項(xiàng)目教學(xué)模式在先進(jìn)制造技術(shù)課程中的應(yīng)用

鄧海龍，康賀銘

(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，呼和浩特 010051)

在新工科發(fā)展背景下，社會(huì)對(duì)高校人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，要向著高素質(zhì)、高能力、復(fù)合型的方向發(fā)展，這也是當(dāng)前工程類教學(xué)中的重要內(nèi)容。先進(jìn)制造技術(shù)是機(jī)械類專業(yè)教學(xué)中的重要課程，涉及的理論教學(xué)內(nèi)容較多，覆蓋面較廣，對(duì)實(shí)踐性教學(xué)的要求也很高，部分學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)難度較大。對(duì)此，可以將項(xiàng)目化教學(xué)模式應(yīng)用到先進(jìn)制造技術(shù)課程中，這樣有利于提升對(duì)復(fù)雜知識(shí)的講解效率，構(gòu)建多元化的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并通過(guò)校企合作的方式打破學(xué)科壁壘，促進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新。

1 在先進(jìn)制造技術(shù)課程中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)模式的要求

教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)需要以行業(yè)發(fā)展方向?yàn)橹笇?dǎo)，促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)課程在專業(yè)教育中發(fā)揮出積極作用。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展前景廣闊，在專業(yè)課程體系中的作用也比較明顯[1]，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的先進(jìn)性和創(chuàng)新性，需要教師結(jié)合技術(shù)發(fā)展前沿來(lái)布置教學(xué)任務(wù)。先進(jìn)制造技術(shù)課程中涉及的內(nèi)容較多，不需要對(duì)所有的教學(xué)內(nèi)容都布置教學(xué)任務(wù)，對(duì)一些概述性或無(wú)法實(shí)踐的內(nèi)容進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)的意義不大，需要合理選擇任務(wù)化教學(xué)內(nèi)容。以制造自動(dòng)化技術(shù)為例，其中包括工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、并聯(lián)加工機(jī)床技術(shù)、柔性制造技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)等內(nèi)容[2-3]，需要學(xué)生對(duì)制造自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行深入了解，能夠準(zhǔn)確對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行分類，清楚工業(yè)機(jī)器人的參數(shù)、構(gòu)成及各項(xiàng)性能指標(biāo)。

課程教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)需要從以下幾方面進(jìn)行：(1)注重對(duì)各種先進(jìn)制造工藝技術(shù)、現(xiàn)代生產(chǎn)管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等內(nèi)容的描述，并結(jié)合具體情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)方案；(2)通過(guò)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的學(xué)習(xí)，分析機(jī)械工程對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生的積極影響；(3)討論現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)涵及特點(diǎn)，對(duì)增材制造的基本原理及典型應(yīng)用進(jìn)行分析，明確可持續(xù)發(fā)展在工程實(shí)踐中的作用。

在先進(jìn)制造技術(shù)課程的項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)中，要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)做好課程定位，根據(jù)企業(yè)工作流程和要求來(lái)確定具體的課程內(nèi)容，使課程設(shè)計(jì)能夠符合學(xué)生的認(rèn)知。教師可以將先進(jìn)制造企業(yè)的一線生產(chǎn)任務(wù)作為主要的教學(xué)參考，通過(guò)真實(shí)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容來(lái)進(jìn)行案例教學(xué)。在先進(jìn)制造技術(shù)課程的項(xiàng)目選擇中，可以將目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的自動(dòng)化技術(shù)作為主要的課程項(xiàng)目，同時(shí)將整體項(xiàng)目繼續(xù)細(xì)化為不同的子項(xiàng)目，然后再將各個(gè)子項(xiàng)目劃分為不同的任務(wù)類型，使每個(gè)項(xiàng)目設(shè)置的知識(shí)目標(biāo)都能夠促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高。教師要根據(jù)課程內(nèi)容和特點(diǎn)來(lái)選擇合適的教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)師生互動(dòng)，高效完成教學(xué)任務(wù)，全面提升教學(xué)效果。

2 在先進(jìn)制造技術(shù)課程中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)模式的方法

2.1 構(gòu)建項(xiàng)目化教學(xué)團(tuán)隊(duì)

在先進(jìn)制造技術(shù)課程中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)模式時(shí)，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念和教學(xué)方式，對(duì)教師的項(xiàng)目帶隊(duì)能力及實(shí)踐能力等都提出了更高的要求。為了促進(jìn)項(xiàng)目教學(xué)的有效開(kāi)展，需要加強(qiáng)項(xiàng)目化教師隊(duì)伍的建設(shè)，以實(shí)際的項(xiàng)目產(chǎn)品和技術(shù)為具體訓(xùn)練素材，并結(jié)合產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，創(chuàng)新教學(xué)模式，促進(jìn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的融合，解決一些技術(shù)問(wèn)題。為了保證教師的教學(xué)能力，項(xiàng)目化教師必須要具備項(xiàng)目從業(yè)資格和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，或者聘請(qǐng)行業(yè)專家。(1)通過(guò)校企合作的方式來(lái)制訂完善的教產(chǎn)研培訓(xùn)計(jì)劃，派遣教師到企業(yè)進(jìn)行掛職培訓(xùn)，使教師能夠參與到制造生產(chǎn)工作中來(lái)，不斷提升自身的帶項(xiàng)目能力；(2)邀請(qǐng)企業(yè)骨干技術(shù)人員參與到先進(jìn)制造技術(shù)課程教學(xué)中來(lái)，并通過(guò)頂崗培訓(xùn)的方式對(duì)他們進(jìn)行考核，從而構(gòu)建穩(wěn)定、高效的師資培訓(xùn)模式；(3)邀請(qǐng)高水平工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)人到校對(duì)教師進(jìn)行指導(dǎo)和培訓(xùn)，在培訓(xùn)的過(guò)程中可以結(jié)合具體的項(xiàng)目來(lái)將自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的思想傳授給教師，然后再由教師傳授給學(xué)生。

2.2 建設(shè)專業(yè)交互的教學(xué)模式

先進(jìn)制造技術(shù)課程中的制造工藝和方法涉及了很多的學(xué)科內(nèi)容，而且各學(xué)科內(nèi)容相互交叉?，F(xiàn)代工程技術(shù)中會(huì)涉及各個(gè)部分的零部件，包含機(jī)械、材料、工業(yè)設(shè)計(jì)、自動(dòng)化等工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容，僅憑借一個(gè)專業(yè)難以完成教學(xué)任務(wù)，建議教師在項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中采取多專業(yè)融合的方式進(jìn)行教學(xué)[4]，讓所有參與項(xiàng)目研究的學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)多元化發(fā)展。教師可以根據(jù)現(xiàn)代工程的特點(diǎn)和零件加工技術(shù)的邏輯關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)項(xiàng)目訓(xùn)練方式，讓不同學(xué)科的學(xué)生發(fā)揮各自的專長(zhǎng)，提升創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。

2.3 做好教學(xué)設(shè)計(jì)

2.3.1 做好關(guān)于復(fù)雜零部件的教學(xué)設(shè)計(jì)

先進(jìn)制造技術(shù)中涉及的零部件大部分都比較復(fù)雜，需要教師在先進(jìn)制造技術(shù)項(xiàng)目中結(jié)合學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況合理選擇項(xiàng)目訓(xùn)練內(nèi)容。訓(xùn)練內(nèi)容中包括CAD設(shè)計(jì)軟件、制造CAM加工、CAE仿真等技術(shù)，這部分訓(xùn)練內(nèi)容中需要結(jié)合具體的項(xiàng)目?jī)?nèi)容來(lái)從各專業(yè)中選擇參與項(xiàng)目的學(xué)生[5]，主要訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)、三維造型等制造能力，幫助學(xué)生對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行了解，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用UG現(xiàn)代三維軟件和VERICUT仿真軟件，能夠?qū)に囅到y(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行仿真分析，提升對(duì)產(chǎn)品零件的認(rèn)知能力和模擬制造能力。

2.3.2 加強(qiáng)制造工藝訓(xùn)練

在項(xiàng)目教學(xué)的過(guò)程中，不僅需要針對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、并聯(lián)加工機(jī)床技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多種技術(shù)形式進(jìn)行研究，還需要將部分復(fù)合材料的零件作為研究?jī)?nèi)容，并做好各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用測(cè)試。例如，在機(jī)器人技術(shù)的項(xiàng)目教學(xué)中，需要學(xué)生了解機(jī)器人的工作原理、基本構(gòu)造和不同工作內(nèi)容時(shí)機(jī)器人的應(yīng)用參數(shù)、運(yùn)行規(guī)律。

2.3.3 合理選擇教學(xué)項(xiàng)目

項(xiàng)目研究主要針對(duì)的是先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)造、生產(chǎn)及原理等方面的內(nèi)容，這些內(nèi)容彼此間具有一定的技術(shù)邏輯關(guān)系，學(xué)生可以選擇自己比較感興趣的項(xiàng)目?jī)?nèi)容并組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行訓(xùn)練。在項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，教師可以根據(jù)學(xué)生的興趣和特點(diǎn)對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行分解，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員間的合作，提升學(xué)生的協(xié)作能力和團(tuán)結(jié)意識(shí)。同時(shí)，教師要編制科學(xué)的教學(xué)方案，提高教學(xué)組織能力，組織學(xué)生進(jìn)行溝通交流，完善工程實(shí)踐內(nèi)容，并通過(guò)專家講座和教師答疑的方式幫助學(xué)生解決問(wèn)題。在項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，可以采取學(xué)分制的方式進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練，打破傳統(tǒng)的教學(xué)方式，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供更多的自主性，讓學(xué)生可以自行選擇學(xué)習(xí)時(shí)間，提升學(xué)習(xí)效率。在項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容的制定中，不僅要注重對(duì)基礎(chǔ)性制造技術(shù)的訓(xùn)練，還需要融入智能化技術(shù)等內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生的專業(yè)化發(fā)展。教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師要始終堅(jiān)持以學(xué)生為本，充分利用信息化資源為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供支持，鼓勵(lì)學(xué)生以小組的方式完成項(xiàng)目任務(wù)。教師可以根據(jù)不同年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn)來(lái)制訂不同的訓(xùn)練目標(biāo)，包括基礎(chǔ)性訓(xùn)練、創(chuàng)新性研究、自主開(kāi)發(fā)等內(nèi)容，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)和選題要求。

3 在先進(jìn)制造技術(shù)課程中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)模式的流程

3.1 構(gòu)建專業(yè)的進(jìn)階項(xiàng)目教學(xué)模式

項(xiàng)目教學(xué)應(yīng)用過(guò)程中，教師要以應(yīng)用型人才總體設(shè)計(jì)方案、項(xiàng)目教學(xué)要求和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)來(lái)制訂教學(xué)方案，打破傳統(tǒng)以理論課程、專業(yè)課程和實(shí)習(xí)為主的三段式教學(xué)模式，形成以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的專業(yè)能力進(jìn)階培養(yǎng)模式，從多維度進(jìn)行工程實(shí)踐教學(xué)、個(gè)性化教學(xué)，全面提升學(xué)生的專業(yè)能力。

3.2 打造核心知識(shí)模塊

先進(jìn)制造技術(shù)課程的教學(xué)從狹義上來(lái)看是對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程，可以將一個(gè)技術(shù)作為一個(gè)項(xiàng)目，對(duì)技術(shù)中涉及的核心專業(yè)知識(shí)模塊進(jìn)行展示和分析。例如，在工業(yè)機(jī)器人的項(xiàng)目中，可以將工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的工作方式和流程作為核心內(nèi)容，其余內(nèi)容像概念、原理、參數(shù)、指標(biāo)及后期維護(hù)等可作為項(xiàng)目研究的次要內(nèi)容。在任務(wù)的設(shè)定中，教師要根據(jù)先進(jìn)制造技術(shù)工程的要求來(lái)設(shè)計(jì)科學(xué)的教學(xué)方案，合理設(shè)置主干專業(yè)課程。在柔性制造系統(tǒng)的課程設(shè)置中，可以將系統(tǒng)技術(shù)的背景、概念、分類設(shè)為一個(gè)小項(xiàng)目，這種項(xiàng)目屬于基礎(chǔ)性的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，學(xué)生主要負(fù)責(zé)收集項(xiàng)目資料。柔性制造系統(tǒng)的組成可以被單獨(dú)列為一個(gè)小項(xiàng)目，并通過(guò)模擬軟件和實(shí)際的機(jī)械觀察、拆解等方式來(lái)進(jìn)行研究。這部分研究一般以小組合作的方式來(lái)進(jìn)行，每個(gè)學(xué)生都有著不同的任務(wù)分工，當(dāng)遇到問(wèn)題時(shí)可以共同討論，并將研究成果進(jìn)行整合。加工系統(tǒng)和物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)主要研究的是系統(tǒng)的應(yīng)用，同樣可以采用現(xiàn)場(chǎng)觀察和模擬的方式來(lái)進(jìn)行研究。

3.3 形成理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程體系

先進(jìn)制造技術(shù)課程的項(xiàng)目教學(xué)需要有理論的支持和引導(dǎo)。理論教學(xué)內(nèi)容可以分為三個(gè)部分，即公共基礎(chǔ)平臺(tái)、專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)和專業(yè)方向平臺(tái)。實(shí)踐教學(xué)可以從四個(gè)層面來(lái)進(jìn)行分析，即基礎(chǔ)實(shí)踐、工程建設(shè)認(rèn)知、綜合實(shí)踐及創(chuàng)新實(shí)踐。基礎(chǔ)實(shí)踐中包括物理實(shí)驗(yàn)、電子實(shí)習(xí)、工程測(cè)繪等內(nèi)容，有利于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解，使學(xué)生能夠?qū)ο冗M(jìn)制造技術(shù)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。工程建設(shè)認(rèn)知中包含的內(nèi)容主要是柔性制造系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的課程，使學(xué)生的專業(yè)理論基礎(chǔ)能夠更扎實(shí)。綜合實(shí)踐的主要內(nèi)容為CAD設(shè)計(jì)、柔性制造系統(tǒng)加工及故障診斷，強(qiáng)調(diào)學(xué)生專業(yè)核心能力和實(shí)踐能力的提升。創(chuàng)新實(shí)踐主要的項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容為課外拓展，教師可以通過(guò)操作競(jìng)賽和模擬演示等多種方式來(lái)進(jìn)行，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

3.4 制訂學(xué)分要求

在項(xiàng)目教學(xué)開(kāi)展過(guò)程中，需要構(gòu)建學(xué)分制的考核方式，并結(jié)合不同的指標(biāo)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)科學(xué)的評(píng)價(jià)比例?？己朔绞娇梢詮娜齻€(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，即課堂討論、項(xiàng)目匯報(bào)和考試，其中課堂討論占比10%，項(xiàng)目匯報(bào)占比30%，考試成績(jī)占60%。這種考評(píng)比例的設(shè)計(jì)方式是因?yàn)閷W(xué)生在這部分項(xiàng)目教學(xué)中所接觸到的內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，主要是以原理和應(yīng)用流程為主，所以項(xiàng)目匯報(bào)的考核比例會(huì)適當(dāng)降低，以考試成績(jī)?yōu)橹?。評(píng)價(jià)中需要考慮到多種指標(biāo)，如項(xiàng)目的完成情況和學(xué)生所表現(xiàn)出來(lái)的團(tuán)結(jié)意識(shí)和職業(yè)道德，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下更好地完成整個(gè)項(xiàng)目研究。

4 結(jié)語(yǔ)

在先進(jìn)制造技術(shù)課程的項(xiàng)目化教學(xué)中，教師需要將理論與實(shí)踐進(jìn)行充分結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的思維能力、探索能力和合作意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主研究和合作探究。為了完成項(xiàng)目任務(wù)的目標(biāo)，需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)合理的評(píng)價(jià)體系，打造任務(wù)型教師團(tuán)隊(duì)，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)多專業(yè)學(xué)科的交互融合，構(gòu)建科學(xué)的項(xiàng)目教學(xué)體系，解決先進(jìn)制造技術(shù)中的一些常見(jiàn)問(wèn)題。