激光加工訓(xùn)練在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中的探索與實(shí)踐

安騰燕 鐘方旭 楊華 陳啟珍

摘 要：為推動(dòng)國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，高校大力發(fā)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，從而推動(dòng)創(chuàng)新實(shí)踐課程的飛速發(fā)展。激光加工訓(xùn)練類課程對(duì)于高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有著重要的意義。本文對(duì)激光加工訓(xùn)練教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)行研究與探討，著重沿著創(chuàng)意產(chǎn)生—資源規(guī)劃—協(xié)同機(jī)制—產(chǎn)品開發(fā)路線進(jìn)行，即對(duì)激光加工訓(xùn)練創(chuàng)新思維方法、設(shè)計(jì)制作進(jìn)行了深入研究。并對(duì)激光加工及其特點(diǎn)進(jìn)行歸納概括，提出激光加工訓(xùn)練的注意事項(xiàng)。建立了以項(xiàng)目導(dǎo)入為牽引點(diǎn)，開發(fā)理論、創(chuàng)新、實(shí)踐三位一體的創(chuàng)意課程，運(yùn)用CDIO模式進(jìn)行教學(xué)的激光加工教學(xué)模式，提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和激光加工教學(xué)水平，以期更好地服務(wù)于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。

關(guān)鍵詞：激光加工;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);激光切割;工程訓(xùn)練

0 引言

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的內(nèi)容包含“意識(shí)培養(yǎng)、能力提升、環(huán)境認(rèn)識(shí)、實(shí)踐模擬”。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育要落地，須依靠有效創(chuàng)新課程群作為載體。激光加工訓(xùn)練課程作為典型課程探討有其重要的意義。[1]激光加工訓(xùn)練設(shè)備資源豐富，可實(shí)現(xiàn)性大;激光加工適用面廣，服務(wù)專業(yè)數(shù)多;激光加工操作方式簡單，易入手，加工時(shí)間短，方便、快捷;激光加工材料種類多，作品展現(xiàn)力豐富;激光加工訓(xùn)練對(duì)于體驗(yàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)整體過程具有全局性、整體性、系統(tǒng)性。激光加工訓(xùn)練課程具有綜合性、開放性、創(chuàng)新性，激光加工訓(xùn)練環(huán)節(jié)中的首要課程是安全教育，培養(yǎng)學(xué)生安全責(zé)任意識(shí)，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室使用制度和設(shè)備操作規(guī)程，有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)思維、工程能力素養(yǎng)。目前，高校激光創(chuàng)新實(shí)踐類課程大致涉及激光內(nèi)雕、激光切割、激光打標(biāo)。本文以激光切割為例，探討激光訓(xùn)練課程創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。[2]

1 激光加工工程訓(xùn)練中激光切割工藝的概況

近年來，激光切割已作為高校特種加工訓(xùn)練中的重要課程之一，激光切割技術(shù)自1960年問世以來得到空前的發(fā)展。隨著對(duì)激光加工理論知識(shí)的深入研究及激光輔助技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬，應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大。激光的顯著特點(diǎn)是高亮度性、方向性強(qiáng)、高單色性，時(shí)間控制性強(qiáng)、空間控制性好。激光易產(chǎn)生超短脈沖、很小直徑的激光光束，使其具有超高的能量和功率，可加工材料范圍極廣，常用于材料的自動(dòng)化加工。激光加工對(duì)于材料特性的選擇具有很大的自由性，如各類金屬與非金屬，膠合板、亞克力板、歐卡布、卡紙等，呈現(xiàn)的作品非常豐富，具有普通加工技術(shù)不能比擬的優(yōu)勢。[3]

特點(diǎn)：按照切割機(jī)的聚焦參數(shù)聚焦，激光光斑照射在加工物體表面時(shí)，由于激光的高能量和高功率，使激光作用于物體的地方發(fā)生融化或者汽化的過程，物體就會(huì)被切穿或者雕刻出痕跡，形成切割零件或者是切割畫。激光切割機(jī)的吹氣裝置會(huì)吹走廢物，從而使加工的物體表面干凈整潔，激光加工采用非接觸的加工工藝，具有噪音小、效率高、加工環(huán)境干凈等特點(diǎn)。

2 激光切割類課程體現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念

激光切割類課程主要以項(xiàng)目為引導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，讓學(xué)生活學(xué)活用，自我挖掘，設(shè)計(jì)激光創(chuàng)意產(chǎn)品，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制作，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

通過激光加工的方法，激光創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施和實(shí)習(xí)產(chǎn)品開發(fā)提升學(xué)生綜合素質(zhì)，即培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)、工程素養(yǎng)、動(dòng)手能力、分析問題能力、解決問題能力、科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究能力等。在整個(gè)課程中探索工藝、成本、企劃、管理知識(shí)相融合的教育培養(yǎng)體系，了解工業(yè)過程，體驗(yàn)工程文化，培養(yǎng)工程素質(zhì)、創(chuàng)業(yè)意識(shí)。[4]激光切割類課程作為全校創(chuàng)新實(shí)踐類課程，能適應(yīng)高校學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)要求，支持眾多專業(yè)進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新研究，為師生提供良好的工程環(huán)境，最終開發(fā)的產(chǎn)品具有實(shí)際性、創(chuàng)新性、教育性、示范性。學(xué)生在激光創(chuàng)新實(shí)踐課程中除了學(xué)習(xí)設(shè)備的使用方法和步驟、激光加工的基本原理之外，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生工程實(shí)踐能力，學(xué)會(huì)了激光加工類產(chǎn)品的開發(fā)全過程及產(chǎn)品設(shè)計(jì)思維及方法。[5]學(xué)生學(xué)會(huì)產(chǎn)品使用對(duì)象定位和環(huán)境定位分析、成本分析，材料選擇，對(duì)于創(chuàng)新思維培養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練都有著重要意義。[6]

3 激光加工訓(xùn)練項(xiàng)目中創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

3.1 激光切割訓(xùn)練項(xiàng)目——燈具的設(shè)計(jì)

創(chuàng)新思維的本質(zhì)在于將創(chuàng)新意識(shí)的感性愿望提升到理性的探索上，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新活動(dòng)由感性認(rèn)識(shí)到理性思考的飛躍。[7]

教師給定燈具的選題意向，學(xué)生小組頭腦風(fēng)暴擬定設(shè)計(jì)方向，教師審核方可開始設(shè)計(jì)。學(xué)生以小組的方式討論，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維確定設(shè)計(jì)對(duì)象，教師教會(huì)學(xué)生使用CAD、illustrator、3DMAX等軟件繪制出激光切割的DXF圖紙。設(shè)計(jì)過程中須考慮材料規(guī)格及燈的連接方式，采用插接方式時(shí)需注意選材的厚度與插口之間的配合。例如，燈的邊緣以及花紋的切割線條用CAD制圖，繪制切割線，如板材厚度為5㎜，插口的寬度繪制為5㎜，保存為DXF格式。

這一階段讓學(xué)生學(xué)習(xí)了如何將設(shè)計(jì)思維通過其他手段進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并對(duì)產(chǎn)品環(huán)境定位、使用對(duì)象定位、成本分析、材料認(rèn)識(shí)等有一定的研究，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維、設(shè)計(jì)思維的形成和培養(yǎng)。

3.2 激光加工訓(xùn)練中實(shí)踐能力的培養(yǎng)

選定大小40㎝×60㎝×3mm的膠合板，放入非金屬切割機(jī)中，調(diào)整激光鏡頭與板材的距離為6㎜，將文件用導(dǎo)入的方式用正天激光切割軟件打開，設(shè)置切割線的功率等參數(shù)，在設(shè)備界面上選定原點(diǎn)，切割范圍，運(yùn)用正天多功能非金屬切割機(jī)進(jìn)行切割，切出燈的4個(gè)面，以及2個(gè)底，用插接的方式組裝成燈的外形輪廓，貼上宣紙，得到圖2，放入燈源，接上電源，得到成品圖3、圖4。

4 結(jié)語

激光加工訓(xùn)練課程是一門以培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力為出發(fā)點(diǎn)，集理論、創(chuàng)新、實(shí)踐為一體的三維課程。以問題、項(xiàng)目為牽引點(diǎn)，讓學(xué)生用所學(xué)知識(shí)，自主構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制作，強(qiáng)化大學(xué)生基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)踐，既培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維方法，也培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，形成“以學(xué)生為中心”的自主學(xué)習(xí)模式。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行激光課程教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程環(huán)境認(rèn)知能力，通過學(xué)習(xí)此類課程使學(xué)生體會(huì)產(chǎn)品開發(fā)的系統(tǒng)課程，這對(duì)于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育本身就是一種值得推廣和發(fā)展的有效途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉彬彬，李英芝.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育在現(xiàn)代工程訓(xùn)練中的應(yīng)用——以激光加工訓(xùn)練為例[J].價(jià)值工程，2017?（23）：181-182.

[2] 馮巧波，尹鐵路，沈坤全，俞靂.激光加工在工程實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015（4）：206-208.

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