《先進制造技術》研究生課程研討式教學改革實踐初探

胡雪　魏敏　夏博　曾海峰　張立新

摘 ?要：先進制造技術是機械工程學科的技術前沿。本輪《先進制造技術》研究生課程研討式教學改革基于“新課程資源觀”理論，圍繞課程內容、課程設計、課程模式三個方面開展了教學研究，構建了完整的《先進制造技術》課程體系，強化了研究生的情景認知能力，增強了研究生的工程素養和工程實踐意識，形成了工科研究生“全線閉環”創新性思維培養新模式，為未來機械工程碩士研究生培養創新性思維和挖掘科學研究潛質打下良好基礎。

關鍵詞：先進制造技術;研討式教學;創新性思維

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）07-0135-05

Abstract： Advanced manufacturing technology is the technical frontier of mechanical engineering. Based on the "New view of curriculum resource"， the deliberative pedagogy was used in the educational reform of Advanced Manufacturing Technology graduate course. The educational reform revolves around course content， curriculum design and curriculum model. Meanwhile， the complete content system of Advanced Manufacturing Technology graduate course was constructed and optimized. Furthermore， through these project case study， the situation cognition ability of graduate students was strengthened. And then， the engineering literacy and engineering practice consciousness of graduate students were enhanced. It is the most important that a new training mode of "whole line closed loop" innovative thinking method of graduate students has been formed. To sum up， the educational reform of deliberative pedagogy on Advanced Manufacturing Technology graduate course was essential. It lays firm foundation for graduate students of mechanical engineering to cultivate innovative thinking mode and promote scientific research.

Keywords： advanced manufacturing technology; deliberative pedagogy; innovative thinking

先進制造技術是以提高綜合效益為目的，以計算機技術為重要工具，在傳統制造技術的基礎上不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源、現代管理等學科技術成果，將其綜合應用于產品設計、生產制造、管理服務等全過程機械制造技術的總稱[1]。作為機械工程學科的研究生必須掌握機械工程學科的技術前沿。通過《先進制造技術》課程的學習，學生能夠較全面地掌握先進設計技術、先進制造工藝技術、制造自動化技術、先進管理技術和先進制造模式等原理和方法，為進一步的課程學習和科學研究打下堅實的基礎[2]。

一、課程體系建設

《先進制造技術》研究生課程總學時32學時，其中課堂講授22學時，專題研討10學時。本課程體系結構詳見圖1。本課程主要內容包括先進制造技術概述、先進設計技術、先進制造工藝技術、制造自動化技術、先進管理技術、先進制造模式等，主要引導學生思考先進制造技術的內涵，了解先進制造技術的熱點研究方向，并結合我國機械制造企業的現狀思考制造業發展方向。為了保證本課程內容的完整性和前瞻性，本課程組成員搜集了大量教學素材，并建設相關案例庫，典型案例39個，旨在增加課程的趣味性和科學性，吸引學生深度參與課堂，提高課堂的教學質量。具體案例庫資源詳見表1。

二、課程教學改革

《先進制造技術》課程的授課對象是機械工程專業碩士研究生。研究生教學與本科生教學不同，本科生教學更多側重于專業基礎知識的學習，旨在夯實專業基礎，因此在此次教學改革過程中本課程組成員更注重于培養學生的科學探究精神和創新性思維，旨在提高研究生的科學分析能力，為未來進一步進行科學研究打下良好基礎。閆守軒在其編撰的《課程與教學論：基礎、原理與變革》[3]一書中對課程資源作出了深入詳實的闡述。他提出的新課程資源觀，明確了“學生自身是重要的課程資源”這一新論。為本次教學改革提供了主要的理論借鑒和支撐。引導研究生根據授課過程中引入的工程案例資源展開創新性思考，利用課堂研討環節激發學生的學習興趣，通過討論和辯論等方式促進研究生的認知發展和工程素養，最終提高其科學創新能力。具體的教學改革措施如圖2所示。

（一）課程內容

《先進制造技術》課程是機械工程碩士研究生的一門必修課。本課程涉及到本科階段所學的機械制造工藝學、機械設計、機械原理等相關內容，例如尺寸鏈理論、無損檢測原理、電火花加工原理、精密切削加工等;與此同時，本課程內容還必須能夠跟蹤現代機械工程學科發展前沿，例如并行工程、柔性制造、智能制造等，探索機械制造工藝的未來發展方向。在授課過程中，僅僅介紹技術的發展并不足以吸引學生的注意力和學習興趣，更重要的是融入人文關懷和思政元素，借助典型工程實踐案例，使學生了解機械工程學科對于國防、軍事、民生、醫療等領域的重要意義，激發學習熱情。

（二）課程設計

《先進制造技術》涉及到的基礎知識較多，學科前沿范圍較廣。上述課程性質決定了在課程設計過程中必須注重進行系統性、探究性、創新性和發散性的教學設計理念。其中，系統性主要體現在對于基礎理論的總結歸納，學生在本科階段所學基礎知識可能已經模糊不清，這需要教師在教學設計過程中必須總結歸納本科階段的相關知識點，方便學生理解記憶;探究性主要體現在對于先進制造技術學科前沿和學科熱點的追蹤和質疑，目前追蹤學科前沿的普遍做法是在數據庫資源中檢索學術論文，但正所謂“盡信書不如無書”，目前期刊論文中涉及的觀點并未完全證實正確可靠，必須引導學生用發展的眼光和探究的精神去挖掘其中的精華，加深對基礎知識的理解，以及對學科前沿的認知;創新性主要體現在引入課程思政元素的手段和方法，切不可以“填鴨”的方式強勢灌輸思政元素，易引發學生的反感，而宜借助工程案例引導學生思考未來之努力方向，激發為國效力、為黨盡忠的昂揚斗志;發散性主要體現在引入工程案例的范圍要廣要發散，盡可能體現先進制造技術的重要性和普適性，從不同的角度加深學生的理解和認知。

（三）課程模式

《先進制造技術》課程主要采用課堂講授和專題研討相結合的教學方法。在課堂講授環節，教師并不講解單獨的知識點，主要借助工程案例穿插講解相應知識點，側重理論知識的工程應用;而在專題研討環節，則根據課堂中引入的工程案例引導學生思考工程實踐意義，通過工程實踐案例創設生產實踐的情境，激發學生的學習興趣。上述兩種方法的融合可有效強化知識的內化過程，加深學生對于先進制造技術相關理論的領悟和理解。

教學實施案例——第二章第二節 并行設計技術

1. 課程內容

并行設計技術主要包括了基本概念、運行模式、典型特征、關鍵技術、支持工具等相關內容。其中，基本概念、運行模式、典型特征等相關內容體現了基本理論，而關鍵技術和支持工具較多體現了機械工程學科前沿，能夠體現知識體系的完整性。

2. 課程設計

課程導入：以國產商用飛機研發過程為例，引入飛機設計過程中的難題，譬如復合材料技術、飛行控制技術、系統集成技術、動力控制技術、內部空間設計等問題，引導學生思考商用飛機的設計過程，并由此提出并行設計的理念。

課程思政：國產大飛機研發過程中，西方國家對我國實行了最為嚴格的技術封鎖，而我國工程技術專家打破技術壁壘，獲取“現代工業王冠上的明珠”。國產大飛機C919于2017年5月完成首飛任務，我國真正躋身“大飛機俱樂部”。作為一名機械工程專業碩士研究生的使命又是什么呢？以此激發學生的愛國主義熱情和為祖國建設貢獻力量的決心。

漸進+演繹：商用大飛機的設計研發究竟經歷了哪些階段？在此過程中并行設計工程有何作用呢？依次介紹并行設計工程的基本概念、運行模式、典型特征、關鍵技術和支持工具。

案例分析：結合西安飛機工業公司與西北工業大學合作對新舟60飛機內裝飾部分進行改造設計與制造案例，展示并行設計在現代機械設計與制造領域的重要作用。

3. 課程模式

課堂講授主要側重于新舟60飛機內裝飾部分改造設計與制造工程案例的探究與分析，旨在將并行設計工程的基礎理論和基本方法與工程實踐案例緊密結合，促進學生加深對并行設計工程的理解和認識，激發學生的求知欲;與此同時，引導學生思考在該案例中產品數字化建模的具體實施方法和具體技術方式的使用技巧，強化學生知識內化的過程，引發創造性思維的產生。

三、課程改革成效

（一）整合課程思政教育理念，創建研究生工程教育新模式

通過本輪課程改革，本課程組成員最大程度地融入“課程思政”的教育理念，深入貫徹新時期育人的思想導向。在教學過程中，向廣大研究生同學們引入我國完全自主知識產權的新型大飛機C919和新舟60等現代機械制造領域典型產品及工藝。以此激發他們的愛國情懷和報國志向，并增強他們的民族自豪感。與此同時，逐步形成了研究生工程教育的新發展模式。

（二）形成工科研究生“全線閉環”創新性思維培養模式

正如前文所述，創造性思維是思維活動的高級過程，是在個人已有基礎上發現新事物、創造新方法、解決新問題的思維過程。根據芬克提出的創造性思維生成探索模型[4-5]，創造性思維就是包含生成階段與探索階段的對心理表征進行提煉和重建的過程。因此，在本輪教學改革實踐中，以教學設計為約束條件，對教學實踐中的生成階段與探索階段分別進行約束，從而形成了工科研究生“全線閉環”創新性思維培養新模式。

（三）構建創新性思維學習新模式，全力挖掘學生的科學研究潛質

本輪教學改革不僅是對教學內容的重組，對教學策略的優化，而且更是對教學理念的更新與實踐。通過不斷構建創新性思維學習新模式，充分調用研究生的課堂學習參與度，讓他們真正成為學習的主體。這對于提高他們的學習興趣、鍛煉他們的學習能力、挖掘他們的科研潛質都是大有裨益的。在教學改革實踐中，訓練學生發現問題、歸納問題、理解問題、解決問題的能力，對于今后引領學生步入更高層次的科學研究是十分必要的。

四、結束語

《先進制造技術》研究生課程研討式教學改革實踐主要基于“新課程資源觀”培養研究生的創新性思維，綜合提高研究生的科學研究能力。整個教學改革圍繞課程內容、課程設計、課程模式三個方面開展了教學改革，構建了完整的《先進制造技術》課程體系，強化了研究生的情景認知能力，增強了研究生的工程素養和工程實踐意識;以教學設計為約束條件，對教學實踐中的生成階段與探索階段分別進行約束，從而形成了工科研究生“全線閉環”創新性思維培養新模式，可為未來機械工程碩士研究生的創新思維培養打下良好基礎，全力挖掘研究生的科學研究潛質。

參考文獻：

[1]楊叔子，吳波.先進制造技術及其發展趨勢[R].中國科協學術年會大會報告，2003.

[2]婁德元，王君蘭.淺談將學科前沿引進“先進制造技術”課堂教學[J].教師，2016（15）：82-82.

[3]閆守軒.課程與教學論：基礎、原理與變革[M].北京師范大學出版社，2015.

[4]李文光，楊開城，何克抗.基于創造性思維培養的教學設計理論與實踐探索[C].全球華人計算機教育應用大會暨全國教育信息化論壇，2002.

[5]李嘉曾，陳怡.大學生創造性思維測評與創造力開發探索[J].高等工程教育研究，2000（1）：80-83.

基金項目：教育部辦公廳“新工科”研究與實踐項目“‘互聯網+教育背景下機械制造類課程信息化教學探索與實踐”（教高廳函[2018]17號）;石河子大學研究生教學改革項目“機械工程專業學位研究生培養方案的構建以及培養模式研究與實踐”（編號：2018Y-JGSJ01）

作者簡介：胡雪（1988-），女，漢族，新疆石河子人，工學博士，副教授，研究方向：機械制造、機電一體化。

通訊作者：魏敏（1968-），女，漢族，江蘇南京人，工學碩士，教授，研究方向：材料設計與研發。