制造業(yè)智能化背景下的機械制造工藝基礎(chǔ)課程改革探討

(江蘇省江陰中等專業(yè)學校,江蘇 江陰 214433)

0 引言

隨著全球制造業(yè)的迅速發(fā)展和技術(shù)的飛速進步,智能制造已成為制造業(yè)的新發(fā)展方向。智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的引入,不僅提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量,還為制造業(yè)注入了新的活力[1-2]。在這一背景下,機械制造工藝的傳統(tǒng)模式已經(jīng)無法滿足新的生產(chǎn)需求,需要與時俱進地進行改革和創(chuàng)新。在這個過程中,機械制造工藝基礎(chǔ)課程也需要適應新的制造模式和技術(shù)要求,對課程內(nèi)容和教學方法進行優(yōu)化和調(diào)整。

然而,當前機械制造工藝基礎(chǔ)課程存在內(nèi)容過時、教學方法單一等問題,不僅影響了學生的學習效果,也制約了我國制造業(yè)的發(fā)展[3]。因此,本文旨在探討機械制造工藝基礎(chǔ)課程的改革方向和具體措施,以期對相關(guān)教育機構(gòu)和教師提供有價值的參考和借鑒。同時,也希望引起更多人對于制造業(yè)智能化和機械制造工藝課程的關(guān)注和思考。

1 機械制造工藝基礎(chǔ)課程存在的問題

1.1 理論與實踐脫節(jié)

1.1.1 過時的教材和內(nèi)容

傳統(tǒng)機械制造工藝基礎(chǔ)課程往往使用陳舊的教材和教學內(nèi)容,課程內(nèi)容可能已經(jīng)過時,會導致學生學習到過時的工藝和技術(shù),難以適應現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。

1.1.2 過于理論化的課程

一些傳統(tǒng)課程偏向于理論知識的灌輸,而忽視了實際操作和實踐技能的培養(yǎng)。學生可能會在理論知識上花費大量時間,但缺乏必要的實際技能來應對制造業(yè)的需求。

1.1.3 缺乏與實際工作場景的聯(lián)系

課程內(nèi)容往往與學生將來在實際工作場景中面對的挑戰(zhàn)和問題脫節(jié),學生在學習過程中未能獲得與現(xiàn)實制造環(huán)境相關(guān)的經(jīng)驗,導致學生在畢業(yè)后難以順利過渡到職場環(huán)境當中。

1.1.4 學生難以將理論知識轉(zhuǎn)化為實際技能

學生可能會在理論知識方面表現(xiàn)出色,但當面臨實際的機械制造任務時,不知道如何將這些知識應用于實際操作中,導致他們感到失望和困惑。

1.1.5 技術(shù)更新滯后

制造業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展和演變,但傳統(tǒng)課程未能跟上這些變化的步伐,進而影響學生未能獲得最新的工業(yè)技術(shù),從而在就業(yè)市場上競爭力受損。

1.2 缺乏現(xiàn)代技術(shù)

現(xiàn)代制造業(yè)對于數(shù)字化工具和自動化流程的需求不斷增長,機械制造工藝涵蓋了許多現(xiàn)代技術(shù),如計算機輔助設(shè)計和制造(CAD/CAM)、3D打印、數(shù)控機床等[4-6],傳統(tǒng)課程未能充分覆蓋或深入教授現(xiàn)代關(guān)鍵技術(shù),學生難以勝任數(shù)字化工具和自動化流程在現(xiàn)代制造中的關(guān)鍵角色,無法適應現(xiàn)代制造業(yè)的要求,并且難以在競爭激烈的市場中脫穎而出。

1.3 教學方法單一

傳統(tǒng)的課堂講授和實驗室操作雖然有其價值,但它們通常偏向于 passively 接受知識的方式,學生可能會感到枯燥和缺乏互動,學生被動地聽講師傳授知識,導致學生對課程內(nèi)容的吸收程度下降,難以保持注意力集中。實驗室操作雖然可以提供實踐機會,但通常也限制在特定的任務和步驟中,缺乏更廣泛的探索和創(chuàng)造性的發(fā)揮。

2 改革措施

2.1 強化信息化和智能化內(nèi)容

隨著智能制造技術(shù)的迅猛發(fā)展,機械制造工藝基礎(chǔ)課程需要將傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)與信息化、智能化技術(shù)相結(jié)合,引入數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的理念和方法,教授智能制造技術(shù)和數(shù)字化工廠技術(shù)的知識,提高學生信息化和智能化技能水平[7-9]。

2.1.1 智能制造技術(shù)教學

智能制造技術(shù)是實現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一,是工業(yè)4.0時代的重要組成部分。在傳統(tǒng)機械制造工藝基礎(chǔ)課程中,應加強對智能制造技術(shù)的教學,通過這些內(nèi)容的學習,學生可以了解智能制造技術(shù)的基本原理和應用場景,掌握智能制造技術(shù)的核心概念和關(guān)鍵技術(shù),提高對智能制造的認識和理解。教學方案如表1所示。

表1 智能制造技術(shù)的教學方案

2.1.2 數(shù)字化工廠技術(shù)的知識講授

數(shù)字化工廠是智能制造的重要組成部分,其應用可以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量等。因此,數(shù)字化工廠技術(shù)的知識是機械制造工藝基礎(chǔ)課程中不可或缺的一部分。通過數(shù)字化工廠技術(shù)的教學,使學生了解數(shù)字化工廠的概念、特點、技術(shù)體系及應用,掌握數(shù)字化工廠技術(shù)的核心概念和關(guān)鍵技術(shù),提高學生的數(shù)字化工廠技術(shù)水平和應用能力。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)教學

網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)是指通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)制造流程的協(xié)同和優(yōu)化,是實現(xiàn)智能制造的重要手段之一。在傳統(tǒng)機械制造工藝基礎(chǔ)課程中,應加強對網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)的教學,通過這些內(nèi)容的學習,學生可以了解網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)的基本原理和應用場景,掌握網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)的核心概念和關(guān)鍵技術(shù),提高對網(wǎng)絡(luò)化制造的認識和理解。

2.2 強調(diào)工藝的數(shù)字化和模擬化

2.2.1 數(shù)字化設(shè)計

數(shù)字化設(shè)計是指采用計算機輔助設(shè)計(CAD)等工具,將設(shè)計過程數(shù)字化,實現(xiàn)設(shè)計信息的數(shù)字化表達和管理。在機械制造工藝基礎(chǔ)課程中,應加強對數(shù)字化設(shè)計的教學,讓學生掌握數(shù)字化設(shè)計的基本概念和技能,培養(yǎng)學生數(shù)字化設(shè)計能力。

2.2.2 數(shù)字化制造

數(shù)字化制造是指利用數(shù)字化技術(shù),將產(chǎn)品設(shè)計、制造及生產(chǎn)過程進行數(shù)字化,實現(xiàn)制造過程全程的數(shù)字化控制和管理。數(shù)字化制造可以大大提高制造效率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期,并且能夠滿足個性化定制,快速響應市場需求的生產(chǎn)模式。在傳統(tǒng)機械制造工藝基礎(chǔ)課程中,應加強對數(shù)字化制造的教學,讓學生了解數(shù)字化制造的基本概念和流程,掌握數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)和方法,提高數(shù)字化制造的應用水平。

2.2.3 數(shù)字化仿真

數(shù)字化仿真是指在計算機上通過建立虛擬模型來模擬和預測實際物理系統(tǒng)的行為和性能,以評估設(shè)計方案的可行性、優(yōu)化產(chǎn)品性能和改善制造流程等。在制造業(yè)中,數(shù)字化仿真可以用于產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、裝配、維護等各個環(huán)節(jié),具有重要意義。通過數(shù)字化仿真教學教學內(nèi)容和方法,可以幫助學生全面了解數(shù)字化仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應用和優(yōu)勢,掌握數(shù)字化仿真的基本原理和方法,提高數(shù)字化仿真技術(shù)的應用和實踐能力[10-11]。

2.3 加強實踐環(huán)節(jié)設(shè)置

為了更好地落實機械制造工藝基礎(chǔ)課程的改革,應加強實踐環(huán)節(jié)設(shè)置。實踐是學生獲取知識和技能的重要手段,只有在實踐中才能真正掌握知識和技能。因此,應在課程中加強實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置,讓學生有更多機會操作,同時掌握智能制造技術(shù)和數(shù)字化工藝的應用。在加強實踐環(huán)節(jié)教學中,可以通過以下具體措施來實現(xiàn)。

1)在數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造和數(shù)字化仿真等方面設(shè)置實驗,讓學生親自動手操作,了解數(shù)字化工藝的基本原理和應用方法。

2)與企業(yè)合作,讓學生到企業(yè)中進行實習,了解數(shù)字化工藝和智能制造技術(shù)在實際生產(chǎn)中的應用,提高學生的實際操作能力。

3)設(shè)置數(shù)字化工藝和智能制造技術(shù)相關(guān)的項目,讓學生組成小組,參與項目的規(guī)劃、實施和評估,提高學生的團隊協(xié)作能力和實際應用能力。

通過加強實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置,可以讓學生更加深入地了解數(shù)字化工藝和智能制造技術(shù),提高學生的實際操作能力和團隊協(xié)作能力,為學生未來的就業(yè)和發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

3 教學方案優(yōu)化

本文基于以上優(yōu)化策略,提出優(yōu)化后的機械制造工藝基礎(chǔ)課程教學方案如表2所示,整合后的教案設(shè)計將教學目標、方法和評估方式更清晰地呈現(xiàn)在一張表格中,以便教師和學生更容易理解和跟蹤課程的內(nèi)容及進度。優(yōu)化后的教學方案旨在提高學生的學術(shù)表現(xiàn)和實際技能,為他們在機械制造領(lǐng)域的職業(yè)生涯做好準備。

表2 機械制造工藝基礎(chǔ)課程教學方案

4 結(jié)論

在現(xiàn)代制造業(yè)快速發(fā)展的背景下,機械制造工藝基礎(chǔ)課程的教學方案必須不斷優(yōu)化。傳統(tǒng)的教學方法可能會限制學生的學習體驗。本文針對傳統(tǒng)機械制造工藝基礎(chǔ)課程教學存在的問題,提出相應的改革策略,引入多樣化的教學方法,通過優(yōu)化后的教學方案,旨在可以更好地培養(yǎng)有競爭力的機械工程師和制造專業(yè)人員,為學生的未來職業(yè)道路提供了更廣闊的前景。