基于工程教育认证的“精密与特种加工”课程教学改革

孙钊 王玉勤 孔俊超 徐兵

摘 要：基于工程教育专业认证理念的课程教学改革，对于提高工科教育水平、提升工科人才培养质量具有重要的作用。结合机械类工程教育专业认证，以专业核心必修课程“精密与特种加工”为对象，从教学目标、教学内容、教学方式以及实践教学环节方面进行了基于工程教育认证的教学改革和设计，旨在为高校机械设计制造及其自动化专业工程认证建设提供借鉴，进一步为企业培养应用型人才。

关键词：工程教育认证；精密与特种加工；教学改革

中图分类号：G641

Teaching Reform of Precision and Special Machining

Based on Engineering Education Certification

Sun Zhao* Wang Yuqin Kong Junchao Xu Bing

Department of Mechanical and Electronic Engineering，Chaohu University AnhuiChaohu 238000

Abstract：Reform of teaching method based on engineering education professional certification concept plays an important role in improving the standards of Engineering Education and the training quality of engineering talents.Combined with engineering education professional certification of Mechanical Design manufacture and Automation Major，the teaching reform targets at required course Precision and Special Processing，completes the reform and design of teaching based on engineering education certification that followed aspects including teaching objectives，teaching contents，teaching methods and teaching links.It aims to providing reference for engineering construction of Mechanical Design manufacture and Automation Major in universities，and further cultivating applied talents for enterprises.

Keywords：Engineering education recognition；Precision and special machining；Reform in education

制造業是社会生产力发展的重要标志，制造业技术发展对于我国综合实力的影响尤为重要。目前，我国制造技术发展主要取决于精密与特种加工，它不依赖传统的机械能，而是用光、电等其他能量形式对材料加工，由于加工不存在切削力，所以精度极高，且可以加工多种材料，突破传统加工的限制。在本科课程中开设了这门课程，旨在为国家和社会培养高水平、高素质、综合实践性人才。

为了提高学校工科人才综合水平，各个高校都在结合工程教育认证探索适合本专业的特色发展道路。基于工程教育专业认证三大核心理念：学生中心理念、产出导向理念、持续改进理念，对提升工科人才培养质量、提高工科教育水平具有重要的作用。本文以工程教育认证为标准，拟对“精密与特种加工”的课程内容、教学目标、教学方式以及教学环节进行改善，以期构建以学生为主体的教学模式，进一步培养学生的综合能力，最后实现培养目标并不断改进［12］。

1 设计教学目标

结合机械设计制造及其自动化专业的办学特色，根据机械类工程教育专业认证规定的毕业要求，确定机械设计制造及其自动化领域高素质应用型人才培养的总体目标［3］。“精密与特种加工”课程的教学目标设计如下：（1）掌握精密加工以及特种加工基本概念；了解精密和特种加工能够实现所需的前提条件；培养学生对于精密与特种加工的认知，掌握精密与特种加工相关设备的精度指标、组成及应用。（2）掌握精密切削、精密磨削加工以及特种加工的加工原理，并结合相关加工数据以及现象来分析精密与特种加工中相关参数的影响，具有能够对数据结果进行总结分析并解决实际工程问题的能力。（3）了解实际加工设备的操作方法；掌握如何应用实际加工设备进行实物加工。培养学生针对实际零部件具体加工需求的方案制订能力，并且通过加工设备的使用了解加工方法的区别［3］。

2 优化教学内容

原有课程在教学内容上很难将各种加工原理进行有效整合，从而导致部分学生在面对一些特殊材料、特殊型面以及特殊加工要求的零件时无从下手。在后期的课程设计及毕业设计中，甚至毕业后的工作中，在遇到相关的特种加工技术难题不能灵活运用已学知识进行解决。所以在课程建设的目标下，首先开展教学内容的优化：

目前所选精密与特种加工教材包括11个章节的内容，每个章节单独介绍了精密及特种加工的加工方法及原理，整本教材总共包含了2种精密加工及11种特种加工，加工方法过多且每种加工在教学上都独立且没有彼此联系起来，因此要做适当优化和调整。精密加工部分包括精密切削和精密磨削加工，在实际生产中应用仍占很大比重，所以教学内容保持不变。但在特种加工部分由于加工形式及适用性的不同要做一些优化调整，其中电火花成型加工、电火花线切割加工和激光加工在制造业中应用及其广泛，可以增加课时，从设备、工艺、原理多方面进行详细讲解。电化学加工虽然设备成本及废料处理成本较高，但其原理易懂且普及程度较高，仍作为让学生掌握的重点内容。超声波加工、超高水压加工、离子束和电子束加工等特种加工技术，由于其加工机理复杂、适用范围有限，在教学中降低要求，对内容进行适当删减和简化［4］。

此外，根据工程教育专业认证的要求，我们在教学内容的优化上具有与时俱进性。现有的某些精密与特种加工方法经济等多方面效益较低，不具有实用性，但是未来会出现更多先进的精密与特种加工方法，从而保证教学内容的先进性，扩大学生的知识领域，提高工程教育认证水平。

3 课程网络化教学改革

“精密与特种加工”作为机械设计制造及其自动化专业重要课程，是机械工程专业工程教育专业认证工作的重要组成部分。针对以往教学模式的单一化，进一步对课程的教学目标、教学内容、教学方式以及教学环节等进行了改进，基于“工程教育专业认证”的标准开展教学设计。

在教学方法和手段上，对“精密与特种加工”课程进行了教学改革，采取网络化技术进行课程教学［5］。基于互联网课程平台，建立起“精密与特种加工”网络学习资源，教师可在互联网课程平台内发布课程教学资料，如课件、课前课后测试习题、加工视频等相关资料等，让学生可以不限时间、不限地点进行学习，能够加深学生对课程的认知与理解。

根据教学认知规律，将网络教学分为课前、课中、课后，以任务驱动为导向、信息技术为依托，开展基于网络课程平台的各项教学活动。

（1）课前准备阶段，由于“精密与特种加工”课程所学知识内容并非学生生活中所认知的常识，为了让学生更好地理解，尤其是加强线上线下混合教学的效果。在课堂教学前一周通过网络学习平台布置课前学习知识点，并通过学生在线上网络平台的提问与留言了解学生的课前准备情况，以便在后续课中引导学生更加深入地进行学习。

（2）课中学习阶段，首先，通过线上的课前导学阐明本次教学重点、难点，线下教学借以实际加工的案例来激起学生的学习热情；其次，在网络学习平台中设置定点习题测试，强调当前教学重要知识点，实现线上教学互动，加强对学生知识掌握度的了解；最后，通过随堂提问及单元测验来评价所学成果。

（3）课后巩固阶段，通過线上结合实际加工类知识点讨论与课后习题作业，达到能力拓展，帮助学生巩固所学知识。课后师生一同评价教学成效，并借此激励学生提升自主学习能力。

基于网络教学平台，建立在线开放课程资源，融合线上线下教学，整个教学过程围绕课程主题，依托现代化信息技术，展开“课前准备、课上学习、课后巩固”的教学活动。将本学科最新发展成果与教学模式及时引入教学活动中，充分发挥学生的自主学习能力，提升学生学习效果。

4 建立课程实践性教学

多年教学表明，由于课程缺乏实践课，导致学生学习中很难将理论与实践相结合。并且传统的特种加工实践教学所学习的加工机床也跟不上时代的发展，所以针对这些问题，有必要建立依托于现代化加工机床的实践性教学环节，具体如下：

（1）以工程教育专业认证为标准，培养学生的实践能力，依托于专业和北京正天恒业数控技术有限公司合作的激光加工技术示范中心，给学生开展一系列现代化的激光加工综合性实验。实验设备包括金属激光切割机、三维雕刻机、激光打标机、激光焊接机等一系列激光设备。激光切割机所采用材料为各种厚度的金属或者亚克力板材，通过CAD等绘图软件造型导入系统，配合专业软件进行工艺参数设定，然后进行切割。实验成本较低，保证了教学改革实施的持续性。让学生自己动手实践，了解激光加工的原理以及工艺路线，提高学生的动手能力以及创新能力。

（2）让学生按照实际产品的加工要求，找出解决加工问题的方案，小组进行方案论证并进行实践验证，直至加工出符合要求的产品，并以加工实物作为平时成绩依据。由学生对实验方法进行设计并最终掌握，应用多种类型实验并举方式进行实践教学，以此建立多元的实验考核方法和教学模式，培养学生实践能力和创新能力。

（3）在教学中注重强调培养学生自由发散思维，鼓励学生大胆去想、细心去做。由老师提出实际加工过程中的问题，学生提供解决方案并论证、实施，并用加工实物来进行验证。建立以教师为主导、学生为中心，实现以学生达到实践为主的教学模式［6］（实践教学相关设备及成果如下图所示）。

图1 激光金属切割机  图2 激光金属切割实物

图3 激光动态打标实物  图4 激光三维内雕实物

5 创新增加课程综合案例教学环节

在“精密与特种加工”课程中，最重要的目标之一是让学生了解并掌握先进加工设备的原理以及工艺。所以针对工程教育专业认证的教学目标，增加了电火花加工、电化学加工、激光加工等综合案例教学内容，紧密联系最新的工业加工机床进行讲授并辅以运用先进、直观的加工视频演示其设备的工作情况，从而让学生更加深入了解加工原理，从而解决特种加工原理不易理解的问题，整体提升了教学效果，并且这种结合实际案例以及理论知识的学习进一步完善了课程教材体系。

6 结论

针对“精密与特种加工”课程中存在的一些不足，结合机械设计制造及其自动化专业的办学特色以及工程教育认证规定的教学目标，进行了基于工程教育认证的教学改革和设计。

6.1 理论教学特色

（1）以机械专业工程教育认证为标准，以学生产出导向为培养目标，注重学生能力的培养，并结合专业培养特色，修订“精密与特种加工”课程教学大纲，并对课程内容进行优化。

（2）采用多媒体，结合实际加工案例、加工视频等多种教学手段，让学生更容易理解加工原理。

（3）使用网络教学平台，开展“课前准备、课上学习、课后巩固”的教学活动。

6.2 实践教学特色

（1）以工程教育专业认证为标准，依托于专业和北京正天恒业数控技术有限公司合作的激光加工技术示范中心，给学生开展一系列现代化的激光加工综合性实验，进一步提高学生的专业能力。

（2）提出实际加工过程中的问题，让学生提供解决方案并论证、实施，并用加工实物来进行验证，以此促进学生实践能力提高和创新能力的培养。

（3）建立以教师为主导、学生为中心，实现以学生达到实践为主的教学模式。

通过以上教学改革，从课程教学大纲、教学内容、理论教学模式、实践教学环节、课程案例环节等五个方面着手，显著提高学生创新意识和专业实践能力。以专业工程教育专业认证为基础，进一步为企业培养应用型人才，也为同类本科院校在基于工程教育认证课程改革起到了一定的示范作用。

参考文献：

［1］罗凤莲，卿志星.基于工程教育认证的“食品理化分析技术实验”课程教学改革［J］.轻工技，2021，37（08）：117118.

［2］董紅亮，郭栋，付江华，等.面向工程教育认证的“汽车试验技术”教学设计［J］.时代汽车，2021（21）：5354.

［3］戚晓利，汪永明，王孝义，等.基于工程教育认证体系的机械设计制造及其自动化专业人才培养方案研究［J］.安徽工业大学学报（社会科学版），2018，35（03）：8486.

［4］张瑞平.精密与特种加工技术课程的教学改革研究［J］.教育现代化，2017，4（32）：121122.

［5］朱艳春，王伯平，张延军.“互换性与技术测量”精品课程创新建设与运用［J］.教育教学论坛，2019（41）：233235.

［6］杨海峰.“精密与特种加工”的强化实践教学改革研究［J］.教育教学论坛，2012（19）：103104.

基金项目：安徽省传统专业改造提升项目“机械设计制造及其自动化专业改造提升”（项目编号：2021zygzts039）；安徽省虚拟仿真实验教学项目“数控加工虚拟仿真实验教学项目”（项目编号：2021xnfzxm070）；安徽省基层教研室示范项目“机械设计制造及其自动化教研室”（项目编号：2018jyssf032）；巢湖学院校级质量工程项目“精密与特种加工”（项目编号：ch20yykc02）

*通讯作者：孙钊（1990— ），男，安徽巢湖人，硕士，讲师，研究方向：汽车零部件关键技术研究。

作者简介：王玉勤（1985— ），男，安徽舒城人，硕士，副教授，研究方向：机械系统测试与控制。