智能制造视角下机械类专业试验教学改革策略研究.pdf

造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月 轻工人才轻工人才227摘要：随着新一代信息技术的发展，包括人工智能、5G、工业互联网等在内的新一代信息技术不断突破，制造模式向智能化、数字化、网络化、绿色化，智能化制造的兴起，需要更多的机械专业人才。文章以机械类专业试验课程为研究对象，阐述了智能制造对机械类人才的新要求，分析了机械类专业试验教学现存问题，并提出了有效的改革策略，从重构专业人才培养方案、组建高水平试验教师团队、开发试验教学应用平台、创新设计试验教学环节、优化试验考核评价方式等方面对试验教学进行改革，以期为相关人员提供参考与借鉴。关键词：智能制造；机械类专业；试验教学分类号：G712；TH164随着科技的快速发展和智能制造时代的到来，传统的机械制造方式已经无法满足现代社会的需求。智能制造，作为一种全新的制造模式，已经在全球范围内得到了广泛的认可和应用。与此同时，智能制造对机械类专业的教育也提出了新的要求和挑战。试验教学作为机械类专业教学的重要组成部分，其改革和优化对提升教学质量，培养符合时代要求的高素质人才具有重要意义1。1 智能制造对机械类人才的新要求1.1 专业技术能力如今的智能制造不再只关注传统的机械加工和装配技能，而是更加注重数字化、网络化、自动化等高级技术的应用能力。比如，从事智能制造行业的人才需要具备良好的数字化设计和制造能力，能有效利用计算机数控技术和三维设计软件进行产品设计和制造。此外，智能装备的运行维护和管理也对人才的专业技术能力提出了更高要求。1.2 知识结构和理论水平由于智能制造的复杂性，机械类人才需要具备跨学科的知识结构，包括信息技术、物联网技术、自动控制技术、机械工程等多个领域的知识。如果从业人员对这些领域的知识了解不足，他们很难适应智能制造行业的进步与发展。同时，人才需要具备较高的理论水平，能够很好地理解并运用相关领域的先进理论，以解决实际生产中的具体问题。1.3 创新能力和实践能力智能制造是一个不断发展的领域，对人才的创新意识与创新能力也提出了更高要求。面对具体问题，从业人员应及时提出针对性的解决方案，以适应产业可持续发展需求。总结来看，机械类专业人才既需要具备较强的理论研究能力，也需要具备良好的实践操作能力，不仅要能在试验室进行科学研究，也要能在生产线上解决实际问题。1.4 综合素质综合素质包括良好的职业操守、较强的沟通和协作能力、国际视野等。随着全球化和信息化的深入发展，机械制造业的合作和竞争也日益国际化。为此，人才需要具备国际视野，熟悉和理解国际规则。同时，人才还需要具备良好的沟通和协作能力，能够有效地与团队成员、合作伙伴甚至竞争对手进行沟通和协作2。2 机械类专业试验教学的现存问题2.1 教学内容枯燥尽管理论教学是必要的，但过多的理论教学往往会导致学生对课程的兴趣下降，从而影响他们的学习效果。具体来说，一些机械类专业的试验教学内容常常过于注重理论的介绍，而忽视了实际操作的训练，使学生在专业学习方面感到压力重重，在实际操作中显得力不从心。2.2 教学方法单一许多教师在教学过程中，仅仅依靠传统的讲授方智能制造视角下机械类专业试验教学改革策略研究孙天智扬州工业职业技术学院，江苏 扬州 225000作者简介：孙天智，男，硕士，助教，研究方向为机械工学、机械工程大类。文章编号：2096-3092（2024）02-0227-03 轻工人才 轻工人才 2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料228式，而忽视了现代化的教学手段，如互动性强的试验演示、模拟试验等，这种情况使学生在理解和掌握知识方面受到了限制，从而影响了他们的学习效果。在一定程度上，这种单一的教学方法也体现了教学理念的落后性。2.3 评价方式落后即便在试验教学中，许多学校仍然过于重视理论考试，而忽视了学生实践能力与综合素质的考核与评价。比如，一些学校在设定试验教学考核标准时，过于强调试验报告的撰写，而忽视了学生的操作技能，这不仅限制了学生实践能力提升，而且也削弱了试验教学的实效性3。3 智能制造视角下机械类专业试验教学的改革策略3.1 重构专业人才培养方案通过分析当前我国智能制造业的发展状况以及未来的发展趋势，实地调研企业对智能制造人才的需求，能帮助教师更准确地定位人才培养目标，从而高效率进行人才的选拔和培养。一旦确定了人才培养目标，高职可以根据目标制定适合本校学生的人才培养方案，考虑他们的学习能力、兴趣爱好和发展需求等因素，以确保人才培养方案的针对性和实用性。在重构机械类专业人才培养方案的过程中，以下问题应引起特别注意：（1）人才培养方案能否在提升学生技术能力的同时有效培养他们的非技术能力。众所周知，优秀的技术型人才，除了具备扎实的技术基础和技术能力外，还需要具备良好的沟通能力、团队合作能力和创新能力等非技术能力。（2）基础课程能否满足学生长期发展的需求。好的基础课程不仅能帮助学生掌握基础知识，还能激发他们的学习兴趣，培养他们良好的学习习惯，提升学生自主学习和终身学习的能力。（3）试验教学内容能否以强化学生专业知识为主，同时引导他们自主学习更多的交叉学科知识；试验教学内容的综合性能否满足智能制造相关产业的需求。机械类专业试验教学内容不仅需要涵盖智能制造的基本技术，而且还要包括智能制造相关的其他领域，如大数据、人工智能、物联网等领域的知识与技能。（4）机械类专业试验教学内容应该包括基础性试验和综合性试验两种。基础性试验主要是帮助学生掌握基础知识和基础技能，而综合性试验则是让学生通过实践，将所学的多领域知识和技能综合运用起来解决实际问题4。3.2 组建高水平试验教师团队在智能制造的背景下，教师不仅需要具备扎实的机械智能制造基础理论知识，还要熟悉前沿的智能制造技术和设备，能敏锐捕捉到行业的变化和新发展，从而及时更新教学内容和方法，引导学生提前布局未来，把握行业发展的机会。高职应定期举行教师培训，鼓励教师参加行业研讨会，使他们积极了解最新的智能制造技术和行业发展趋势，以便帮助教师们保持敏感的行业洞察力和强烈的自我提升意识。研究发现，部分高职院校的试验课程是由学校内部的教师负责，他们熟知试验课程的内容，拥有丰富的教学经验，然而，随着科技的飞速发展，尤其是智能制造技术日新月异的进步，这些教师的知识与能力结构可能会和企业实际需求之间产生差距。在智能制造背景下，如何才能有效地传递和教授当前最新的智能制造知识给学生，使他们能够更好地适应当前科技发展趋势，是很多高职院校和广大教师较为关注的问题。为了积极应对此类问题，高职可以尝试通过引入企业核心技术人员的方式组建一支校企合作的专兼职专业教师团队，一方面有利于教师在课堂上直接将行业或企业最新的技术动态传递给学生，从而激发他们对未来可能从事行业的了解兴趣和学习热情；另一方面，企业“师傅”的加入在一定程度上能提高学生的实战性，通过实践让学生熟练掌握试验操作技能，对学生未来发展大有裨益。3.3 开发试验教学应用平台试验教学应用平台不仅有助于激发学生的创新思维和实践能力，还有助于提升他们解决实际问题的能力。通常情况下，试验教学应用平台应分为线上和线下两个部分。线上部分主要包括试验教学资源库、试验操作模拟教学、试验数据分析和处理等模块。其中，试验教学资源库包含各类试验教材、试验指导书、试验设备操作手册、试验报告模板等多媒体教学资源，为学生提供全面丰富的试验学习材料；试验操作模拟教学模块可以让学生在实际操作前，先通过模拟软件进行试验操作，有助于他们更好地理解和掌握试验操作步骤和方法，降低试验失败的可能性；试验数据分析和处理模块能让学生在完成试验后自行进行数据处理和分造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月 轻工人才轻工人才229析，以培养他们的数据处理能力和独立思考能力。线下部分主要包括试验设备和试验场地两个方面。先进的试验设备是机械类专业开展试验教学的基础。除了常规的试验设备外，高职应引进和智能制造相关的多样化设备，如机器人、3D 打印机、CNC 数控机床等，让学生在试验中接触和掌握智能制造技术。除此之外，试验场地的设计也应考虑智能制造的需求，如设立机器人试验室、3D 打印试验室等，为学生提供良好的试验环境和实践场所。试验教学应用平台的开发和运用，有利于学生在真实或模拟的工业环境中进行实践操作，掌握和运用智能制造的理论和技术，提高他们的创新能力和实践能力。同时，由于试验教学涉及各式各样的实际操作，试验教学应用平台能进一步拉近理论与实践的距离，从而激发学生的学习兴趣，提升他们的学习效果，让试验教学事半功倍。3.4 创新设计试验教学环节在智能制造的新时代背景下，机械制造开始涉及更丰富、更复杂的元素，包括但不限于智能科技、创新思考、跨学科协作以及团队合作等。正因如此，高职在开展试验教学的过程中需要积极引入创新元素，让学生有机会在实践中亲身感受并掌握复杂而富有挑战性的知识与技能。为了达成这个目标，教师可以运用以项目为导向的教学模式来引领试验教学。以机械设计专业为例，教师可以让学生以小组为单位开展诸如“校园环境友好型智能单车的设计和制造”等创新性实验，通过层层递进的方法，让学生们对典型的机制和创新产品有了更多了解。这种方式可以充分调动学生们对实践活动的兴趣，同时也可以训练他们的分析和解决问题的能力，提高他们实际解决问题的能力，这对于学生未来的职业生涯发展是有益的。教师还可以建立一种跨学科的合作机制，鼓励并支持机械类专业的学生与其他专业的同学精诚合作，沟通交流，通过一起开展试验解决问题，使不同专业的学生有机会相互学习，这是培养他们团队协作精神和跨学科思维能力的有效途径。以“校园环保智能自行车设计与制作”项目为例，除了机械类专业的学生之外，动画专业、环境艺术设计专业、大数据专业、人工智能专业等相关专业的学生都能参与这一项目，通过分组竞赛的方式充分调动学生们参与项目的积极性，他们设计的方案可以在全校范围内展览与宣传，从而增强学生的自豪感与成功感。3.5 优化试验考核评价方式通常情况下，机械类专业试验包括基础型、综合型、创新型三个种类，高职应适当调整这三种试验考核评价的占比。其中，基础测试和测试占五成，综合测试占三成，创新测试占两成。其中，基本类型的测试考试内容包括出勤率（10%）、操作过程（20%）和测试结果分析（20%）。考勤成绩是用来评定学生的出勤情况的，而操作过程成绩则是用来对学生的操作的正确性、参与程度、团队合作程度等进行评定的，而试验结果的分析测试则更注重学生对试验资料的正确分析与整理，以及独立的思维能力的培养等。综合性实验测验的目的在于检验学生所掌握的知识的综合应用能力。考核指标为出勤率 10%，操作流程 10%，考核结果分析 10%。针对不同学习水平的学生，在综合性实验测试中，采取了“平均分数”的方式，使学生更多地关注实验项目；创新实验评分占总分的 20%，主要内容为参与性得分 5%，创新操作 10%，测试结果分析5%。这样能激发学生们的积极性，使他们能够主动地运用自己所学到的知识，并将其与相应的训练相结合，提出自己独到的见解，并以某种结果进行展示，从而使学生能够得到创新得分，这是培养学生创新意识与创新能力的有效途径。4 结束语综上所述，试验教学与理论教学二者不可分割，相辅相成。教师应立足智能制造背景，配合多元化的教学手段与综合考核评价方式，通过层层递进的方式让学生逐步掌握机械类专业的知识与技能，同时激发他们的创新潜能，为智能制造行业培养越来越多现代化机械类专业人才，促进智能制造行业长远发展。参考文献1 刘元建.高职院校机械设计制造类专业教学空间设计研究D.济南:山东建筑大学,2023.2 王家宝.基于WebGL的参数化课件开发与教学模式设计D.贵阳:贵州师范大学,2023.3 王保建,李兵,王忠睿,等.多功能机械系统故障综合模拟试验台开发及教学应用J.中国现代教育装备,2022(11):46-49.4 吴丹美.高校机械类专业数控实践教学改革研究:以广东海洋大学为例J.造纸装备及材料,2022,51(1):253-255.