智能制造技術構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，廣東湛江 524000）

校園文化是教育實踐過程中形成以學生為主體，校園為主要空間，校園精神為主要特征的群體文化，它是涵蓋學校最高目標、價值觀、校風、行為準則、規章制度在內的精神總和，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，其具有導向、凝聚、激勵、認識整合等功能。因此構建豐富的校園文化既有利于培養學生的綜合素質，又有利于增強提升學校的軟實力，還有利于增加中國特色社會主義文化內涵。

技術泛指依據自然科學原理或生產實踐經驗，為解決某種實際目標而協同組成的各種工具、設備、技術和工藝體系。當技術得到社會的廣泛認可和普遍應用，且技術的應用成為社會性行為方式時，就會衍生一種技術文化[2]。在當前智能環境下，智能制造技術的普及與應用是社會發展的必然趨勢，因此推廣智能制造技術、構建校園先進技術文化勢必會成為人才培養體系的兩個重要環節。但是長期以來，技術教育偏向系統地傳授科技知識，缺少從文化的角度審視技術教育，從而未能夯實技術教育的理論基礎。為此筆者在三全育人的人才培養機制下，基于智能制造技術構建校園文化，以期形成一種能同時傳播先進技術和大學人文精神的校園智能技術文化。

一、以綜合實踐課程的改革創新為契機，積極推進智能制造技術構建校園文化

目前，推進智能制造技術構建校園文化的難點在于技術推廣力度欠缺。首先，由于受到任課教師的固有認知影響，目前實踐課程的授課內容偏重于設備工作原理介紹、零部件加工技術的實操等方面，很少關注科技、文化、創意類產品的制造方法，因此導致技術的傳播僅限于少數相關專業學生之間；其次，受設備自身加工能力影響，制件的性能無法滿足預期的要求，從而減少了技術的應用；再者，制造設備的開放時間有限，降低了用戶使用意愿，進而導致技術的受益群體更少。因此，有效疏通技術傳播障礙是構建校園技術文化的關鍵問題。

近年，在“工程教育專業認證”和“一流本科專業建設”雙向舉措并進方案的推動下，筆者所在的學院積極推動符合“新工科”的教育理念的綜合實踐課程創新，課程大綱強調提升學生的實踐能力、激發學生的創新意識、塑造學生的工匠精神，且為促進綜合實踐課程落地實施，采購多臺高端大型增材制造設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，導致實踐課程也發生了變化，一方面授課內容安排上可以引入新的案例，不僅使學生的學習積極性得到調動，而且使學生的創新能力得到提高；另一方面人才培養內容上更加豐富，學生不但可以在指定的時間內完成人才培養方案規定的學習要求，還能在課外時間從事科研活動、學科競賽。綜合實踐課程的創新，有力地推動了智能制造技術的傳播，為構造校園智能技術文化提供了有利條件，同時校園智能技術文化也勢必豐富綜合實踐課程的創新內容[3]。

二、基于智能制造技術構建校園文化的實踐

應用及傳播智能制造技術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文化。這種技術文化在弘揚學校核心文化、傳播新技術兩個方面具有明顯優勢，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，構建校園技術文化過程中，學生能夠積極主動地利用先進技術參與多種形式的校園文化建設活動，有利于傳播現有現代技術以及校園文化；構建并形成校園技術文化相關的價值觀與規章制度，有利于有機統一地實現“育人與育才”的雙目標。鑒于2020 年為筆者所在學校85 周年校慶，本節以校園文化創意產品的制作為例，通過闡述校徽的形成過程，展現智能制造技術構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 矢量生成器中導入校徽圖案，設置合理的閾值，生成校徽矢量圖；將矢量圖導入AutoCAD 中，使用編輯指定完成矢量圖中尖角部分的倒圓操作，并對圖案中的細小輪廓實施加粗或刪除操作；得到與校徽一致且方便后續操作的二維圖形。通過本步驟，學生不但了解了校史、校訓、校園文化，還掌握了二維圖形的繪制及編輯技術。

（二）創建校徽三維模型

利用三維建模軟件對導入的二維矢量圖進行三維造型設計。預計模型的整體效果和細節表現，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計；校徽模型背面使用拉伸命令，完成加強筋設計，如圖2 所示；模型導出為STL 格式。本步驟中，學生的藝術鑒賞能力、三維建模能力、工程設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技術制作校徽

制作校徽的設備為華曙高科的激光選擇性燒結設備，如圖3 所示。設備具體操作如下；依次完成設備清潔、3D 打印系統開啟、材料制備等前期準備工作；導入校徽模型，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，學生掌握了激光選擇性燒結設備及其附屬設備的工作原理，訓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技術制作的校徽

（四）后期處理

制件完全冷卻后，用專用設備移出制件，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所示的產品，完成設備的清潔工作并關閉設備。通過本步驟的操作，學生訓練了動手實踐能力，培養了工程素養和美學素養。

圖5 噴砂機

圖6 上色后的校徽

本次實踐活動中，一方面宣揚了核心校園文化，擴散了智能制造技術的操作技能，彰顯了德、智、美、勞多方面培養效果；另一方面推動了校園智能制造技術文化形成，加速促進了校園文化和先進制造技術的傳播。因此，基于智能制造技術構建的校園文化對提高學生的培養效果具有積極意義。

三、基于智能制造技術構建校園文化的育人功效

基于智能制造技術構建的校園文化在育人方面具有兩個鮮明特點，一是實現了技術傳遞與文化傳承協同培育效應，二是統一了顯性教育和隱性教育。因此校園技術文化具有多方面育人功效，主要概括為家國情懷、專業責任感、專業自豪感、工匠精神、科技創新及辯證唯物思維六個方面。

（一）家國情懷

依托國內智能制造裝備相關的典型事例、模范榜樣，使學生在情感上認同蘊含在智能制造裝備產業中的家國情懷，激發學生的奉獻精神，堅定學生的科技興國信念；依附校園智能制造技術文化的激勵功能，引導學生主動使用智能制造技術制作“家國情懷”主題的文化創意產品和展品，在實踐活動中培養學生愛國護校的觀念[5]。

（二）專業責任感

依靠闡述智能制造裝備的技術原理、主要參數，使學生深刻理解設計環節、制造環節中影響零部件結構安全性能、產品經濟性能、系統節能環保性能的諸多因素，培養了學生在創作活動中的安全、效益、環保意識，進而自覺提升個體的專業責任感[6]。

（三）專業自豪感

依據“中國制造2025”的國家規劃，使學生認識工程知識是國家富強的基石，智能制造技術是各國競相爭奪的技術制高點，進而提升學生主動使用智能制造裝備從事社會生產和創作活動的意愿，引導學生將個人的發展融入國家的進步，從而增強學生的專業自豪感。

（四）工匠精神

依靠呈現翔實的技術要求，精雕細琢的產品，嚴苛的檢驗標準，使學生養成一絲不茍的嚴謹精神；通過不斷改進設計方案，反復總結制造經驗，使學生形成精益求精的創造精神；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，使學生獲得道技合一的實踐精神[7]。

（五）科技創新

依托智能制造技術對校園文化的創新功效，使學生了解科技創新對社會各領域都會產生深遠影響，從而認識到科技創新的意義；使學生直接參與創新活動，從而增強學生的創新能力、激勵學生使用智能制造技術從事創新活動的熱情；使學生直觀感受到校園文化中的“創新”內涵，從而提高學生的創新意識。

（六）辯證唯物思維

借助智能制造技術與校園文化相互作用的現象，使學生深刻理解校園文化與智能制造技術的辯證關系以及知行統一的辯證關系，從而樹立學生辯證唯物主義世界觀，提升學生運用唯物辯證法啟迪思維的能力，進而培養學生利用辯證的方法認識事物規律、從事實踐活動。

四、結束語

知識技能教育和校園文化教育是大學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，與當前“三全教育”理念相悖。通過尋找智能制造技術與校園文化的固有聯系，本文基于智能制造技術與校園文化探索性地提出校園智能制造技術文化設想，以期通過該設想在校園實踐活動中實現綜合育人的目的。為論證該設想的育人功效，依托綜合實踐課程的改革實踐，論證了校園智能制造技術文化的可實現性，借助校園創作活動，佐證校園智能制造技術文化同時具有“知識教育”和“文化熏陶”的綜合育人效果，主要表現為家國情懷、專業責任感、專業自豪感、工匠精神、科技創新及辯證唯物思維六個方面。