其最大限度地開(kāi)拓視野，了解加工技術(shù)的未來(lái)方向。

（2）互聯(lián)網(wǎng)+結(jié)合智能制造思想。傳統(tǒng)加工技術(shù)往往聚焦于單臺(tái)加工設(shè)備，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將傳統(tǒng)分散的加工設(shè)備融入互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建加工設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)諸如遠(yuǎn)程監(jiān)控、云端巡檢、智能管理等功能，是加工生產(chǎn)過(guò)程管理與應(yīng)用模式質(zhì)的飛越。此類技術(shù)也必須在教學(xué)設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，使學(xué)生提前構(gòu)建相關(guān)概念和思路，未來(lái)才能更快適應(yīng)加工制造業(yè)的新需求。

（3）“個(gè)性化”定制與“規(guī)模化”生產(chǎn)的融合。④傳統(tǒng)意義上，“個(gè)性化”定制與“規(guī)?；鄙a(chǎn)是互為對(duì)立面的兩個(gè)概念?！皞€(gè)性化”意味著有針對(duì)性的量身定制，意味著犧牲生產(chǎn)效率；“規(guī)?；币馕吨笈恐貜?fù)生產(chǎn)，意味著犧牲差異性。然而，在德國(guó)主導(dǎo)的“工業(yè)4.0”進(jìn)程中應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能傳感等技術(shù)已經(jīng)讓“個(gè)性化”與“規(guī)模化”這兩個(gè)原本對(duì)立的概念相互交叉，從而影響著加工制造業(yè)中從原料生產(chǎn)、供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)方式到庫(kù)存管理、物流倉(cāng)儲(chǔ)等各個(gè)環(huán)節(jié)。這些加工環(huán)節(jié)的革新對(duì)于學(xué)生知識(shí)面的拓展同樣非常重要，如果主講教師能在課堂上形象生動(dòng)地講解，學(xué)生就會(huì)將這類思想深植于專業(yè)知識(shí)框架之中，未來(lái)會(huì)更為自然地應(yīng)用此類思想指導(dǎo)實(shí)際工作。

5 結(jié)論

通過(guò)解讀中國(guó)制造2025總體規(guī)劃，進(jìn)行了現(xiàn)代加工技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)方法的研究。針對(duì)目前現(xiàn)代加工技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，通過(guò)拓寬課程知識(shí)面、擴(kuò)大師生學(xué)習(xí)共同體范疇、構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新模式、緊跟世界先進(jìn)加工技術(shù)前沿等方式完善課程教學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合機(jī)械專業(yè)課程教學(xué)改革，提出了適應(yīng)中國(guó)制造2025新背景下的課程教學(xué)設(shè)計(jì)模式。

注釋

① 夏建國(guó)，周太軍.中國(guó)制造2025和應(yīng)用型大學(xué)發(fā)展.中國(guó)高等教育，2015（09）：24-27.

② 錢煒，朱堅(jiān)民，丁曉紅.卓越工程師培養(yǎng)中存在的問(wèn)題及對(duì)策.中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2013（26）：32-32.

③ 吳恩啟，錢煒.面向卓越工程師計(jì)劃的校企聯(lián)合培養(yǎng)模式研究.教育教學(xué)論壇，2016（35）：214-215.

④ 王喜文.工業(yè)4.0、互聯(lián)網(wǎng)+、中國(guó)制造2025—中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的未來(lái)方向.國(guó)家治理，2015（23）：12-19.