機械制造及自動化課組課程體系現狀分析

劉新華 楊海峰

摘要：針對機械制造及其自動化專業的特點，探討了國內外重點高校專業課程設置情況及特點，分析了我校在機械制造及其自動化專業模塊課程體系設置中存在的問題，為機械制造及其自動化專業課組課程內容優化提供參考。

關鍵詞：機械制造及其自動化；專業模塊課程；課程體系優化

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0212-02

一、引言

機械制造及其自動化是一門研究機械制造基礎理論、制造技術、自動化制造系統和先進制造模式的學科，該學科融合了各相關學科的最新發展，使制造技術、制造系統和制造模式呈現出全新的面貌——智能制造。該專業方向主要包括機械制造工程學I、機械制造工程學II、制造裝備及自動化、數控技術、先進制造技術、現代集成制造系統、精密與特種加工、模具設計與制造、虛擬制造、機電裝備綠色設計與制造、虛擬制造和生產過程質量控制等課程，主要培養從事機械制造技術及工藝裝備、自動化技術及應用領域的設計、制造、試驗的高級工程技術人才。目前我校機械制造及其自動化專業主要研究方向包括智能制造、計算機集成制造與虛擬制造、3D打印、精密與特種加工等。

二、國內外現狀分析

對于本科生培養來說，國內外的學校大部分都是按照機械工程方向進行培養，沒有進行詳細的專業劃分，只是在大三、大四時設置專業模塊課程，從而進行有針對性的培養。國外知名高校對于專業模塊課程的設置十分重視，課程的選擇注重系統性、先進性和實用性。國內重點高校，如清華大學、浙江大學、上海交通大學、華中科技大學、西安交通大學、哈爾濱工業大學、吉林大學、天津大學、北京航空航天大學、北京理工大學、大連理工大學等，也十分重視專業模塊課程的設置，各高校均結合自身行業特色和優勢來選擇專業模塊課程。

通過對清華大學相關專業的課程體系進行分析發現：其專業課程主要由四大類構成，包括傳統機械制造類課程、先進制造技術類課程、制造自動化類課程、管理及信息化類課程。其中，傳統機械制造類課程包括機械制造工藝學、互換性與技術測量、制造裝備設計、材料加工原理等機械制造專業的基本知識；先進制造技術類課程包括激光加工概論、精密與特種加工、微納制造導論；制造自動化類課程包括機器人學，以講解數控技術、自動化控制、機器人原理與應用為主；管理及信息化類課程包括制造過程信息管理系統。可見，清華大學從傳統機械制造專業的基本知識到先進制造、自動化、信息化課程的設置基本上滿足了現在制造技術發展及企業對本科生知識體系的要求。

此外，通過對浙江大學、上海交通大學、西安交通大學、哈爾濱工業大學、吉林大學、天津大學、北京航空航天大學、北京理工大學、大連理工大學等傳統工科學校機械制造方向本科生培養方案的調研，各大高校都把專業課程分成了多個模塊方向。所有院校都開設了傳統機械制造類課程，課程名稱稍有不同，包括機械制造工藝學或機械制造基礎、互換性與技術測量、制造裝備設計或制造裝備及自動化、材料加工或成型原理等機械制造專業的基本知識。對于先進制造技術類課程、制造自動化類課程、管理及信息化類課程、特殊行業制造類課程，各大高校根據其特點和優勢以及學生的主要就業方向開設了相關的課程，但基本上都涵蓋了先進制造、制造自動化等方向。

隨著市場環境的變化和科學技術的發展，美國提出了“互聯網+”計劃、德國推出了“工業4.0”計劃、中國也提出了“中國制造2025”計劃，這就對國內高校機械專業提出了新的要求，其專業課程的設置需求也發生了變化，目前各個高校都在積極地尋找對策以適應該變化。

三、校內現狀

中國礦業大學機電工程學院2016版本科培養方案中也設置了專業模塊課程，其中機械制造及其自動化模塊課組包括了先進制造技術、數控技術和制造裝備及其自動化等課程。其中，先進制造技術的課程目標為，通過本課程的學習，使學生了解先進制造技術的內涵、技術構成及特點，掌握現代產品開發設計技術、現代工藝規劃技術、計算機輔助制造技術和現代生產管理模式，熟悉柔性制造與智能制造系統，了解快速成型制造技術及特種加工技術，具有綜合運用各種先進制造技術和現代管理系統對企業制造系統中的工程問題進行分析和解決的能力，并有一定的國際視野和跨文化交流能力，達到所學專業對畢業生知識結構要求和解決復雜機械工程問題能力要求的培養目標。數控技術的課程目標為，通過本課程的學習，使學生了解數控機床的工作原理、基本組成，掌握現代數控技術的基本理論知識；掌握數控加工方法；具備編制數控加工程序的基本能力，具有綜合運用所學知識的能力，正確操作數控機床的技能；掌握數控加工程序編制，了解伺服系統、控制系統原理，了解與本課程有關的機電一體化新技術及數控技術的發展趨勢，培養學生理論與實踐相結合的綜合素質，為將來從事機械工程領域的工程設計與開發打好必要的基礎，達到所學專業對畢業生知識結構要求和解決工程問題能力要求的培養目標。制造裝備及自動化的課程目標為，通過本課程的學習，使學生了解制造裝備及自動化科學的總體知識結構，金屬切削機床總體設計及主傳動系、進給傳動系設計，機床夾具的類型與組成設計、典型機床夾具，工業機器人設計、物料運儲裝備設計、機械加工/裝配等生產線總體設計；掌握機械制造裝備設計的基本知識、基礎理論和設計方法，以及先進的機械制造裝備設計原理和現代設計法的理論和方法，初步具備機械制造裝備總體設計和部件設計的能力。達到所學專業對畢業生知識結構要求和解決實際工程問題能力要求的培養目標。就其課程目標和內容而言，目前存在如下問題。

（一）課程內容存在交叉

隨著教學內容的拆分與合并，不同課程之間的教學內容存在交叉問題，而任課老師之間缺少溝通，再加上教學習慣問題，導致學生重復學習。隨著學時的壓縮，課程內容的合理分配尤為重要。

（二）課程內容需要更新

隨著計算機技術、人工智能技術、數控技術、自動控制理論、機器人技術、CAD/CAM技術、CIM技術以及網絡通信技術等在內的信息自動化技術的迅猛發展，為先進制造技術的發展和應用提供了更多的智能技術。目前的課程體系還是延續之前的內容，新的知識點沒有更新，因此，需要系統地整合優化。

四、研究意義和應用前景

市場環境的變化和科學技術的發展為學生培養帶來了新的挑戰，對國內外專業模塊課程設置情況進行調研，并對我校我院機械制造及自動化課組課程設置中存在的問題進行分析，找出主要問題和差距，整合優化課程資源、構建適應“中國制造2025”戰略的培養方案和課程大綱，對于提高人才培養質量具有重要意義。

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