智能制造裝備技術課程教學探索與實踐

摘 "要：智能制造裝備作為先進制造技術、信息技術與智能技術融合的產物，正成為推動傳統制造業向智能化轉型升級的關鍵。眾多高校已將其納入智能制造工程專業的核心課程體系。該文在分析該課程建設現狀以及存在問題的基礎上，提出以智能制造產線項目任務為導向的課程建設新思路，并從課程教學內容的優化、實踐平臺的建設和思政元素的整合等方面進行改革探索，培養學生解決復雜工程問題的能力，以適應智能制造領域的快速發展。

關鍵詞：智能制造；機械制造裝備；教學改革；課程思政；課程實踐

中圖分類號：G642 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-000X（2025）10-0119-04

Abstract： Intelligent manufacturing equipment， as the fruit of the integration of advanced manufacturing technology， information technology， and intelligent technology， is becoming the key to promoting the transformation and upgrading of the traditional manufacturing industry towards intelligent manufacturing. Many colleges and universities have incorporated it into the core curriculum system of intelligent manufacturing engineering. Based on the analysis of the current situation and existing problems of the course construction， this paper proposes a new idea of course construction oriented towards the project tasks of intelligent manufacturing production lines. Reform and exploration are carried out from the aspects of optimization of course teaching content， construction of practice platform and integration of ideological and political elements， so as to cultivate students'ability to solve complex engineering problems to adapt to the rapid development of intelligent manufacturing field.

Keywords： intelligent manufacturing; machinery manufacturing equipment; teaching reform; curriculum ideology and politics; course practice

智能制造正成為中國制造業轉型升級的核心途徑，是實現制造強國戰略的關鍵。當前，智能制造裝備正逐漸取代傳統制造裝備，成為制造業發展的新趨勢和智能制造系統的核心單元。智能制造裝備是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成與深度融合，涵蓋了高檔數控機床、智能機器人、智能制造單元和智能生產線等。相較于傳統制造裝備，智能制造裝備擁有自感知、自適應、自診斷和自決策等智能化特征，能夠有效提高工業生產的質量與效率，并降低能源與資源的消耗。當前我國正處于產業升級轉型的關鍵時期，智能制造裝備在航空、航天、汽車和能源等關鍵制造領域的需求日益迫切。它們不僅是提高生產效率的工具，更是推動中國制造業向高端邁進的重要保障。

智能制造裝備技術課程主要是面向智能制造工程專業新開設的一門專業課，是在傳統機械制造裝備設計課程的基礎上，整合了前沿智能裝備技術而發展起來的。該課程具有廣泛的知識覆蓋、深度的技術交叉和較強的實踐性等特點，對培養智能制造領域的復合型工程技術人才具有重要作用。盡管智能制造裝備技術被眾多高校視為智能制造工程專業的核心課程，但作為一門新設課程，其課程建設進展相對緩慢，缺乏標準化教材的問題尤為突出。一些高校仍沿用機械制造裝備設計教學內容，導致教授的理論知識與智能制造的產業需求存在較大脫節。鑒于此，文章在分析課程建設現狀及存在問題的基礎上，提出了一種基于項目任務驅動教學的智能制造裝備技術課程建設新思路，從課程教學內容的更新、實踐教學平臺的構建及思政育人的融入方面進行改革探索，旨在提升學生解決智能制造工程領域復雜工程問題的能力。

一 "課程現狀分析

（一） "教學內容亟需更新，智能技術知識匱乏

智能制造裝備是裝備先進制造技術與人工智能制造的深度融合。與傳統的數控裝備不同，智能制造裝備不僅是精密、復雜的機電一體化系統，還需要具有感知、分析、推理、決策和控制等功能，才能適應不同制造領域的多樣化需求。近年來由于智能制造工程專業的快速發展，很多核心課程的配套教材建設并沒有跟上。有些高校在講授智能制造裝備技術課程時仍沿用機械制造裝備設計的教學內容，側重于傳統的機床設計、夾具設計、工業機器人設計、物流系統設計、機械加工生產線的設計，強調機械制造裝備設計的基本理論和方法[1-2]。這些教學內容對于智能制造工程專業的學生來說，顯然不足以覆蓋智能制造技術的教學需求，尤其是對于高檔數控裝備、工業機器人柔性制造單元、智能制造生產線等關鍵智能裝備的設計與制造技術缺乏深入探討。以高檔數控機床為例，其作為智能制造裝備的典型代表，不僅要求具備高性能的數控功能，還需集成智能傳感技術以實現對加工環境的自主感知，并通過機器學習、大數據技術實現故障自診斷和智能決策支持，這些智能化特性在現有教學內容中往往被忽視。

（二） "教學方法陳舊，理論與實踐脫節

隨著OBE（Outcome-Based Education）理念的推廣與高等教育改革的不斷深化[3-4]，學時的壓縮與實踐教學需求的增長之間的矛盾日益凸顯。現有的教學方法已難以滿足新工科人才理論與實踐并重的培養要求[5]。一方面，在講授智能制造裝備相關課程時，傳統的灌輸式教學方法已不再適用，難以充分調動學生學習的積極性。例如，在講授機床設計章節時，若依舊依賴PPT講授，不僅使教學過程顯得沉悶，而且使得本就抽象的機床設計理論更加難以理解，難以達到預期的教學效果。另一方面，缺乏必要的課內實驗和實踐環節，不利于理論知識的深入理解和應用。智能制造裝備技術課程與實踐緊密相連，其學習應落實于智能制造裝備或生產線的設計與制造工程應用中。尤其是在智能制造生產線的總體設計上，學生需通過到企業現場參觀和考察，才能更好地理解和掌握智能制造生產線的基本組成、關鍵裝備選型、技術經濟性等。然而，目前該課程缺乏有效的課內實驗與實踐環節，導致理論與實踐相脫節，不利于培養具有工程意識和創新實踐能力的人才。

（三） "課程思政元素欠缺，需要與時俱進

隨著智能制造工程專業在國內眾多高校中的廣泛設立，對于一些核心課程的思政建設卻顯得相對滯后。我國在高端裝備制造領域取得的顯著成就，如眾多大國重器的研制，蘊含了豐富的思政教育資源。智能制造裝備技術的數字化、網絡化、智能化發展，不僅體現了技術進步，也反映了馬克思辯證唯物主義哲學觀點的現實意義[6]，而智能制造領域層出不窮的技術進展體現了銳意進取的創新精神和精益求精的工匠精神[7]。在設計智能制造裝備和生產線時要考慮的問題不再是單一的制造問題，還涉及制造與環境和社會之間的相互影響[8]。因此，在智能制造裝備技術課程的教學中，不能僅重視知識的傳授，而忽視價值的塑造。通過結合智能制造裝備的發展歷程和技術進步，深入分析我國在智能制造裝備領域面臨的挑戰，以及典型的工程案例，構建符合新時代發展需求的課程思政育人元素。這不僅有助于學生理解智能制造的復雜性和系統性，而且能夠激發他們的社會責任感和職業道德，為我國制造業的轉型升級培養出既具備專業技能又具備良好價值觀的人才。

二 "課程教學改革探索

（一） "設計面向智能制造產線應用的教學內容

智能制造作為制造業轉型升級的關鍵方向，對工程技術人才提出了新的要求。人力資源社會保障部聯合工業和信息化部在2021年共同頒布了《人工智能工程技術人員國家職業技術技能標準》（以下簡稱《標準》），明確了智能制造工程技術人才的職業方向，包括智能制造系統架構構建、智能裝備與產線開發、智能裝備與產線應用、智能生產管控、裝備與產線智能運維等五個領域。《標準》的出臺，為智能制造工程專業教育提供了明確的指導和依據[9]。根據《標準》的職業要求，智能制造工程專業的學生不僅要掌握智能制造裝備的基本原理、關鍵技術，還要學會如何將理論知識應用于實際的智能制造產線開發與應用中。為此，我們積極推廣“任務驅動項目導向教學法”，在課程設計中引入面向智能制造產線應用的教學內容（表1）。課程開始時，提出四個項目式設計任務，要求學生3～5人自由組隊，針對特定工業產品，在滿足加工質量、經濟性、場地規模和功能要求等約束條件下，設計開發智能制造生產線或柔性制造單元。隨著課程的深入，學生在教師的指導下，通過查找資料、調研，完成方案論證分析、總體方案設計、關鍵裝備選型和生產管理系統設計等環節。課程最后，學生需撰寫產線設計說明書和競標書，并通過PPT答辯、組內研討、項目競標和教師點評等方式，加深對智能制造產線和關鍵裝備的理解和認識。

（二） "搭建產教融合的課程實踐教學平臺

實驗和實踐教學是增強理論知識學習效果與提升學生創新實踐能力的重要環節。江蘇大學充分發揮綜合性大學的多學科優勢、學科行業特色的產學研合作優勢和長三角地區的辦學區域優勢，將校企產教融合、學科交叉融合作為人才培養的重點，構建了新工科新農科交匯融入、高端裝備制造龍頭企業融入、特色優勢學科專業融入的“三融入”課程育人理念。與徐工集團、北京精雕、新松機器人和國機集團等合作企業簽署戰略合作協議，共建智能制造裝備技術的課程體系、雙師隊伍和實踐基地。此外，依托人工智能與智能制造現代產業學院，校企共同構建融合了人工智能、大數據、機器視覺等新一代信息技術與機器人、3D打印、高檔數控機床、智能傳感器和三坐標測量機等高端制造裝備的智能制造中心實驗室。在智能制造裝備技術課程中專門開設4個課內實驗，并在后續課程中開設了智能制造產線（系統）項目實踐課程。通過這種“做中學”的產教融合實踐教學平臺，統籌兼顧課程要素和生產要素，將產業元素有機融入課程教學中。

（三） "推進建設課程思政元素案例庫

課程思政教育是工程專業認證中達成培養目標的一個重要途徑。江蘇大學智能制造工程專業緊緊圍繞立德樹人中心思想，在課程思政元素選擇方面設計了一條主線：“對標國外裝備找差距，聚焦大國重器樹信心”，這條主線貫穿于智能裝備制造、控制、集成設計與實踐等環節[10]。本課程的部分教學內容、思政元素和育人效果見表2。例如：在緒論課中植入專業導向、價值引領、家國情懷等意識形態，通過介紹徐工集團高端工程機械裝備取得的成就，引導學生從專業視角樹立起攻堅克難的決心、科技報國的信念；同時，又舉例我國在數控裝備領域的關鍵材料、核心零部件嚴重依賴進口的情況，表明我國在建設制造強國過程中還有很多“卡脖子”問題需要解決，從而激發學生樹立制造強國、科技興邦的家國情懷與使命感。此外，在課程結束后還會要求教師通過調查問卷的形式及時總結和分析課程思政的育人效果，根據教學反饋情況持續改進，在課程教學內容中融入新的思政元素，不斷完善智能制造裝備技術課程的思政育人案例庫。通過這種方式，不僅提升了學生的專業知識和技能，還培養了他們的社會責任感和職業道德，為我國制造業的轉型升級培養出既具備專業技能又具備良好價值觀的人才。

三 "課程教學改革成效

自2021年起，江蘇大學智能制造工程專業組建了智能制造裝備技術課程教學團隊，在本專業2020級、2021級、2022級持續開展了基于項目式的課程教學實踐，取得了明顯成效。相比于傳統的課堂講授智能制造裝備相關知識與技能的教學方式，“任務驅動項目導向教學法”增加了智能制造生產線的方案設計、論證分析、裝備選型和建模仿真等知識和技能的學習，并通過與北京精雕、新松機器人等產教融合合作企業開設了4個課程實驗，包括智能制造生產線運維實驗、協作機器人綜合實驗、機器視覺分撿實驗、智能制造單元運動控制實驗，通過這些實驗使學生對典型的智能制造生產線及其關鍵裝備有了更為深入的理解。在教學實施過程中，每組學生通過調研文獻資料、組內研討、分組答辯、撰寫設計說明書和競標書等方式，能夠積極主動地完成項目設計任務，實現了課程知識和技能的綜合應用，培養了學生分析和解決復雜工程技術問題的能力，提升了團隊合作等職業素養。2020—2022年，通過深化產教融合和以賽促練，本專業學生在各類國家級競賽中屢獲佳績，包括國際大學生智能農業裝備創新大賽特等獎、中國高校智能機器人創意大賽一等獎、全國三維數字化創新設計大賽一等獎、中國機器人及人工智能大賽全國總決賽二等獎等，獲獎人數超過30人次，并成功獲批省級大學生創新創業訓練項目20余項。此外，通過教學質量評價和問卷調查，學生對本課程的教學效果總體評價滿意度達到97%以上，超過93%的學生認為通過本課程的學習使其獨立思考和解決問題的能力得到了提升。

四 "結束語

智能制造裝備技術課程作為智能制造工程專業的核心課程，對于塑造學生的專業技術能力和綜合素質發揮著重要作用。本文以江蘇大學的智能制造裝備技術課程建設為例，將課程體系的教學內容進行了優化與調整，探索了以智能制造產線項目任務為導向的教學模式，并充分利用學校的多學科背景、產學研合作優勢以及長三角地區的辦學地理優勢，構建了面向產教融合的課程實驗與實踐教學平臺，最后通過建立課程思政元素案例庫，設計了一條貫穿于智能裝備制造、控制、集成設計與實踐等環節的思政育人主線，以實現價值引領與知識傳授的有機結合。經過一系列的教學改革與實踐，智能制造裝備技術課程取得了明顯成效，不僅加深了學生對專業知識的理解與應用，而且有效地落實了立德樹人的根本教育目標。

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