基于先進激光加工技術創新課程的教學研究和探索

李春玲 李建華 張淑珍 鄭海霞

摘要：本文把先進激光加工技術創新課程教學作為落實立德樹人，突破人才培養薄弱環節的著力點，通過豐富教學內容，創新課程模式，優化課程設計，創新實驗平臺，把教學、科研、實踐緊密結合，引導學生從被動學習轉變為主動學習，增強學生實踐動手能力，培養適應新時代中國特色社會主義崗位需求的先進激光加工技術人才，提升學生創新創業的自尊心和自信心。

關鍵詞：先進激光加工技術；實踐動手能力；新時代；創新創業

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）25-0204-02

黨的“十八大”對創新創業人才培養做出重要部署，黨的“十九大”對人才培養提出了新要求，迫切需要培養大批真正具有引領能力的創新創業人才，服務社會主義現代化強國建設，引領未來人類文明的發展方向。本文堅持以學生文本，把“大眾創業、萬眾創新”融入創新創業的教育理念，結合產學研，推進項目式教學，面向選課學生、分類施教、結合專業、強化實踐，提升學生創新創業的自尊心和自信心。

一、結合社會市場介紹課程作用，提升學生的學習興趣

當前，在大多數學生看來，傳統加工技術其教材內容較抽象、乏味，尤其是一些專業課，講的都是些純理論，原理枯燥、空洞，且在教學沒有實際操作和實例研究，學生興趣和自覺性不高，就更沒有學習的動力。本教學模式首先從學生關心的科技前沿和新概念的熱點出發，詳細介紹課程所學和所用，逐步完成心理興趣輔導，讓學生明確一個道理“過去的教學學習影響的是現在，而現在的創新課程影響的是將來”，逐步完成心理興趣輔導，充分提升學生的學習興趣和動力。先進激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性對材料進行精細加工的技術，涉及光學、物理、材料、材料加工、機械制造、計算機、自動控制等多種學科，先進激光加工技術是現代先進制造的前沿領域。本課程從理論、方法、技術、應用的角度系統地介紹先進激光加工技術，包括激光材料加工理論基礎、激光器種類、工作原理及應用范圍、激光加工系統組成、激光焊接、激光切割、激光打標、激光熔覆、激光熱處理、激光3D快速打印等系統應用、設計及實例分析。

二、明確課程性質與任務，激發學生的創新思維

本門課程性質是專業課，以機械設計制造及其自動化專業學生基本學習內容為基礎，以現代先進制造的發展方向為指導，引導學生從生產實際加工過程考慮融合現代激光加工技術，課程要求學生了解激光的工作原理，掌握激光焊接、激光切割、激光打標、激光熔覆、激光熱處理、激光快速成型系統的工作原理，使學生日常學習中見不到激光這種現象，變為常態，充分明確課程性質與任務，培養學生對先進激光加工技術的興趣，使學生從被動學習轉變為主動學習，充分理解激光與材料的作用機理，理解關鍵參數的物理作用，并掌握常見的激光加工系統的工作原理。能夠充分認識這種激光作用的宏觀現象，熟知激光材料加工理論基礎和激光加工系統的一般組成，認識Nd：YAG、CO2、準分子、半導體、光纖等不同原理的激光器，掌握激光加工的工藝過程，包括激光產生的機理、特性以及與材料相互作用的物理技術。運用激光加工思維原理，產生濃厚的學習氛圍和學習積極性，激發學生從表面的激光加工技術到微觀世界尋找工作機理，引導學生發揮創造性想象和積極的求異性，通過求知物質的性質，獲得敏銳的觀察力，從而挖掘學生的創造性想象和智慧潛能，激發創新思維，獲得獨特的知識結構以及活躍的靈感，為學生了解現代先進制造技術，從事相關的創新創業打下夯實基礎。

三、實驗課設和項目式教學相結合，培育學生創新能力

激光，全稱為受激輻射光放大，英文全稱為：Light Amplification by Stimulate Emission of Radiation，簡稱為：laser。它是一種新光源，其所具有的相干性、單色性、方向性與高輸出功率等特點，將激光聚焦到一點，焦距平面上的功率密度可達105—1013W/cm2，激光加工就是利用激光束優良的方向性和高功率密度等特點來進行工作的，這是其他加工方法所無法比擬的。本創新課程教學模式全程結合自己在材料學院攻讀博士學位過程解決科學問題的實例，詳盡并全程指導學生創新能力的培育，通過科研項目，分類施教，分組制定幾個相對獨立的項目交由學生自己處理，結合詳細實驗課設，完成信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價。從學生的實際情況出發，根據項目完成情況，研究學生的需求，教給學生學習方法，激發學生學習熱情，啟發學生思維。按照“項目為主線、教師為引導、學生為主體”的原則，要求學生了解激光加工的光學系統的工作原理，著重掌握激光的應用系統，包括激光焊接系統、激光切割系統、激光打標系統、激光表面處理系統、激光3D快速打印系統等的工作原理。在教學過程能詳細了解項目創作整個過程及每一個環節中的基本要求，通過創新智能的控制和約束，及時調整教學方式，結合個體調整培育目標，能夠將理論內化于心、實踐外化于行，做到善學善用，真學真用。比如讓學生激光打標機（如下圖）雕刻出精美的幾何圖形和文字的簡單項目，就能夠讓學生了解市場上激光雕刻和打標的過程，掌握其原理，培養發散思維和聚合思維，為學生思考、探索、發現和創新提供實踐平臺，從而啟發學生的創新能力和就業能力。

四、結語

創新課程教學徹底改變了傳統教學模式，通過創新實驗實踐平臺和分類項目式教學，結合產學研項目，充分調動了學生學習積極性、主動性、創造性，使學生能夠從多角度、多層次去思考問題，能更好地掌握激光加工這種先進制造技術，激發了學生的創新創業思維和能力，能夠獨立完成和支撐項目，實現學生把自己的所學、所知及研發能力與企業和市場無縫對接。

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