基于工程教育認證的“精密與特種加工”課程教學改革

孫釗 王玉勤 孔俊超 徐兵

摘?要：基于工程教育專業認證理念的課程教學改革，對于提高工科教育水平、提升工科人才培養質量具有重要的作用。結合機械類工程教育專業認證，以專業核心必修課程“精密與特種加工”為對象，從教學目標、教學內容、教學方式以及實踐教學環節方面進行了基于工程教育認證的教學改革和設計，旨在為高校機械設計制造及其自動化專業工程認證建設提供借鑒，進一步為企業培養應用型人才。

關鍵詞：工程教育認證；精密與特種加工；教學改革

中圖分類號：G641

Teaching?Reform?of?Precision?and?Special?Machining

Based?on?Engineering?Education?Certification

Sun?Zhao*?Wang?Yuqin?Kong?Junchao?Xu?Bing

Department?of?Mechanical?and?Electronic?Engineering，Chaohu?University?AnhuiChaohu?238000

Abstract：Reform?of?teaching?method?based?on?engineering?education?professional?certification?concept?plays?an?important?role?in?improving?the?standards?of?Engineering?Education?and?the?training?quality?of?engineering?talents.Combined?with?engineering?education?professional?certification?of?Mechanical?Design?manufacture?and?Automation?Major，the?teaching?reform?targets?at?required?course?Precision?and?Special?Processing，completes?the?reform?and?design?of?teaching?based?on?engineering?education?certification?that?followed?aspects?including?teaching?objectives，teaching?contents，teaching?methods?and?teaching?links.It?aims?to?providing?reference?for?engineering?construction?of?Mechanical?Design?manufacture?and?Automation?Major?in?universities，and?further?cultivating?applied?talents?for?enterprises.

Keywords：Engineering?education?recognition；Precision?and?special?machining；Reform?in?education

制造業是社會生產力發展的重要標志，制造業技術發展對于我國綜合實力的影響尤為重要。目前，我國制造技術發展主要取決于精密與特種加工，它不依賴傳統的機械能，而是用光、電等其他能量形式對材料加工，由于加工不存在切削力，所以精度極高，且可以加工多種材料，突破傳統加工的限制。在本科課程中開設了這門課程，旨在為國家和社會培養高水平、高素質、綜合實踐性人才。

為了提高學校工科人才綜合水平，各個高校都在結合工程教育認證探索適合本專業的特色發展道路。基于工程教育專業認證三大核心理念：學生中心理念、產出導向理念、持續改進理念，對提升工科人才培養質量、提高工科教育水平具有重要的作用。本文以工程教育認證為標準，擬對“精密與特種加工”的課程內容、教學目標、教學方式以及教學環節進行改善，以期構建以學生為主體的教學模式，進一步培養學生的綜合能力，最后實現培養目標并不斷改進［12］。

1?設計教學目標

結合機械設計制造及其自動化專業的辦學特色，根據機械類工程教育專業認證規定的畢業要求，確定機械設計制造及其自動化領域高素質應用型人才培養的總體目標［3］。“精密與特種加工”課程的教學目標設計如下：（1）掌握精密加工以及特種加工基本概念；了解精密和特種加工能夠實現所需的前提條件；培養學生對于精密與特種加工的認知，掌握精密與特種加工相關設備的精度指標、組成及應用。（2）掌握精密切削、精密磨削加工以及特種加工的加工原理，并結合相關加工數據以及現象來分析精密與特種加工中相關參數的影響，具有能夠對數據結果進行總結分析并解決實際工程問題的能力。（3）了解實際加工設備的操作方法；掌握如何應用實際加工設備進行實物加工。培養學生針對實際零部件具體加工需求的方案制訂能力，并且通過加工設備的使用了解加工方法的區別［3］。

2?優化教學內容

原有課程在教學內容上很難將各種加工原理進行有效整合，從而導致部分學生在面對一些特殊材料、特殊型面以及特殊加工要求的零件時無從下手。在后期的課程設計及畢業設計中，甚至畢業后的工作中，在遇到相關的特種加工技術難題不能靈活運用已學知識進行解決。所以在課程建設的目標下，首先開展教學內容的優化：

目前所選精密與特種加工教材包括11個章節的內容，每個章節單獨介紹了精密及特種加工的加工方法及原理，整本教材總共包含了2種精密加工及11種特種加工，加工方法過多且每種加工在教學上都獨立且沒有彼此聯系起來，因此要做適當優化和調整。精密加工部分包括精密切削和精密磨削加工，在實際生產中應用仍占很大比重，所以教學內容保持不變。但在特種加工部分由于加工形式及適用性的不同要做一些優化調整，其中電火花成型加工、電火花線切割加工和激光加工在制造業中應用及其廣泛，可以增加課時，從設備、工藝、原理多方面進行詳細講解。電化學加工雖然設備成本及廢料處理成本較高，但其原理易懂且普及程度較高，仍作為讓學生掌握的重點內容。超聲波加工、超高水壓加工、離子束和電子束加工等特種加工技術，由于其加工機理復雜、適用范圍有限，在教學中降低要求，對內容進行適當刪減和簡化［4］。

此外，根據工程教育專業認證的要求，我們在教學內容的優化上具有與時俱進性。現有的某些精密與特種加工方法經濟等多方面效益較低，不具有實用性，但是未來會出現更多先進的精密與特種加工方法，從而保證教學內容的先進性，擴大學生的知識領域，提高工程教育認證水平。

3?課程網絡化教學改革

“精密與特種加工”作為機械設計制造及其自動化專業重要課程，是機械工程專業工程教育專業認證工作的重要組成部分。針對以往教學模式的單一化，進一步對課程的教學目標、教學內容、教學方式以及教學環節等進行了改進，基于“工程教育專業認證”的標準開展教學設計。

在教學方法和手段上，對“精密與特種加工”課程進行了教學改革，采取網絡化技術進行課程教學［5］。基于互聯網課程平臺，建立起“精密與特種加工”網絡學習資源，教師可在互聯網課程平臺內發布課程教學資料，如課件、課前課后測試習題、加工視頻等相關資料等，讓學生可以不限時間、不限地點進行學習，能夠加深學生對課程的認知與理解。

根據教學認知規律，將網絡教學分為課前、課中、課后，以任務驅動為導向、信息技術為依托，開展基于網絡課程平臺的各項教學活動。

（1）課前準備階段，由于“精密與特種加工”課程所學知識內容并非學生生活中所認知的常識，為了讓學生更好地理解，尤其是加強線上線下混合教學的效果。在課堂教學前一周通過網絡學習平臺布置課前學習知識點，并通過學生在線上網絡平臺的提問與留言了解學生的課前準備情況，以便在后續課中引導學生更加深入地進行學習。

（2）課中學習階段，首先，通過線上的課前導學闡明本次教學重點、難點，線下教學借以實際加工的案例來激起學生的學習熱情；其次，在網絡學習平臺中設置定點習題測試，強調當前教學重要知識點，實現線上教學互動，加強對學生知識掌握度的了解；最后，通過隨堂提問及單元測驗來評價所學成果。

（3）課后鞏固階段，通過線上結合實際加工類知識點討論與課后習題作業，達到能力拓展，幫助學生鞏固所學知識。課后師生一同評價教學成效，并借此激勵學生提升自主學習能力。

基于網絡教學平臺，建立在線開放課程資源，融合線上線下教學，整個教學過程圍繞課程主題，依托現代化信息技術，展開“課前準備、課上學習、課后鞏固”的教學活動。將本學科最新發展成果與教學模式及時引入教學活動中，充分發揮學生的自主學習能力，提升學生學習效果。

4?建立課程實踐性教學

多年教學表明，由于課程缺乏實踐課，導致學生學習中很難將理論與實踐相結合。并且傳統的特種加工實踐教學所學習的加工機床也跟不上時代的發展，所以針對這些問題，有必要建立依托于現代化加工機床的實踐性教學環節，具體如下：

（1）以工程教育專業認證為標準，培養學生的實踐能力，依托于專業和北京正天恒業數控技術有限公司合作的激光加工技術示范中心，給學生開展一系列現代化的激光加工綜合性實驗。實驗設備包括金屬激光切割機、三維雕刻機、激光打標機、激光焊接機等一系列激光設備。激光切割機所采用材料為各種厚度的金屬或者亞克力板材，通過CAD等繪圖軟件造型導入系統，配合專業軟件進行工藝參數設定，然后進行切割。實驗成本較低，保證了教學改革實施的持續性。讓學生自己動手實踐，了解激光加工的原理以及工藝路線，提高學生的動手能力以及創新能力。

（2）讓學生按照實際產品的加工要求，找出解決加工問題的方案，小組進行方案論證并進行實踐驗證，直至加工出符合要求的產品，并以加工實物作為平時成績依據。由學生對實驗方法進行設計并最終掌握，應用多種類型實驗并舉方式進行實踐教學，以此建立多元的實驗考核方法和教學模式，培養學生實踐能力和創新能力。

（3）在教學中注重強調培養學生自由發散思維，鼓勵學生大膽去想、細心去做。由老師提出實際加工過程中的問題，學生提供解決方案并論證、實施，并用加工實物來進行驗證。建立以教師為主導、學生為中心，實現以學生達到實踐為主的教學模式［6］（實踐教學相關設備及成果如下圖所示）。

圖1?激光金屬切割機??圖2?激光金屬切割實物

圖3?激光動態打標實物??圖4?激光三維內雕實物

5?創新增加課程綜合案例教學環節

在“精密與特種加工”課程中，最重要的目標之一是讓學生了解并掌握先進加工設備的原理以及工藝。所以針對工程教育專業認證的教學目標，增加了電火花加工、電化學加工、激光加工等綜合案例教學內容，緊密聯系最新的工業加工機床進行講授并輔以運用先進、直觀的加工視頻演示其設備的工作情況，從而讓學生更加深入了解加工原理，從而解決特種加工原理不易理解的問題，整體提升了教學效果，并且這種結合實際案例以及理論知識的學習進一步完善了課程教材體系。

6?結論

針對“精密與特種加工”課程中存在的一些不足，結合機械設計制造及其自動化專業的辦學特色以及工程教育認證規定的教學目標，進行了基于工程教育認證的教學改革和設計。

6.1?理論教學特色

（1）以機械專業工程教育認證為標準，以學生產出導向為培養目標，注重學生能力的培養，并結合專業培養特色，修訂“精密與特種加工”課程教學大綱，并對課程內容進行優化。

（2）采用多媒體，結合實際加工案例、加工視頻等多種教學手段，讓學生更容易理解加工原理。

（3）使用網絡教學平臺，開展“課前準備、課上學習、課后鞏固”的教學活動。

6.2?實踐教學特色

（1）以工程教育專業認證為標準，依托于專業和北京正天恒業數控技術有限公司合作的激光加工技術示范中心，給學生開展一系列現代化的激光加工綜合性實驗，進一步提高學生的專業能力。

（2）提出實際加工過程中的問題，讓學生提供解決方案并論證、實施，并用加工實物來進行驗證，以此促進學生實踐能力提高和創新能力的培養。

（3）建立以教師為主導、學生為中心，實現以學生達到實踐為主的教學模式。

通過以上教學改革，從課程教學大綱、教學內容、理論教學模式、實踐教學環節、課程案例環節等五個方面著手，顯著提高學生創新意識和專業實踐能力。以專業工程教育專業認證為基礎，進一步為企業培養應用型人才，也為同類本科院校在基于工程教育認證課程改革起到了一定的示范作用。

參考文獻：

［1］羅鳳蓮，卿志星.基于工程教育認證的“食品理化分析技術實驗”課程教學改革［J］.輕工技，2021，37（08）：117118.

［2］董紅亮，郭棟，付江華，等.面向工程教育認證的“汽車試驗技術”教學設計［J］.時代汽車，2021（21）：5354.

［3］戚曉利，汪永明，王孝義，等.基于工程教育認證體系的機械設計制造及其自動化專業人才培養方案研究［J］.安徽工業大學學報（社會科學版），2018，35（03）：8486.

［4］張瑞平.精密與特種加工技術課程的教學改革研究［J］.教育現代化，2017，4（32）：121122.

［5］朱艷春，王伯平，張延軍.“互換性與技術測量”精品課程創新建設與運用［J］.教育教學論壇，2019（41）：233235.

［6］楊海峰.“精密與特種加工”的強化實踐教學改革研究［J］.教育教學論壇，2012（19）：103104.

基金項目：安徽省傳統專業改造提升項目“機械設計制造及其自動化專業改造提升”（項目編號：2021zygzts039）；安徽省虛擬仿真實驗教學項目“數控加工虛擬仿真實驗教學項目”（項目編號：2021xnfzxm070）；安徽省基層教研室示范項目“機械設計制造及其自動化教研室”（項目編號：2018jyssf032）；巢湖學院校級質量工程項目“精密與特種加工”（項目編號：ch20yykc02）

*通訊作者：孫釗（1990—?），男，安徽巢湖人，碩士，講師，研究方向：汽車零部件關鍵技術研究。

作者簡介：王玉勤（1985—?），男，安徽舒城人，碩士，副教授，研究方向：機械系統測試與控制。