智能制造技術(shù)構(gòu)建校園文化的探索與實踐

羅洪林，李軍，侯明鑫

（廣東海洋大學(xué)，廣東湛江 524000）

校園文化是教育實踐過程中形成以學(xué)生為主體，校園為主要空間，校園精神為主要特征的群體文化，它是涵蓋學(xué)校最高目標(biāo)、價值觀、校風(fēng)、行為準(zhǔn)則、規(guī)章制度在內(nèi)的精神總和，也是組成中國特色社會主義文化的重要部分[1]。和其他社會文化的一樣，其具有導(dǎo)向、凝聚、激勵、認(rèn)識整合等功能。因此構(gòu)建豐富的校園文化既有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，又有利于增強(qiáng)提升學(xué)校的軟實力，還有利于增加中國特色社會主義文化內(nèi)涵。

技術(shù)泛指依據(jù)自然科學(xué)原理或生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，為解決某種實際目標(biāo)而協(xié)同組成的各種工具、設(shè)備、技術(shù)和工藝體系。當(dāng)技術(shù)得到社會的廣泛認(rèn)可和普遍應(yīng)用，且技術(shù)的應(yīng)用成為社會性行為方式時，就會衍生一種技術(shù)文化[2]。在當(dāng)前智能環(huán)境下，智能制造技術(shù)的普及與應(yīng)用是社會發(fā)展的必然趨勢，因此推廣智能制造技術(shù)、構(gòu)建校園先進(jìn)技術(shù)文化勢必會成為人才培養(yǎng)體系的兩個重要環(huán)節(jié)。但是長期以來，技術(shù)教育偏向系統(tǒng)地傳授科技知識，缺少從文化的角度審視技術(shù)教育，從而未能夯實技術(shù)教育的理論基礎(chǔ)。為此筆者在三全育人的人才培養(yǎng)機(jī)制下，基于智能制造技術(shù)構(gòu)建校園文化，以期形成一種能同時傳播先進(jìn)技術(shù)和大學(xué)人文精神的校園智能技術(shù)文化。

一、以綜合實踐課程的改革創(chuàng)新為契機(jī)，積極推進(jìn)智能制造技術(shù)構(gòu)建校園文化

目前，推進(jìn)智能制造技術(shù)構(gòu)建校園文化的難點在于技術(shù)推廣力度欠缺。首先，由于受到任課教師的固有認(rèn)知影響，目前實踐課程的授課內(nèi)容偏重于設(shè)備工作原理介紹、零部件加工技術(shù)的實操等方面，很少關(guān)注科技、文化、創(chuàng)意類產(chǎn)品的制造方法，因此導(dǎo)致技術(shù)的傳播僅限于少數(shù)相關(guān)專業(yè)學(xué)生之間；其次，受設(shè)備自身加工能力影響，制件的性能無法滿足預(yù)期的要求，從而減少了技術(shù)的應(yīng)用；再者，制造設(shè)備的開放時間有限，降低了用戶使用意愿，進(jìn)而導(dǎo)致技術(shù)的受益群體更少。因此，有效疏通技術(shù)傳播障礙是構(gòu)建校園技術(shù)文化的關(guān)鍵問題。

近年，在“工程教育專業(yè)認(rèn)證”和“一流本科專業(yè)建設(shè)”雙向舉措并進(jìn)方案的推動下，筆者所在的學(xué)院積極推動符合“新工科”的教育理念的綜合實踐課程創(chuàng)新，課程大綱強(qiáng)調(diào)提升學(xué)生的實踐能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、塑造學(xué)生的工匠精神，且為促進(jìn)綜合實踐課程落地實施，采購多臺高端大型增材制造設(shè)備并組建智能制造實驗室，同時為有效保障綜合實踐課程正常實施，修訂新的實驗室管理制度，延長實驗室開放時間。因此，導(dǎo)致實踐課程也發(fā)生了變化，一方面授課內(nèi)容安排上可以引入新的案例，不僅使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到調(diào)動，而且使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提高；另一方面人才培養(yǎng)內(nèi)容上更加豐富，學(xué)生不但可以在指定的時間內(nèi)完成人才培養(yǎng)方案規(guī)定的學(xué)習(xí)要求，還能在課外時間從事科研活動、學(xué)科競賽。綜合實踐課程的創(chuàng)新，有力地推動了智能制造技術(shù)的傳播，為構(gòu)造校園智能技術(shù)文化提供了有利條件，同時校園智能技術(shù)文化也勢必豐富綜合實踐課程的創(chuàng)新內(nèi)容[3]。

二、基于智能制造技術(shù)構(gòu)建校園文化的實踐

應(yīng)用及傳播智能制造技術(shù)能對校園文化施加多方面的影響，并與原有校園文化孕育出新的校園智能技術(shù)文化。這種技術(shù)文化在弘揚(yáng)學(xué)校核心文化、傳播新技術(shù)兩個方面具有明顯優(yōu)勢，且在文化教育與技能教育方面具有綜合的育人意義。其原因在于，構(gòu)建校園技術(shù)文化過程中，學(xué)生能夠積極主動地利用先進(jìn)技術(shù)參與多種形式的校園文化建設(shè)活動，有利于傳播現(xiàn)有現(xiàn)代技術(shù)以及校園文化；構(gòu)建并形成校園技術(shù)文化相關(guān)的價值觀與規(guī)章制度，有利于有機(jī)統(tǒng)一地實現(xiàn)“育人與育才”的雙目標(biāo)。鑒于2020 年為筆者所在學(xué)校85 周年校慶，本節(jié)以校園文化創(chuàng)意產(chǎn)品的制作為例，通過闡述校徽的形成過程，展現(xiàn)智能制造技術(shù)構(gòu)建校園文化的實踐及其意義[4]。

（一）制作校徽矢量圖

獲取校徽圖案的矢量圖是增材制造的第一個步驟。在svg 矢量生成器中導(dǎo)入校徽圖案，設(shè)置合理的閾值，生成校徽矢量圖；將矢量圖導(dǎo)入AutoCAD 中，使用編輯指定完成矢量圖中尖角部分的倒圓操作，并對圖案中的細(xì)小輪廓實施加粗或刪除操作；得到與校徽一致且方便后續(xù)操作的二維圖形。通過本步驟，學(xué)生不但了解了校史、校訓(xùn)、校園文化，還掌握了二維圖形的繪制及編輯技術(shù)。

（二）創(chuàng)建校徽三維模型

利用三維建模軟件對導(dǎo)入的二維矢量圖進(jìn)行三維造型設(shè)計。預(yù)計模型的整體效果和細(xì)節(jié)表現(xiàn)，綜合掌控三維模型的視覺效果；使用拉伸命令對校徽的圖案分層建模，如圖1 所示；校徽模型背面使用抽殼命令，完成模型的輕量化設(shè)計；校徽模型背面使用拉伸命令，完成加強(qiáng)筋設(shè)計，如圖2 所示；模型導(dǎo)出為STL 格式。本步驟中，學(xué)生的藝術(shù)鑒賞能力、三維建模能力、工程設(shè)計能力得到了一定程度的提升。

圖1 校徽模型正面

圖2 校徽模型背面

（三）使用SLS技術(shù)制作校徽

制作校徽的設(shè)備為華曙高科的激光選擇性燒結(jié)設(shè)備，如圖3 所示。設(shè)備具體操作如下；依次完成設(shè)備清潔、3D 打印系統(tǒng)開啟、材料制備等前期準(zhǔn)備工作；導(dǎo)入校徽模型，利用切片軟件分析增材制造效果；合理擺放制件并打印校徽，如圖4 所示。通過本步驟的操作，學(xué)生掌握了激光選擇性燒結(jié)設(shè)備及其附屬設(shè)備的工作原理，訓(xùn)練了操作智能制造裝備的動手能力。

圖3 華曙高科PFORMICS

圖4 SLS技術(shù)制作的校徽

（四）后期處理

制件完全冷卻后，用專用設(shè)備移出制件，并在清粉臺中完成校徽的清粉操作。隨后，在圖5 所示的噴砂機(jī)中完成校徽的去除毛刺操作。最后使用遮噴的方法完成校徽的上色制作，得到如圖6所示的產(chǎn)品，完成設(shè)備的清潔工作并關(guān)閉設(shè)備。通過本步驟的操作，學(xué)生訓(xùn)練了動手實踐能力，培養(yǎng)了工程素養(yǎng)和美學(xué)素養(yǎng)。

圖5 噴砂機(jī)

圖6 上色后的校徽

本次實踐活動中，一方面宣揚(yáng)了核心校園文化，擴(kuò)散了智能制造技術(shù)的操作技能，彰顯了德、智、美、勞多方面培養(yǎng)效果；另一方面推動了校園智能制造技術(shù)文化形成，加速促進(jìn)了校園文化和先進(jìn)制造技術(shù)的傳播。因此，基于智能制造技術(shù)構(gòu)建的校園文化對提高學(xué)生的培養(yǎng)效果具有積極意義。

三、基于智能制造技術(shù)構(gòu)建校園文化的育人功效

基于智能制造技術(shù)構(gòu)建的校園文化在育人方面具有兩個鮮明特點，一是實現(xiàn)了技術(shù)傳遞與文化傳承協(xié)同培育效應(yīng)，二是統(tǒng)一了顯性教育和隱性教育。因此校園技術(shù)文化具有多方面育人功效，主要概括為家國情懷、專業(yè)責(zé)任感、專業(yè)自豪感、工匠精神、科技創(chuàng)新及辯證唯物思維六個方面。

（一）家國情懷

依托國內(nèi)智能制造裝備相關(guān)的典型事例、模范榜樣，使學(xué)生在情感上認(rèn)同蘊(yùn)含在智能制造裝備產(chǎn)業(yè)中的家國情懷，激發(fā)學(xué)生的奉獻(xiàn)精神，堅定學(xué)生的科技興國信念；依附校園智能制造技術(shù)文化的激勵功能，引導(dǎo)學(xué)生主動使用智能制造技術(shù)制作“家國情懷”主題的文化創(chuàng)意產(chǎn)品和展品，在實踐活動中培養(yǎng)學(xué)生愛國護(hù)校的觀念[5]。

（二）專業(yè)責(zé)任感

依靠闡述智能制造裝備的技術(shù)原理、主要參數(shù)，使學(xué)生深刻理解設(shè)計環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)中影響零部件結(jié)構(gòu)安全性能、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性能、系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保性能的諸多因素，培養(yǎng)了學(xué)生在創(chuàng)作活動中的安全、效益、環(huán)保意識，進(jìn)而自覺提升個體的專業(yè)責(zé)任感[6]。

（三）專業(yè)自豪感

依據(jù)“中國制造2025”的國家規(guī)劃，使學(xué)生認(rèn)識工程知識是國家富強(qiáng)的基石，智能制造技術(shù)是各國競相爭奪的技術(shù)制高點，進(jìn)而提升學(xué)生主動使用智能制造裝備從事社會生產(chǎn)和創(chuàng)作活動的意愿，引導(dǎo)學(xué)生將個人的發(fā)展融入國家的進(jìn)步，從而增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)自豪感。

（四）工匠精神

依靠呈現(xiàn)翔實的技術(shù)要求，精雕細(xì)琢的產(chǎn)品，嚴(yán)苛的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，使學(xué)生養(yǎng)成一絲不茍的嚴(yán)謹(jǐn)精神；通過不斷改進(jìn)設(shè)計方案，反復(fù)總結(jié)制造經(jīng)驗，使學(xué)生形成精益求精的創(chuàng)造精神；借助校園文化中“堅韌不拔”的人文精神熏陶，工匠培育體系中“千錘百煉”的育人理念影響，使學(xué)生獲得道技合一的實踐精神[7]。

（五）科技創(chuàng)新

依托智能制造技術(shù)對校園文化的創(chuàng)新功效，使學(xué)生了解科技創(chuàng)新對社會各領(lǐng)域都會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，從而認(rèn)識到科技創(chuàng)新的意義；使學(xué)生直接參與創(chuàng)新活動，從而增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、激勵學(xué)生使用智能制造技術(shù)從事創(chuàng)新活動的熱情；使學(xué)生直觀感受到校園文化中的“創(chuàng)新”內(nèi)涵，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。

（六）辯證唯物思維

借助智能制造技術(shù)與校園文化相互作用的現(xiàn)象，使學(xué)生深刻理解校園文化與智能制造技術(shù)的辯證關(guān)系以及知行統(tǒng)一的辯證關(guān)系，從而樹立學(xué)生辯證唯物主義世界觀，提升學(xué)生運用唯物辯證法啟迪思維的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生利用辯證的方法認(rèn)識事物規(guī)律、從事實踐活動。

四、結(jié)束語

知識技能教育和校園文化教育是大學(xué)教育的兩個重要方面，然而長期以來這兩類教育都是獨立實施，與當(dāng)前“三全教育”理念相悖。通過尋找智能制造技術(shù)與校園文化的固有聯(lián)系，本文基于智能制造技術(shù)與校園文化探索性地提出校園智能制造技術(shù)文化設(shè)想，以期通過該設(shè)想在校園實踐活動中實現(xiàn)綜合育人的目的。為論證該設(shè)想的育人功效，依托綜合實踐課程的改革實踐，論證了校園智能制造技術(shù)文化的可實現(xiàn)性，借助校園創(chuàng)作活動，佐證校園智能制造技術(shù)文化同時具有“知識教育”和“文化熏陶”的綜合育人效果，主要表現(xiàn)為家國情懷、專業(yè)責(zé)任感、專業(yè)自豪感、工匠精神、科技創(chuàng)新及辯證唯物思維六個方面。