一體化全貫通式智能制造實訓課程設計新模式探索

摘 要 針對智能制造發展對人才培養的需求，分析目前智能制造實訓課程的現狀，構建一種一體化全貫通式智能制造實訓課程設計新模式。該模式以項目產品開發為紐帶，實現設計、仿真、制造、檢測、裝配等知識環節的一體化有機串聯，打通傳統實訓課程各知識領域的孤島壁壘，培養學生的自主學習能力、創新能力和實踐能力。

關鍵詞 智能制造；實訓課程；課程思政

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）19-0-03

0 引言

隨著德國“工業4.0”、《中國制造2025》、美國“工業互聯網+”等制造業提升計劃的提出，智能制造已經成為世界各國競相發展的先進制造模式。國內眾多高校陸續開設了智能制造相關專業或課程，進行智能制造專業人才培養，為社會的產業升級提供人才資源。黨的二十大報告提出，全面提高人才自主培養質量，著力造就拔尖創新人才[1]。這表明，不同于傳統的機械制造，智能制造對專業人才培養提出了全新的、更高層次的要求，即知識的掌握更加全面、技能的運用更加熟練、創新的意識更加濃厚。智能制造實訓課程是檢驗學生基礎知識掌握程度、培養解決實際工程問題能力的一項重要課程環節，也是高校教學改革的重點[2]。南京工程學院工業中心是學校重點建設的工程訓練和創新實踐基地，多年來積極應對時代發展變革、緊密聯系產業，對智能制造類實訓課程進行了教學改革與探索。

1 高校智能制造類實訓課程現狀

國內高校機械制造類實訓課程開設較早，已經積累了豐富的教學經驗。但由于智能制造概念的新穎性、交叉性，大部分高校開設智能制造類實訓課時間較短，有針對性的課程設置仍處于探索階段，主要沿襲機械類課程內容，以機械結構設計、加工工藝設計、數控編程等傳統課程為主，新興技術（如3D打印、數字孿生等）的傳授與應用實踐較少，限制了學生對新知識的探索，與現實制造業發展及未來崗位需求脫節。此外，知識傳授仍然沿用傳統“煙囪式”授課模式，各課程之間單獨授課，知識點之間存在壁壘無法串聯，形成知識孤島，沒有達到工程教育要求的系統性、科學性和工程化標準[3]，導致學生缺乏對智能制造整體流程的全面、清晰認知，創新意識與能力得不到有效訓練。同時，由于缺乏貫穿所有知識點的載體，學生對前期所學容易遺忘，大幅度降低了課程效率。

2 一體化全貫通式智能制造實訓課程設計

新模式

2.1 課程內容設計

智能制造實訓課程應突出智能制造領域特色，緊密結合新理論、新技術、新方法，突破傳統機械類實訓課程分散教學模式的局限性，將各知識點融會貫通，使學生在無縫銜接的課程學習中體會智能制造技術的先進性和系統性。基于長期探索實踐，提出一種一體化全貫通式智能制造實訓課程設計新模式，包括產品逆向建模、結構創新設計、模具設計、裝配工藝仿真、增材制造/計算機輔助數控加工、精度測量、模具裝配、注塑成型等多項課程環節，如表1所示。共計4周，涵蓋了設計、仿真、制造、檢測、裝配、注塑成型等智能制造全流程生產過程，兼顧理論學習與實踐操作。每個環節開始前，先由專業教師簡要布置本階段學習任務和目標，然后基于上一階段的產品成果，由學生自行探索本階段課程學習重難點，通過資料查閱、網絡搜索、師生問答等渠道學習、了解、消化所學知識，應用軟件工具進行實踐操作，充分驗證所學理論知識，達到“理論與實踐一體化教學”的效果。

2.2 教學方式改革

我國2022年發布的《工程教育認證標準》要求學生應具備選擇、使用現代工具解決復雜工程問題的能力，能夠在團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。這就要求在實訓教學過程中注意訓練學生的團隊合作和協同創新的能力[4]。傳統實訓課程采用大班授課，班級紀律、課堂管理效率得到保證，學生之間缺乏有效的交流與合作。同時，“填鴨式”教學模式無法有效提升學生學習的主動性，導致學生聽不進去、沉不下心、做不出來[5]。因此，教學過程中模擬實際工作場景，堅持以學生為課堂e4878f49a862a80b001ecd3e5f64291e主體的教學理念，構建“班級—項目團隊—個人”的三級實訓管理模式。

首先，課程開始時，由教師對班級整體進行研究前沿、基本理論、發展趨勢等知識點教學，使學生初步掌握該環節課程的基礎知識點。然后，建立項目團隊，規模5～6人，設置組長（類似于項目經理）整體負責，組內明確分工協作，協同完成項目任務。團隊成員目標一致，遇到問題，由小組商討解決，解決不了再請指導教師幫助。同時，將互動式討論課貫穿整個教學過程，針對項目實施過程中存在的關鍵問題確定討論主題，通過查閱資料、分組討論，上臺講演、提問答辯等環節，主動參與學習，激發學生的學習興趣，調動學習的積極性和主動性。最后，在每一課程環節輪流推舉一人作為組長，負責作業整理、答辯匯報、產品展示等工作，有效避免部分學生“渾水摸魚”“坐享其成”，同時方便教師清楚掌握每位學生的學習進度從而進行有針對性的教學。

2.3 考核方式創新

傳統考核方式主要包括在日常作業、最終結果答辯展示、課堂表現等方面[6]，在最后驗收環節通過各方面量化打分加權作為最終成績，雖然能夠反映學生總體學習過程，但是激勵效果不佳，無法在各個環節起到有效的督促和警示作用。本實訓課程持續時間較長，課程內容多，學生容易產生惰性、疲憊心理。因此，本課程在常用考核方式上進行多方位拓展，充分發揮監督引導作用。設置分階段考核，每個階段完成后組織各個團隊展示成果、進行答辯。同時設置團隊互評（表2），明確互評等級，組內討論投票，給每個成員打分，著重考查每個團隊內互評分數最低者，綜合考評不合格者不允許進入下一課程環節，返回修改直至重新答辯通過。同時，為了激發學生的主觀能動性與創造力，設置競賽環節，率先完成階段任務且質量較優、創新效果好的團隊，予以表彰獎勵，如允許使用3D打印機制作個人工藝品等。

2.4 思政元素挖掘

課程思政是高等院校落實立德樹人根本任務的重要舉措，著重解決“培養什么人、為誰培養人、怎樣培養人”的根本問題，是高校課程改革的重要組成部分。在智能制造實訓課中，需要從多個層面充分挖掘思政元素。通過團隊合作，培養交流溝通能力、團隊協作意識和工程思維；通過項目過程訓練培養認真、嚴謹、細致的工作作風，培育工匠精神與工程規范意識；通過創新設計競賽評比培養終身學習和勤于創新的意識，使學生認識到“創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭源泉，也是中華民族最鮮明的民族稟賦”。將思政教育融入實訓課程內容，使得課程思政不再僅僅停留在口頭教育上，更與學習實踐過程緊密結合，讓學生更容易接受。

3 教師隊伍多元化配置

教師作為課堂的引領者，其專業素養和知識水平很大程度上影響了學生對于知識的感悟、接受能力。高校教師大多為“學者型”教師，理論知識豐富，但是缺乏相應的工程實踐經驗。因此，可以通過加強校企合作，聘請校外企業專家作為兼職教師參與課程建設，從生產第一線角度出發向學生傳授智能制造領域的最新技術，鼓勵將企業課題或實際生產制造過程中的問題作為競賽題目，使學生提前認識到未來崗位對人才的實際需求，為職業生涯規劃打下基礎。

4 討論

目前，南京工程學院工業中心已經與康尼機電公司、南京工大數控公司、南高齒等大型智能制造企業開展合作辦學，累計開展實施一體化全貫通式智能制造實訓課程2年4個班級共計200余人次，教學效果和學生學習興趣較以往有明顯的提升。同時，也暴露出一些問題，如由于課時較為緊張，部分學生對軟硬件的掌握不到位，熟練度不高；部分企業兼職教師雖然擁有豐富的工程經驗，但在課堂教學管理、與學生溝通交流方面尚有待提升，課程團隊正針對這些問題制定完善的解決措施。總體來說，本文所提方法取得了令人滿意的效果，學生學習熱情和學習效果得到有效提升。據用人單位反饋，學校智能制造專業畢業生能夠很快地適應工作崗位需要，在項目團隊中很好地完成本職工作的同時協助他人，具有較強的創新意識。

5 結束語

智能制造已經成為世界范圍內的主流制造模式，其對人才的需求日益旺盛。傳統實訓課程教學模式已經不適用于智能制造人才培養。因此，本文構建一種一體化全貫通式智能制造實訓課程新模式，秉承“以學生為中心”，將設計、仿真、制造、檢測、裝配等生產制造流程融為一體，以實際產品研發為載體貫穿整體實訓課程，使學生對于智能制造有更全面、系統的認知與了解，并兼顧傳統基礎知識與新興技術理論，掌握軟硬件使用方法。同時，改革教學方式，通過“班級—項目團隊—個人”的三級模式，培養學生的團隊合作能力和創新能力。在考核方式上，加強階段考核，設置競賽評比，盡可能地調動學生的學習主動性。積極挖掘思政元素，通過企業專家兼職教學的方式擴充教師隊伍。雖然本課程研究的是智能制造類實訓課程教學新模式，但是其核心思想與改革創新方法同樣適用于自動化類、電子信息類、材料類等工科專業課程改革。

6 參考文獻

[1] 卓志.全面提高人才自主培養質量著力造就經濟學管理學拔尖創新人才[J].經濟學家，2022（11）：17-19.

[2] 劉金鋒，朱鈺萍，田桂中，等.面向智能制造的機械制造工藝裝備課程改革探討[J].教育現代化，2019，6（8）：46-48.

[3] 李慧瑩，李寧，吳健，等.面向智能制造的工程訓練課程教學環節設計研究[J].中國現代教育裝備，2023（13）：127-129，136.

[4] 王玨，巴志新，陳舒恬，等.工程教育認證視角下材料類本科專業工程倫理教育探討：以南京工程學院材料科學與工程專業為例[J].西部素質教育，2023，9（21）：97-101.

[5] 英起志.警惕“信息化填鴨式”教學[J].湖北開放職業學院學報，2023，36（11）：165-166，169.

[6] 劉金鋒，周宏根，李磊.面向船舶制造行業特色的機械制造工藝裝備設計課程改革探討[J].科技創新導報，2017，14（36）：224-225.

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.110

*項目來源：南京工程學院社科聯基金項目“新時代高校思想政治理論課教學評價體系優化研究”（編號：SKLB202313）；江蘇省高等教育質量保障與評價研究課題“‘大思政課’視域下高校思想政治理論課教學評價體系優化研究”（編號：2023-

C18）；南京工程學院高層次引進人才科研啟動基金項目“基于多源數據的智能工藝設計方法研究”（YKJ202128）；江蘇省

高等學校基礎科學（自然科學）研究項目“多源數據驅動的數控工藝自適應設計機制研究”（23KJB460017）。

作者簡介：徐昌鴻，高級工程師；李轉，助理研究員；卞榮，南京工程學院工程訓練中心、應用技術學院智能制造系系主任，副教授。