“先进制造技术专论”工程硕士专业学位研究生课程教学改革的探索

李琼砚 路敦民

（北京林业大学工学院，北京 100083）

先进制造技术将先进的信息技术、自动化技术和先进的管理科学应用于制造业中，形成一个完整的集成系统性技术。它涉及产品的整个生命周期，从产品设计、工艺设计、加工制造到生产管理等各方面的内容。因此，它是集合多学科成果形成的新型交叉学科，是多种科学及方法的整合，具有精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化等特点［1］。

“先进制造技术专论”课程是一门动态发展的课程。由于先进制造技术本身是在针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术逐渐形成、不断发展的新技术，因而其内涵不是绝对和一成不变的。具体反映在不同的时期，先进制造技术有其自身阶段性；反映在不同的应用领域，先进制造技术有其自身侧重发展的目标和内容［2］。随着新科技、新理念的不断出现，“先进制造技术专论”课程的内容会不断更新、充实和发展，因此本课程更加强调内容的先进性和前沿性。作为工程硕士专业学位研究生课程，这门课程与本科生阶段所学的课程必须有所区别，因此工程硕士专业学位研究生阶段开设的“先进制造技术专论”必须针对工程硕士专业学位研究生的知识特点，对本课程的教学体系进行改革。

一、教学内容的整合

针对先进制造技术的先进性、前沿性、国际化及动态发展的特点，从培养工程硕士专业学位研究生科研、创新和实践能力出发，笔者将“先进制造技术专论”课程的教学内容整合为基础篇、专题篇和实践篇3部分，见图1。基础篇的内容是本课程的经典内容，主要包括先进设计技术、先进制造工艺和先进制造系统。主讲教师对课程的整个知识体系内容进行全面讲解，使学生对先进制造技术所涉及的研究内容有一个全面系统的理解，目的是让学生对本课程内容从横向层面上有一个初步了解。专题篇的内容是当前先进制造技术研究的热点，代表当前最先进的制造技术和发展动态，其中图1中列出了具有代表性的8个专题，目的是让学生对先进制造技术从纵向层面上有较深刻的理解。实践篇是根据实验室的设备状况，从硬件和软件2个方面为学生提供实践的机会。软件层面上的实践是让学生掌握Delcam（CopyCAD，PowerInspect，PowerMill）和MasterCAM软件的基本功能和操作技术；硬件层面上的实践包括三维测量及快速成型加工、特种加工以及加工中心实验内容。通过实践教学加深学生对先进制造技术的直观印象与了解，提高学生先进制造技术的实践能力。

图1 “先进制造技术专论”课程的教学内容

二、师资队伍的建设

先进制造技术是一种动态技术，它需要不断吸收其他学科的新技术以确保其先进性。因此，“先进制造技术专论”课程是一门动态的课程，其教学内容与重点会随着相关支撑技术的进步而发展。有些高校开设的“先进制造技术专论”课程的教学内容还有许多是10年甚至是20年前的技术，致使学生学到的知识不先进，与目前科学技术发展的前沿脱节。笔者认为导致这一现象的原因是有些高校的“先进制造技术专论”课程教师既没有从事过先进制造技术的科学研究，又没有与相关企业开展过科研合作，自己对先进制造技术方面的知识掌握程度一知半解，这是其教学效果差的主要原因。在以往的课程教学中，多数情况是一名主讲教师完成整个课程的教学工作，即使该主讲教师是从事先进制造技术研究的，但其研究领域或研究方向也具有一定的局限性。

因此，为了使学生在更深层次上掌握本门课程中每一个专题研究的先进性和前沿性，笔者聘请若干相关专业的教师以讲座的形式给学生作专题报告，所讲内容基本就是教师的研究领域，这样本课程的教学工作就不是由一名主讲教师完成，而是由一个教师团队完成。他们可以结合自己的科研经历和科研项目介绍与课程内容相关的知识。比如有些教师是专门从事纳米研究的，并主持国家自然科学基金等多个科研项目，聘请该教师结合自己的科研项目来给学生作纳米加工技术的讲座，教师通过理论联系实际的演讲，使学生既学到知识、开阔了视野，又领略了大师的风采，让学生的学习热情高涨，提高了与教师讨论问题的积极性，取得了非常好的教学效果。教学实践表明，当教师在结合自己的亲身经历介绍课程的相关技术和理论时，学生容易产生身临其境的感觉，不仅容易接受所学到的知识，还会留下深刻的印象，取得良好的教学效果。

三、教学方法的改革

根据教学内容的不同，笔者采用传统教学方法、项目导向式教学方法、讨论式教学方法相结合的教学方式，并对部分教学内容采用双语式教学。基础篇的教学以传统教学方法为主，实践篇则采用项目导向式教学方法，专题篇采用讨论式教学和双语教学方法。

基础篇内容较多、信息量大，是对本课程整个知识体系的完整介绍，所以不适于采用项目式和讨论式教学方法，而应采用以讲授为主的多媒体教学方法。

实践篇涉及的先进制造实验室的设备都是单套设备，在以往的教学过程中采用示范性实验教学方法，使学生印象不深。为提高教学质量，笔者采用项目式教学方法开展教学活动，并将实践教学内容整合成如下3个项目。项目1：利用CAD软件设计一个零件，使用MasterCAM进行加工路径规划和加工仿真，生成可加工的后处理文件（G代码），然后在加工中心用数控机床将零件加工出来。项目2：使用三坐标测量仪对现有的零件进行三维扫描，应用反求工程软件对扫描结果数据进行处理、建模，生成STL文件，然后应用快速成型软件，生成后处理文件，最后利用快速成型机加工出三维实体模型。项目3：任选一种特种加工方法，经过学生实际操作，加工出一个简单的零件。对于每一个项目，教师都要先做演示性实验，然后要求学生以组为单位亲自完成每个项目的实验，同时实验室在规定的期限内，对每位学生全天开放，学生根据自己的时间安排完成实验项目。

在专题篇中，首先教师作专题报告，其次学生就本专题中感兴趣的内容进行提问，最后教师针对学生提出的问题组织学生进行讨论。通过这种方式的教学，使得学生的学习兴趣高涨、课堂气氛活跃，教学实践证明取得了良好的教学效果。

由于世界范围内先进制造技术的不断发展和更新，“先进制造技术专论”课程内容具有动态、开放和国际化的特点。因此，在教学中采用双语模式的教学，可使学生掌握大量有关先进制造技术方面的英文术语和知识，并有利于学生查阅英文参考资料、跟踪先进制造技术发展的最新动态［3］。工程硕士专业学位研究生相对于本科生来说，具有更好的英语语言基础，为本课程的双语教学的实行提供了良好的条件。根据本课程课时的安排，如果全部内容都采用双语教学，会影响教学的进度，不仅不能很好地完成教学大纲规定的教学内容，而且还会由于某些章节理论深度的限制，使得学生不能很好地理解课程的教学内容，从而也会影响教学质量。因此，笔者认为本课程应实行部分内容的双语教学，基础篇和实践篇的教学采用母语教学，专题篇的教学采用双语教学。开展专题篇教学的教师多在国外期刊发表过英语学术论文，并多次参加过国际学术会议，具有良好的英语教学能力。另外，专题篇的教学内容具有前沿性和国际化的特点，比较适于作为双语教学的内容。多年的教学实践表明，学生普遍反映良好，大大提高了学生的专业英语水平，为工程硕士专业学位研究生参加国际学术交流会议奠定了专业英语基础。

四、考核方式的改革

课程考核方式在很大程度上是学生学习方向和学习动力的指挥棒。多数高校在“先进制造技术专论”课程的考核方式上仍采用考卷式的考核方法。这种方法在一定程度上可以反映学生对先进制造技术相关概念和理论的了解与掌握程度，但是不能反映出学生运用先进制造技术知识分析和解决具体问题的能力，不利于调动学生的学习积极性［4］。而成绩评定是工程硕士专业学位研究生教学过程中一个重要的教学环节，是检验教师教学效果的重要手段。因此，笔者认为工程硕士专业学位研究生课程考核方式的改革，应使考核方式灵活多样，考核的重点是考核学生对专业知识的领悟能力和应用能力，考核的内容包括以下4部分：书面论文、英文翻译、专题演讲和实验项目。

书面论文：要求学生结合自己的研究方向，写1篇和先进制造技术相关的科技论文。主要考核学生对本课程知识的理解与运用先进制造技术分析和解决具体问题的能力。

英文翻译：要求将学生所写论文翻译成英文，考核学生的学术论文的英文写作水平以及对课程中的专业英语词汇的掌握情况。

专题演讲：在课程教授过程中大部分学生已经确定了研究方向，已经进入实质性的研究阶段，并取得了初步的实验研究成果。因此，教师针对这种情况，让学生结合本课程的研究内容，在课堂上对前期的研究工作作专题演讲，目的是考察学生的交流能力。

实验项目：考核学生实际动手和解决实际问题的能力。教师通过抽签的方式，决定学生需要考核的实验项目，并根据学生完成实验项目的情况给出学生的成绩。这主要是考察学生运用CAD／CAM软件的能力和动手操作的能力。

教学实践表明，上述考核方式获得了较好的教学效果，有利于提高学生的综合素质、自主学习能力和创新能力。

综上所述，本文对“先进制造技术专论”课程体系进行了改革，提高了课程的教学质量。学生普遍反应，通过本门课程的学习，不仅学习了专业知识、领略了专题教师的风采、更深入地了解了先进制造技术，而且还提高了专业英语写作和交流的能力以及实践动手能力。

［1］苏纯，周敏.“先进制造技术”课程多媒体辅助双语教学的实践与探索［J］.常州工学院学报，2005（4）：79-81.

［2］葛英飞.面向应用型本科的“先进制造技术”课程建设与教学改革实践与探讨［J］.科技信息，2008（26）：61-63.

［3］水恒华，李舒连，张亮.“先进制造技术”实践教学的几点改进［J］.中国电力教育，2009（14）：137-139.

［4］刘梅，钟佩思，邹蓉.“先进制造技术”课程群实验教学方法研究［J］.实验室研究与探索，2008（10）：128-131.