基于中國制造2025背景的“現代加工技術”課程教學設計

姜輝　錢煒

摘 要 現代加工技術是機械制造類相關專業的主干基礎課程，是一門介紹現代機械制造行業所涉及的主流加工技術原理、關鍵技術、優缺點以及應用領域的課程。本文針對目前現代加工技術課程教學設計過程中存在的拘泥于書本理論知識、缺乏實踐認知環節、滯后于世界加工技術最新前沿等問題，提出基于中國制造2025背景框架下的現代加工技術課程教學設計，使課程教學效果真正適應中國制造2025大背景。

關鍵詞 中國制造2025 現代加工技術 教學設計

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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，由李克強總理簽批，國務院正式公布了中國制造2025總體規劃，這是一部中國版的“工業4.0”規劃，是針對制造業的第一個十年的行動綱領。中國制造2025的總體思路是堅持走中國特色新型工業化道路，以促進制造業創新發展為主題，以提質增效為中心，以加快新一代信息技術與制造業融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，以滿足經濟社會發展和國防建設對重大技術裝備需求為目標，實現制造業由“大”變“強”的歷史性跨越。這一規劃進一步強調了制造業在我國經濟環境中的重要性，而機械加工業是整個制造業的基礎，在眾多核心制造領域，加工技術都是最關鍵的核心環節之一，加工技術的優劣直接影響著相關產品的市場競爭力。機械制造類專業是促進我國制造業發展的基礎專業，所培養的學生未來多數將服務于制造業第一線，成為實現中國制造2025目標的中堅力量，而現代加工技術課程作為機械制造類專業的主干基礎課程，知識架構與制造加工業需求高度吻合，因此保證現代加工技術這門課程的教學效果可切實提高學生未來在中國制造2025背景下的適應能力。①

目前，該課程教學設計存在的主要問題包括：拘泥于教材理論知識、缺乏實踐認知環節、知識框架滯后于世界加工技術前沿，這些問題在目前中國制造2025大背景顯得尤為格格不入，而這些問題也是工科教學設計中存在的普遍問題。②③合理的知識結構、理論聯系實際的教學方式、形象生動的課程設計才能培養學生的學習興趣，提高課程的教學效果。本文結合中國制造2025新背景，提出了針對現代加工技術課程的教學設計，探討工科專業課程的教學改革方法。

1 基于中國制造2025背景拓寬課程知識面

圍繞我國制造強國的總體目標，國家在中國制造2025規劃中對制造業技術層面的發展提出了幾大戰略任務與目標：提高國家制造業創新能力；推進信息化與工業化深度融合；推行綠色制造；推動重點領域突破發展，包括信息技術產業、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備、農機裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械等十大重點領域。

將上述戰略任務及目標聯系到現代加工技術課程的知識面設計，這就要求課程的知識面能夠適應中國制造2025總體目標的要求，不能僅僅局限于原有機械切削為主、特種加工為輔的傳統知識結構，需要引入諸多交叉學科知識，拓寬課程知識面。首先、可引入信息化、互聯網+相關知識使學生樹立傳統工業與互聯網深度融合的概念；其次、可引入綠色制造、可持續制造等先關知識傳遞制造技術、成本、環境、能源和諧發展的觀念；第三、可增加制造業重點領域背景知識的介紹，如高檔數控機床、機器人、航空航天、船舶、新能源、新材料等制造行業的背景知識，使學生明晰我國制造業重點領域產業背景。上述知識面的拓寬既可穿插與現代加工技術的不同章節采取學科交叉的方式進行講解，也可增設專題章節進行詳細講解，進而使課程知識結構在傳統基礎上得到拓展，使學生更全面、詳實地了解我國加工制造業的現狀與技術背景。

2 引入專業技術人員擴大學習共同體范疇

目前課程教學設計中最薄弱的環節是主講老師理論知識講解抽象單調，缺乏實踐認知環節，學習共同體范疇僅局限于書本知識、主講教師、學生。針對這一現狀最佳解決方案是引入相關行業專業技術人員，增設實踐認知環節，擴大學習共同體范疇。具體到教學設計過程，可先由主講教師講解相關章節的理論知識，而后邀請服務于加工制造業一線的技術人員進行實際生產環節的介紹，使學生建立書本抽象理論知識與實際具體生產環節之間的聯系，避免紙上談兵。

相關技術人員的引入可與其它生產實習類課程建立共享平臺，將本課程實踐環節的學時與生產實習類課程學時打通，提高實踐認知環節的實施可行性與效率。以現代加工技術課程中電火花加工章節為例，可由主講教師先講授電火花加工的理論知識與原理，再通過生產實習類課程的共享資源至相關生產現場一由技術人員介紹電火花加工的設備及實際生產過程，最后至生產實習現場二由技術人員介紹電火花模具加工的應用過程，使學生形成“理論知識-生產現場-應用范圍”全面的知識框架，發揮更大范疇學習共同體的積極作用。

3 適當構建協同創新模式

中國制造2025規劃中明確提出需提高制造業協同創新能力，相信這一目標未來的實踐者就是目前的在校大學生，所以在課程教學設計中適當構建協同創新模式意義重大。

協同創新模式首先可體現在分組團隊協作完成大作業的教學設計中，通過教學課程中增設學生主動組建團隊、選擇大作業課題、協作分工、答辯匯報等教學環節設計個人與團隊結合的考核方式，提高學生解決復雜問題的能力，培養學生協作創新的能力。

協同創新還可體現在高校-生產企業-科研院所的產學研合作層面，在課程實踐認知環節由生產企業或科研院所增設一些與加工過程密切相關的小課題，采取學生合理分組、協作分工、相關技術人員指導創新的方式建立協同創新機制，既可提高學生的協同創新能力，也可在一定范圍內為企業或科研院所解決一些技術問題。

4 緊跟世界先進加工技術最前沿

現階段，隨著經濟全球化趨勢迅猛發展，各種加工技術的發展可以說是日新月異。目前現代加工技術課程使用的教材具有書面出版物固有的局限性，更新速度較為緩慢，僅僅局限于書本所介紹的加工技術已完全跟不上世界先進加工技術的發展步伐。中國制造2025規劃中也已提出多個制造業未來技術層面的前沿發展方向，使學生緊跟世界先進加工技術最前沿，了解技工技術發展的最新動向才能使學生在日后真正適應中國制造2025大背景。

上述情況就要求主講教師在教學設計過程中不能僅僅以教材知識點作為教學內容來講解。當然，教材是已經成文的知識點，是經過諸多學者完善的內容，教材上的內容時需要全面、詳細進行講解的。然而，在完成教材內容講解的基礎上，主講教師必須緊跟世界加工技術的發展前沿，將新近出現的加工方法熱點和加工技術革新介紹給學生。近年來，世界范圍內加工技術的最新發展成果主要有：

（1）增材加工技術。目前課程教材主要集中于傳統減材加工，隨著激光技術、材料科學迅猛發展，激光加工快速成型、3D 打印技術等增材加工技術發展迅猛，逐漸成為一類顛覆傳統加工模式的加工技術，學生對這些前沿技術進行了解和學習才能使其最大限度地開拓視野，了解加工技術的未來方向。

（2）互聯網+結合智能制造思想。傳統加工技術往往聚焦于單臺加工設備，隨著互聯網技術的發展，將傳統分散的加工設備融入互聯網，構建加工設備物聯網，可實現諸如遠程監控、云端巡檢、智能管理等功能，是加工生產過程管理與應用模式質的飛越。此類技術也必須在教學設計中得以體現，使學生提前構建相關概念和思路，未來才能更快適應加工制造業的新需求。

（3）“個性化”定制與“規模化”生產的融合。④傳統意義上，“個性化”定制與“規模化”生產是互為對立面的兩個概念。“個性化”意味著有針對性的量身定制，意味著犧牲生產效率；“規模化”意味著大批量重復生產，意味著犧牲差異性。然而，在德國主導的“工業4.0”進程中應用互聯網、云計算、智能傳感等技術已經讓“個性化”與“規模化”這兩個原本對立的概念相互交叉，從而影響著加工制造業中從原料生產、供應鏈管理、生產方式到庫存管理、物流倉儲等各個環節。這些加工環節的革新對于學生知識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地講解，學生就會將這類思想深植于專業知識框架之中，未來會更為自然地應用此類思想指導實際工作。

5 結論

通過解讀中國制造2025總體規劃，進行了現代加工技術課程教學設計方法的研究。針對目前現代加工技術課程教學設計過程中存在的諸多問題，通過拓寬課程知識面、擴大師生學習共同體范疇、構建協同創新模式、緊跟世界先進加工技術前沿等方式完善課程教學設計，結合機械專業課程教學改革，提出了適應中國制造2025新背景下的課程教學設計模式。

注釋

① 夏建國，周太軍.中國制造2025和應用型大學發展.中國高等教育，2015（09）：24-27.

② 錢煒，朱堅民，丁曉紅.卓越工程師培養中存在的問題及對策.中國科教創新導刊，2013（26）：32-32.

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

④ 王喜文.工業4.0、互聯網+、中國制造2025—中國制造業轉型升級的未來方向.國家治理，2015（23）：12-19.