制造業智能化背景下的機械制造工藝基礎課程改革探討

(江蘇省江陰中等專業學校,江蘇 江陰 214433)

0 引言

隨著全球制造業的迅速發展和技術的飛速進步,智能制造已成為制造業的新發展方向。智能化生產系統的引入,不僅提高了生產效率和質量,還為制造業注入了新的活力[1-2]。在這一背景下,機械制造工藝的傳統模式已經無法滿足新的生產需求,需要與時俱進地進行改革和創新。在這個過程中,機械制造工藝基礎課程也需要適應新的制造模式和技術要求,對課程內容和教學方法進行優化和調整。

然而,當前機械制造工藝基礎課程存在內容過時、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的發展[3]。因此,本文旨在探討機械制造工藝基礎課程的改革方向和具體措施,以期對相關教育機構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智能化和機械制造工藝課程的關注和思考。

1 機械制造工藝基礎課程存在的問題

1.1 理論與實踐脫節

1.1.1 過時的教材和內容

傳統機械制造工藝基礎課程往往使用陳舊的教材和教學內容,課程內容可能已經過時,會導致學生學習到過時的工藝和技術,難以適應現代制造業的快速發展和技術創新。

1.1.2 過于理論化的課程

一些傳統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。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的需求。

1.1.3 缺乏與實際工作場景的聯系

課程內容往往與學生將來在實際工作場景中面對的挑戰和問題脫節,學生在學習過程中未能獲得與現實制造環境相關的經驗,導致學生在畢業后難以順利過渡到職場環境當中。

1.1.4 學生難以將理論知識轉化為實際技能

學生可能會在理論知識方面表現出色,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 技術更新滯后

制造業技術不斷發展和演變,但傳統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技術,從而在就業市場上競爭力受損。

1.2 缺乏現代技術

現代制造業對于數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代技術,如計算機輔助設計和制造(CAD/CAM)、3D打印、數控機床等[4-6],傳統課程未能充分覆蓋或深入教授現代關鍵技術,學生難以勝任數字化工具和自動化流程在現代制造中的關鍵角色,無法適應現代制造業的要求,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造性的發揮。

2 改革措施

2.1 強化信息化和智能化內容

隨著智能制造技術的迅猛發展,機械制造工藝基礎課程需要將傳統的機械制造技術與信息化、智能化技術相結合,引入數字化、智能化和網絡化的理念和方法,教授智能制造技術和數字化工廠技術的知識,提高學生信息化和智能化技能水平[7-9]。

2.1.1 智能制造技術教學

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

表1 智能制造技術的教學方案

2.1.2 數字化工廠技術的知識講授

數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效率、降低生產成本、提高產品質量等。因此,數字化工廠技術的知識是機械制造工藝基礎課程中不可或缺的一部分。通過數字化工廠技術的教學,使學生了解數字化工廠的概念、特點、技術體系及應用,掌握數字化工廠技術的核心概念和關鍵技術,提高學生的數字化工廠技術水平和應用能力。

2.1.3 網絡化制造技術教學

網絡化制造技術是指通過網絡實現制造流程的協同和優化,是實現智能制造的重要手段之一。在傳統機械制造工藝基礎課程中,應加強對網絡化制造技術的教學,通過這些內容的學習,學生可以了解網絡化制造技術的基本原理和應用場景,掌握網絡化制造技術的核心概念和關鍵技術,提高對網絡化制造的認識和理解。

2.2 強調工藝的數字化和模擬化

2.2.1 數字化設計

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

2.2.2 數字化制造

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

2.2.3 數字化仿真

數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的行為和性能,以評估設計方案的可行性、優化產品性能和改善制造流程等。在制造業中,數字化仿真可以用于產品設計、工藝規劃、裝配、維護等各個環節,具有重要意義。通過數字化仿真教學教學內容和方法,可以幫助學生全面了解數字化仿真技術在制造業中的應用和優勢,掌握數字化仿真的基本原理和方法,提高數字化仿真技術的應用和實踐能力[10-11]。

2.3 加強實踐環節設置

為了更好地落實機械制造工藝基礎課程的改革,應加強實踐環節設置。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節的設置,讓學生有更多機會操作,同時掌握智能制造技術和數字化工藝的應用。在加強實踐環節教學中,可以通過以下具體措施來實現。

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

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

3)設置數字化工藝和智能制造技術相關的項目,讓學生組成小組,參與項目的規劃、實施和評估,提高學生的團隊協作能力和實際應用能力。

通過加強實踐環節的設置,可以讓學生更加深入地了解數字化工藝和智能制造技術,提高學生的實際操作能力和團隊協作能力,為學生未來的就業和發展奠定堅實的基礎。

3 教學方案優化

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

表2 機械制造工藝基礎課程教學方案

4 結論

在現代制造業快速發展的背景下,機械制造工藝基礎課程的教學方案必須不斷優化。傳統的教學方法可能會限制學生的學習體驗。本文針對傳統機械制造工藝基礎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,通過優化后的教學方案,旨在可以更好地培養有競爭力的機械工程師和制造專業人員,為學生的未來職業道路提供了更廣闊的前景。