农林类大学“先进制造技术”教学方法探索

范 维

（华中农业大学工学院，湖北 武汉430070）

为迎接“中国制造2025”“互联网+”等一系列国家战略带来的新一轮科技革命与产业变革，自2017年2月起，教育部分别组织各大高校举行新工科建设研讨会，形成了新工科建设“复旦共识”“天大行动”“北京指南”[1]，在全国高校深入地系统地探索和开展新工科教育新模式和新方法[2]。

“先进制造技术”是工科专业特别是机械工程专业的一门专业核心课程，通过先进制造技术的学习，学生能够在传统制造领域基础上融合信息技术（计算机与通信、控制理论、人工智能等）、电子、能源以及现代管理理念，并将其应用于产品设计、制造、检测乃至回收的全生命周期，先进制造技术课程既可以为农业工程领域培养专门的人才，又可以为学生学习和理解交叉学科专业课如机械制造工艺、自动控制理论、农业机械学以及前沿的人工智能等提供良好的基础[3]。

现阶段农林类大学的“先进制造技术”课程与“新工科”建设的要求还存在差距，必须进行教学改革探索，以期适应“新工科”对培养创新型卓越工程科技人才的要求[4]。首先，应以人为本考虑面向未来农业和制造业领域的人才应该具备何种新素质[5]，而目前学生若需要具备这些新素质，授课教师应该开展先进制造技术课程的边界再设计和课程内容重构等，并结合农林类大学的农业背景优势，提出在先进制造技术课程教学中的新结构和新方法。

1 农林类大学先进制造技术课程内容重构

传统先进制造技术在农林类大学的授课通常是围绕工程领域的先进制造各主流技术和系统，但普遍存在专业划分偏窄、偏细，缺乏交叉性，人文基础不够等问题，对学生的工程创新和实践能力培养有所不足[6]。

1.1 课程边界与时俱进——淬炼学生的综合素质和专业素养

当前，我国农、工业正面临“工业4.0”“工业互联网”等国外新兴技术革命战略的挑战，制造业与互联网的深度融合要求工程领域人才具有交叉学科的知识和能力。但农业大学的教材和授课内容仍然存在专业划分偏细、知识落后、与实践脱节等问题。先进制造技术的核心和基础是制造业与自动控制、智能传感、快速成型等技术的结合，但所讲授知识仍然是以数控机床、柔性制造等工业应用技术为主，而在农业工程领域新兴的热门，比如，人工智能、大数据和物联网等产生的智慧农业、无人农场等方向少有涉及；VR、AR等虚拟现实技术对农业环境的生产收获过程模拟仿真更容易引起学生兴趣，但涉及内容较少；传感检测技术与绿色制造技术等对农业对象无损检测、农业装备自动导航与精准控制等具体应用拓展不够。农林类大学的“先进制造技术”课程，在传统工科大学的教学目标上，应该在以下方面有所侧重：（1）农业机械自动化技术和以工业机器人为代表的机电一体化集成水平，需要针对农业环境下，针对作物、土壤和环境因素对机器人底盘、执行机构、抓取机构等进行区别设计，此部分可以让学生以机器人技术在农业工程中的应用作为主题写一篇综述。（2）现代管理理念。企业资源计划、生产管理、数据分析和调度是实现精益生产和现代智能制造系统的先决技术条件，在农业生产中亦是迫切需要针对农产品进行信息化管理、溯源追踪处理和宏观监控调度安排等，此部分内容可以针对性拓展介绍。

1.2 制造强国之路的理念——塑造学生的责任感和价值感

《易经·系辞》有一句：“形而上者谓之道，形而下者谓之器。”工程类学科的专业课程往往侧重于形而下，即各种工程技术本身，导致了许多农林类大学的工科学生在专业课学习中只看到“器”和作用，同时也由于农业工程专业普遍比较辛苦，学生很容易产生专业自卑感，或者眼高手低，只想了解机器人、虚拟制造等高大上的章节内容，而忽视了工科学习的循序渐进和工程实践。

先进制造技术作为工科学科接触科技前沿的课程，应引导学生对我国的制造业战略趋势和其对国家发展的意义进行思考。让学生了解我国“智能制造”的发展，也要让大家了解我们国家底层的伺服驱动、数控系统等仍然受制于人；要让学生知道工匠精神作为制造业的价值观，不是空谈空论，应该从微纳制造的课堂学习、课后作业和考试态度等过程中潜移默化地进行培养。

2 新工科建设先进制造技术新方法

2.1 以项目为导向——培养学生的工程实践能力

教师授课仍然是先进制造技术教学的根本，但是，授课内容应以实际工程项目为导向，以行业对人才的需求为教学目标。因此，教师授课应充分理解农林类大学制造技术的学习特点、学习方法以及专业的发展方向，力争先进制造技术的专业课教学认知与工程实践相统一。在授课过程中，应注重启发式教学，以普及知识点的方式引导激发学生积极参与学习，定期采用“无领导小组讨论”的授课模式。

另外，结合企业实践是先进制造技术的有力支持[7]。近年来，工学院毕业生就业率保持在95%以上，就业竞争力就来源于工程应用背景。因此，先进制造技术的授课应针对制造行业对人才的需求，采用“订单式”合作培养模式，聘请行业内高级技术专家或与企业协商，安排学生进企业实习，并联合制定相应的人才培养方案，对提高学生的自主学习能力、实践动手能力、语言表达能力、团队协作能力都具有很好的效果。

2.2 联合培养方案—提高学生的就业竞争力

先进制造技术属于工程类理论专业课，在先进制造方向的基础知识非常广泛，当有的同学对其中某部分技术难点有意愿深入学习时，很难通过单独一个教师全盘讲授。为培养能力更强的工科学生，可以通过教师授课、企业实践和SPOC（Small Private Online Course）三种类型教学复合，制定互补的联合培养方案，最终的课程评分机制也可以综合考虑各级因素和指标。

对学生在先进制造技术课程学习的评价，需要将实践打分、SPOC打分和课程评分有效衔接[7]。比如，机器人、智能传感等与企业结合紧密的技术，可通过实际的农产品自动分拣、禽蛋无损检测、精量播种等企业实际项目为案例，锻炼学生分析问题、解决问题的实践能力，企业指导教师也可以根据工作量、完成度、工作态度三个方面进行打分。

3 结语

面向“新工科”建设，以培养卓越工程师为目标，农林类大学的先进制造技术课程需要与时俱进，深入进行内容重构和教学方法探索。激发学生对中国在“制造强国”之路发展的责任感和使命感，注重交叉学科的综合能力培养，结合大数据、人工智能等前沿科技领域，引导学生进行工科技术方法与农业应用对象有机结合的思考与探索。以农业工程项目为导向，强化互联网+与产教深度结合，提高学生分析和解决农业领域中复杂工程问题的综合能力。