一体化全贯通式智能制造实训课程设计新模式探索

摘 要 针对智能制造发展对人才培养的需求，分析目前智能制造实训课程的现状，构建一种一体化全贯通式智能制造实训课程设计新模式。该模式以项目产品开发为纽带，实现设计、仿真、制造、检测、装配等知识环节的一体化有机串联，打通传统实训课程各知识领域的孤岛壁垒，培养学生的自主学习能力、创新能力和实践能力。

关键词 智能制造；实训课程；课程思政

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2024）19-0-03

0 引言

随着德国“工业4.0”、《中国制造2025》、美国“工业互联网+”等制造业提升计划的提出，智能制造已经成为世界各国竞相发展的先进制造模式。国内众多高校陆续开设了智能制造相关专业或课程，进行智能制造专业人才培养，为社会的产业升级提供人才资源。党的二十大报告提出，全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才[1]。这表明，不同于传统的机械制造，智能制造对专业人才培养提出了全新的、更高层次的要求，即知识的掌握更加全面、技能的运用更加熟练、创新的意识更加浓厚。智能制造实训课程是检验学生基础知识掌握程度、培养解决实际工程问题能力的一项重要课程环节，也是高校教学改革的重点[2]。南京工程学院工业中心是学校重点建设的工程训练和创新实践基地，多年来积极应对时代发展变革、紧密联系产业，对智能制造类实训课程进行了教学改革与探索。

1 高校智能制造类实训课程现状

国内高校机械制造类实训课程开设较早，已经积累了丰富的教学经验。但由于智能制造概念的新颖性、交叉性，大部分高校开设智能制造类实训课时间较短，有针对性的课程设置仍处于探索阶段，主要沿袭机械类课程内容，以机械结构设计、加工工艺设计、数控编程等传统课程为主，新兴技术（如3D打印、数字孪生等）的传授与应用实践较少，限制了学生对新知识的探索，与现实制造业发展及未来岗位需求脱节。此外，知识传授仍然沿用传统“烟囱式”授课模式，各课程之间单独授课，知识点之间存在壁垒无法串联，形成知识孤岛，没有达到工程教育要求的系统性、科学性和工程化标准[3]，导致学生缺乏对智能制造整体流程的全面、清晰认知，创新意识与能力得不到有效训练。同时，由于缺乏贯穿所有知识点的载体，学生对前期所学容易遗忘，大幅度降低了课程效率。

2 一体化全贯通式智能制造实训课程设计

新模式

2.1 课程内容设计

智能制造实训课程应突出智能制造领域特色，紧密结合新理论、新技术、新方法，突破传统机械类实训课程分散教学模式的局限性，将各知识点融会贯通，使学生在无缝衔接的课程学习中体会智能制造技术的先进性和系统性。基于长期探索实践，提出一种一体化全贯通式智能制造实训课程设计新模式，包括产品逆向建模、结构创新设计、模具设计、装配工艺仿真、增材制造/计算机辅助数控加工、精度测量、模具装配、注塑成型等多项课程环节，如表1所示。共计4周，涵盖了设计、仿真、制造、检测、装配、注塑成型等智能制造全流程生产过程，兼顾理论学习与实践操作。每个环节开始前，先由专业教师简要布置本阶段学习任务和目标，然后基于上一阶段的产品成果，由学生自行探索本阶段课程学习重难点，通过资料查阅、网络搜索、师生问答等渠道学习、了解、消化所学知识，应用软件工具进行实践操作，充分验证所学理论知识，达到“理论与实践一体化教学”的效果。

2.2 教学方式改革

我国2022年发布的《工程教育认证标准》要求学生应具备选择、使用现代工具解决复杂工程问题的能力，能够在团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。这就要求在实训教学过程中注意训练学生的团队合作和协同创新的能力[4]。传统实训课程采用大班授课，班级纪律、课堂管理效率得到保证，学生之间缺乏有效的交流与合作。同时，“填鸭式”教学模式无法有效提升学生学习的主动性，导致学生听不进去、沉不下心、做不出来[5]。因此，教学过程中模拟实际工作场景，坚持以学生为课堂e4878f49a862a80b001ecd3e5f64291e主体的教学理念，构建“班级—项目团队—个人”的三级实训管理模式。

首先，课程开始时，由教师对班级整体进行研究前沿、基本理论、发展趋势等知识点教学，使学生初步掌握该环节课程的基础知识点。然后，建立项目团队，规模5～6人，设置组长（类似于项目经理）整体负责，组内明确分工协作，协同完成项目任务。团队成员目标一致，遇到问题，由小组商讨解决，解决不了再请指导教师帮助。同时，将互动式讨论课贯穿整个教学过程，针对项目实施过程中存在的关键问题确定讨论主题，通过查阅资料、分组讨论，上台讲演、提问答辩等环节，主动参与学习，激发学生的学习兴趣，调动学习的积极性和主动性。最后，在每一课程环节轮流推举一人作为组长，负责作业整理、答辩汇报、产品展示等工作，有效避免部分学生“浑水摸鱼”“坐享其成”，同时方便教师清楚掌握每位学生的学习进度从而进行有针对性的教学。

2.3 考核方式创新

传统考核方式主要包括在日常作业、最终结果答辩展示、课堂表现等方面[6]，在最后验收环节通过各方面量化打分加权作为最终成绩，虽然能够反映学生总体学习过程，但是激励效果不佳，无法在各个环节起到有效的督促和警示作用。本实训课程持续时间较长，课程内容多，学生容易产生惰性、疲惫心理。因此，本课程在常用考核方式上进行多方位拓展，充分发挥监督引导作用。设置分阶段考核，每个阶段完成后组织各个团队展示成果、进行答辩。同时设置团队互评（表2），明确互评等级，组内讨论投票，给每个成员打分，着重考查每个团队内互评分数最低者，综合考评不合格者不允许进入下一课程环节，返回修改直至重新答辩通过。同时，为了激发学生的主观能动性与创造力，设置竞赛环节，率先完成阶段任务且质量较优、创新效果好的团队，予以表彰奖励，如允许使用3D打印机制作个人工艺品等。

2.4 思政元素挖掘

课程思政是高等院校落实立德树人根本任务的重要举措，着重解决“培养什么人、为谁培养人、怎样培养人”的根本问题，是高校课程改革的重要组成部分。在智能制造实训课中，需要从多个层面充分挖掘思政元素。通过团队合作，培养交流沟通能力、团队协作意识和工程思维；通过项目过程训练培养认真、严谨、细致的工作作风，培育工匠精神与工程规范意识；通过创新设计竞赛评比培养终身学习和勤于创新的意识，使学生认识到“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭源泉，也是中华民族最鲜明的民族禀赋”。将思政教育融入实训课程内容，使得课程思政不再仅仅停留在口头教育上，更与学习实践过程紧密结合，让学生更容易接受。

3 教师队伍多元化配置

教师作为课堂的引领者，其专业素养和知识水平很大程度上影响了学生对于知识的感悟、接受能力。高校教师大多为“学者型”教师，理论知识丰富，但是缺乏相应的工程实践经验。因此，可以通过加强校企合作，聘请校外企业专家作为兼职教师参与课程建设，从生产第一线角度出发向学生传授智能制造领域的最新技术，鼓励将企业课题或实际生产制造过程中的问题作为竞赛题目，使学生提前认识到未来岗位对人才的实际需求，为职业生涯规划打下基础。

4 讨论

目前，南京工程学院工业中心已经与康尼机电公司、南京工大数控公司、南高齿等大型智能制造企业开展合作办学，累计开展实施一体化全贯通式智能制造实训课程2年4个班级共计200余人次，教学效果和学生学习兴趣较以往有明显的提升。同时，也暴露出一些问题，如由于课时较为紧张，部分学生对软硬件的掌握不到位，熟练度不高；部分企业兼职教师虽然拥有丰富的工程经验，但在课堂教学管理、与学生沟通交流方面尚有待提升，课程团队正针对这些问题制定完善的解决措施。总体来说，本文所提方法取得了令人满意的效果，学生学习热情和学习效果得到有效提升。据用人单位反馈，学校智能制造专业毕业生能够很快地适应工作岗位需要，在项目团队中很好地完成本职工作的同时协助他人，具有较强的创新意识。

5 结束语

智能制造已经成为世界范围内的主流制造模式，其对人才的需求日益旺盛。传统实训课程教学模式已经不适用于智能制造人才培养。因此，本文构建一种一体化全贯通式智能制造实训课程新模式，秉承“以学生为中心”，将设计、仿真、制造、检测、装配等生产制造流程融为一体，以实际产品研发为载体贯穿整体实训课程，使学生对于智能制造有更全面、系统的认知与了解，并兼顾传统基础知识与新兴技术理论，掌握软硬件使用方法。同时，改革教学方式，通过“班级—项目团队—个人”的三级模式，培养学生的团队合作能力和创新能力。在考核方式上，加强阶段考核，设置竞赛评比，尽可能地调动学生的学习主动性。积极挖掘思政元素，通过企业专家兼职教学的方式扩充教师队伍。虽然本课程研究的是智能制造类实训课程教学新模式，但是其核心思想与改革创新方法同样适用于自动化类、电子信息类、材料类等工科专业课程改革。

6 参考文献

[1] 卓志.全面提高人才自主培养质量着力造就经济学管理学拔尖创新人才[J].经济学家，2022（11）：17-19.

[2] 刘金锋，朱钰萍，田桂中，等.面向智能制造的机械制造工艺装备课程改革探讨[J].教育现代化，2019，6（8）：46-48.

[3] 李慧莹，李宁，吴健，等.面向智能制造的工程训练课程教学环节设计研究[J].中国现代教育装备，2023（13）：127-129，136.

[4] 王珏，巴志新，陈舒恬，等.工程教育认证视角下材料类本科专业工程伦理教育探讨：以南京工程学院材料科学与工程专业为例[J].西部素质教育，2023，9（21）：97-101.

[5] 英起志.警惕“信息化填鸭式”教学[J].湖北开放职业学院学报，2023，36（11）：165-166，169.

[6] 刘金锋，周宏根，李磊.面向船舶制造行业特色的机械制造工艺装备设计课程改革探讨[J].科技创新导报，2017，14（36）：224-225.

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.110

*项目来源：南京工程学院社科联基金项目“新时代高校思想政治理论课教学评价体系优化研究”（编号：SKLB202313）；江苏省高等教育质量保障与评价研究课题“‘大思政课’视域下高校思想政治理论课教学评价体系优化研究”（编号：2023-

C18）；南京工程学院高层次引进人才科研启动基金项目“基于多源数据的智能工艺设计方法研究”（YKJ202128）；江苏省

高等学校基础科学（自然科学）研究项目“多源数据驱动的数控工艺自适应设计机制研究”（23KJB460017）。

作者简介：徐昌鸿，高级工程师；李转，助理研究员；卞荣，南京工程学院工程训练中心、应用技术学院智能制造系系主任，副教授。