先進(jìn)制造技術(shù)在工程訓(xùn)練中的教學(xué)實(shí)踐與探索

李永亮　夏洪均

摘要：先進(jìn)制造技術(shù)在工程訓(xùn)練教學(xué)中的應(yīng)用，對高等工程教育實(shí)現(xiàn)工程人才培養(yǎng)、認(rèn)知學(xué)習(xí)、創(chuàng)新訓(xùn)練、科研探索等方面具有重要意義。重慶工商大學(xué)立足工程訓(xùn)練中心設(shè)備及實(shí)訓(xùn)現(xiàn)狀，在工程訓(xùn)練中廣泛開展以激光加工技術(shù)、3D打印技術(shù)為主的先進(jìn)制造綜合實(shí)訓(xùn)。該實(shí)訓(xùn)模塊教學(xué)實(shí)施的是基礎(chǔ)型實(shí)訓(xùn)，同時結(jié)合專業(yè)課程學(xué)習(xí)、大學(xué)生創(chuàng)客工作室、學(xué)科技能競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等的實(shí)際需求，進(jìn)行先進(jìn)制造技術(shù)的拓展提升，實(shí)施綜合創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)，效果良好。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)；3D打印實(shí)訓(xùn)；激光加工實(shí)訓(xùn)；教學(xué)實(shí)踐與探索

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）31-0154-02

一、引言

工程訓(xùn)練是我國特有的工程實(shí)踐教學(xué)方式，是我國高等工程教育的重要組成部分[1][2]。區(qū)別于德國職業(yè)精英教育模式和美國的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等為一體的多樣化實(shí)踐培養(yǎng)模式，我國高等工程實(shí)踐教學(xué)具有其特殊性，即在工程訓(xùn)練教學(xué)過程中既要實(shí)現(xiàn)工程認(rèn)知學(xué)習(xí)、實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新訓(xùn)練、科研探索等內(nèi)容，又要承擔(dān)為社會培養(yǎng)工程人才的使命[3，4]。

二、先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)

“教育回歸工程，教學(xué)回歸實(shí)踐”，成為當(dāng)代高等工程教育改革的主流趨勢。如何做好工程實(shí)踐教育，是當(dāng)前世界性的熱門教育話題。目前，高校實(shí)踐教學(xué)學(xué)時不足，工科學(xué)生實(shí)踐動手能力薄弱，非工科學(xué)生工程意識欠缺等，已成為高等學(xué)校工程教育的發(fā)展瓶頸，因此盡快改變這種現(xiàn)狀，已成為刻不容緩的重要任務(wù)。

1.先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)前，我校開展的先進(jìn)制造實(shí)訓(xùn)內(nèi)容主要有兩個部分，一部分是激光加工技術(shù)，另一部分是3D打印機(jī)技術(shù)，其實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)如下。（1）激光加工技術(shù)的教學(xué)目標(biāo)：通過介紹激光加工技術(shù)工作原理、技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展前景、項(xiàng)目設(shè)計(jì)與設(shè)備操作等基本知識，讓學(xué)生熟悉激光加工的工藝特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及機(jī)床的安全操作規(guī)程，并能熟練應(yīng)用Auto CAD軟件、CAXA、CorelDraw、文泰刻繪圖形處理軟件等工具完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容。此外，有條件的實(shí)施激光實(shí)訓(xùn)室的開放，對有實(shí)際需求的學(xué)生進(jìn)行激光加工技術(shù)的拓展提升，達(dá)到提升技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的綜合目的。（2）3D打印技術(shù)的教學(xué)目標(biāo)：通過介紹快速成型技術(shù)的分類及應(yīng)用，讓學(xué)生了解不同3D打印技術(shù)（FDM/SLS/SLA）的成型原理、應(yīng)用、工藝特點(diǎn)等基本知識，掌握FDM熔融沉積式成型加工的模型三維設(shè)計(jì)與處理的基本方法、工藝參數(shù)設(shè)置、設(shè)備調(diào)試、作品打印等內(nèi)容，同時將3D打印技術(shù)與其他的工程訓(xùn)練技術(shù)實(shí)踐、專業(yè)課程實(shí)踐、學(xué)科技能競賽、創(chuàng)客工作室等內(nèi)容相結(jié)合，提升學(xué)生的創(chuàng)新綜合實(shí)訓(xùn)能力。

2.先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程設(shè)置。我校工程訓(xùn)練中心實(shí)踐教學(xué)面向的對象主要為我校低年級的理工科本科學(xué)生，其專業(yè)分為機(jī)械類專業(yè)和近機(jī)械類專業(yè)。鑒于實(shí)習(xí)學(xué)生的專業(yè)不同，學(xué)科背景知識水平存在差異，先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程總體結(jié)合學(xué)生的專業(yè)、知識背景、專業(yè)發(fā)展要求實(shí)施分層次、差異化的教學(xué)。

3.先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備支撐。當(dāng)前，我校立足現(xiàn)有的工程訓(xùn)練中心基礎(chǔ)設(shè)施條件，通過設(shè)備購置、內(nèi)部資源整合，已實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建，總體配置金屬激光切割設(shè)備1臺，非金屬激光雕刻設(shè)備1臺，快速動態(tài)激光打標(biāo)機(jī)1臺，F(xiàn)DM熔融固化式3D打印技術(shù)12臺，SLA-Pegasustouch 3D打印機(jī)2臺，電腦若干。

4.先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)室教學(xué)方法。先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊中，教學(xué)方法上總體圍繞技術(shù)認(rèn)知、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、綜合實(shí)訓(xùn)等能力培養(yǎng)方向呈梯次展開教學(xué)，綜合應(yīng)用理論講述、案例演示、啟發(fā)討論式演繹、自主探究式實(shí)踐操作、頭腦風(fēng)暴式創(chuàng)新設(shè)計(jì)、作品多樣化評估等教學(xué)方法貫穿實(shí)訓(xùn)過程。教學(xué)體系呈現(xiàn)基礎(chǔ)訓(xùn)練、專業(yè)訓(xùn)練、專業(yè)實(shí)踐三個梯次。

三、先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)的效果與探索

1.3D打印教學(xué)效果。經(jīng)過近兩個學(xué)期的3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的開展，3D打印已成為學(xué)生最喜歡的實(shí)訓(xùn)課程之一，總體呈現(xiàn)以下幾個特點(diǎn)：一是3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)給廣大學(xué)生帶來全新的制造理念和技術(shù)手段，同時對學(xué)生學(xué)習(xí)三維CAD建模，協(xié)同學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理的相關(guān)專業(yè)知識有很好的促進(jìn)作用；二是3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)淡化了機(jī)械專業(yè)與其他工科專業(yè)的專業(yè)性差異，讓制造變得更簡單、更時尚；三是3D打印技術(shù)實(shí)訓(xùn)對開展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有著巨大的促進(jìn)作用，同時促進(jìn)了各類技能大賽從設(shè)計(jì)到制造的產(chǎn)品快速成型過程；四是3D打印技術(shù)對促進(jìn)學(xué)?？蒲小⒋龠M(jìn)教師教學(xué)等活動的有序開展，起到很大的作用。

2.激光加工實(shí)訓(xùn)效果。我校金屬激光切割作為一種先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)應(yīng)用主要體現(xiàn)在板材切割，經(jīng)過實(shí)訓(xùn)課程的教授，學(xué)生能獲得以下收獲：一是了解激光作為先進(jìn)制造技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的典型應(yīng)用及加工范圍；二是促進(jìn)學(xué)生對二維CAD設(shè)計(jì)技能的應(yīng)用與提升，加深對工程制圖的理解；三是廣泛把激光技術(shù)與專業(yè)技術(shù)、業(yè)余愛好興趣相結(jié)合，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和主動性；四是促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的發(fā)展。

3.先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)發(fā)展探索。（1）總體呈現(xiàn)出單一模式為主，限制了綜合創(chuàng)新能力的發(fā)展，應(yīng)變單一實(shí)訓(xùn)模式為綜合實(shí)訓(xùn)模式，注重多技能、多方法的結(jié)合，注重把3D打印技術(shù)的培養(yǎng)與金屬激光切割技術(shù)的培養(yǎng)綜合起來，開展綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。（2）把學(xué)生的基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識、興趣愛好結(jié)合起來，從培養(yǎng)興趣到自主學(xué)習(xí)、深化綜合能力的提升，著力體現(xiàn)面向未來職業(yè)發(fā)展需求的工程綜合素養(yǎng)的提升，建立工程素質(zhì)、工程文化、綜合創(chuàng)新與實(shí)踐為一體的訓(xùn)練模式。（3）先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)應(yīng)從項(xiàng)目驅(qū)動法的教學(xué)擴(kuò)展至以產(chǎn)品和服務(wù)為導(dǎo)向的綜合設(shè)計(jì)制造項(xiàng)目運(yùn)作體驗(yàn)，將工業(yè)制造中的科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理、工程實(shí)踐等融為一體，建立工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)意識。（4）先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)應(yīng)在促進(jìn)教學(xué)、科研發(fā)展的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)多學(xué)科、多領(lǐng)域的協(xié)同發(fā)展，促進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育發(fā)展，形成智能型的先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)體系。

四、小結(jié)與展望

工程訓(xùn)練是在工科高校內(nèi)實(shí)施工程實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)性平臺，是一種新的實(shí)踐教學(xué)模式，是具有中國特色的工程實(shí)踐教育理念和教學(xué)模式的創(chuàng)新，具有通識性基礎(chǔ)工程實(shí)踐教學(xué)特征。廣泛開展基于3D打印技術(shù)、激光加工技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)，對協(xié)調(diào)各專業(yè)、各學(xué)科的協(xié)同發(fā)展，促進(jìn)科研與教學(xué)的協(xié)同發(fā)展，提升學(xué)生綜合工程素養(yǎng)，與時俱進(jìn)，發(fā)展新技術(shù)，發(fā)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，形成圍繞智能制造為核心的工程教育模式，具有重要意義。

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