激光加工训练在创新创业教育中的探索与实践

安腾燕 钟方旭 杨华 陈啟珍

摘 要：为推动国家创新驱动发展战略，高校大力发展创新创业教育，从而推动创新实践课程的飞速发展。激光加工训练类课程对于高校创新创业教育有着重要的意义。本文对激光加工训练教学项目实施进行研究与探讨，着重沿着创意产生—资源规划—协同机制—产品开发路线进行，即对激光加工训练创新思维方法、设计制作进行了深入研究。并对激光加工及其特点进行归纳概括，提出激光加工训练的注意事项。建立了以项目导入为牵引点，开发理论、创新、实践三位一体的创意课程，运用CDIO模式进行教学的激光加工教学模式，提升学生创新实践能力和激光加工教学水平，以期更好地服务于创新创业教育。

关键词：激光加工;创新创业;激光切割;工程训练

0 引言

创新创业教育的内容包含“意识培养、能力提升、环境认识、实践模拟”。创新创业教育要落地，须依靠有效创新课程群作为载体。激光加工训练课程作为典型课程探讨有其重要的意义。[1]激光加工训练设备资源丰富，可实现性大;激光加工适用面广，服务专业数多;激光加工操作方式简单，易入手，加工时间短，方便、快捷;激光加工材料种类多，作品展现力丰富;激光加工训练对于体验创新创业整体过程具有全局性、整体性、系统性。激光加工训练课程具有综合性、开放性、创新性，激光加工训练环节中的首要课程是安全教育，培养学生安全责任意识，严格遵守实验室使用制度和设备操作规程，有效培养学生自主学习思维、工程能力素养。目前，高校激光创新实践类课程大致涉及激光内雕、激光切割、激光打标。本文以激光切割为例，探讨激光训练课程创新思维的培养。[2]

1 激光加工工程训练中激光切割工艺的概况

近年来，激光切割已作为高校特种加工训练中的重要课程之一，激光切割技术自1960年问世以来得到空前的发展。随着对激光加工理论知识的深入研究及激光辅助技术的不断发展，其应用领域也不断拓宽，应用规模逐渐扩大。激光的显著特点是高亮度性、方向性强、高单色性，时间控制性强、空间控制性好。激光易产生超短脉冲、很小直径的激光光束，使其具有超高的能量和功率，可加工材料范围极广，常用于材料的自动化加工。激光加工对于材料特性的选择具有很大的自由性，如各类金属与非金属，胶合板、亚克力板、欧卡布、卡纸等，呈现的作品非常丰富，具有普通加工技术不能比拟的优势。[3]

特點：按照切割机的聚焦参数聚焦，激光光斑照射在加工物体表面时，由于激光的高能量和高功率，使激光作用于物体的地方发生融化或者汽化的过程，物体就会被切穿或者雕刻出痕迹，形成切割零件或者是切割画。激光切割机的吹气装置会吹走废物，从而使加工的物体表面干净整洁，激光加工采用非接触的加工工艺，具有噪音小、效率高、加工环境干净等特点。

2 激光切割类课程体现创新创业教育理念

激光切割类课程主要以项目为引导，强化学生创新基础设计与实践，让学生活学活用，自我挖掘，设计激光创意产品，完成产品设计及制作，培养学生的设计思维和创新实践能力。

通过激光加工的方法，激光创新项目实施和实习产品开发提升学生综合素质，即培养学生的安全意识、工程素养、动手能力、分析问题能力、解决问题能力、科学实验研究能力等。在整个课程中探索工艺、成本、企划、管理知识相融合的教育培养体系，了解工业过程，体验工程文化，培养工程素质、创业意识。[4]激光切割类课程作为全校创新实践类课程，能适应高校学生素质培养要求，支持众多专业进行科学创新研究，为师生提供良好的工程环境，最终开发的产品具有实际性、创新性、教育性、示范性。学生在激光创新实践课程中除了学习设备的使用方法和步骤、激光加工的基本原理之外，更重要的是培养了学生工程实践能力，学会了激光加工类产品的开发全过程及产品设计思维及方法。[5]学生学会产品使用对象定位和环境定位分析、成本分析，材料选择，对于创新思维培养和创新实践训练都有着重要意义。[6]

3 激光加工训练项目中创新思维的培养

3.1 激光切割训练项目——灯具的设计

创新思维的本质在于将创新意识的感性愿望提升到理性的探索上，实现创新活动由感性认识到理性思考的飞跃。[7]

教师给定灯具的选题意向，学生小组头脑风暴拟定设计方向，教师审核方可开始设计。学生以小组的方式讨论，激发学生创新思维确定设计对象，教师教会学生使用CAD、illustrator、3DMAX等软件绘制出激光切割的DXF图纸。设计过程中须考虑材料规格及灯的连接方式，采用插接方式时需注意选材的厚度与插口之间的配合。例如，灯的边缘以及花纹的切割线条用CAD制图，绘制切割线，如板材厚度为5㎜，插口的宽度绘制为5㎜，保存为DXF格式。

这一阶段让学生学习了如何将设计思维通过其他手段进行转化，并对产品环境定位、使用对象定位、成本分析、材料认识等有一定的研究，有助于学生创新思维、设计思维的形成和培养。

3.2 激光加工训练中实践能力的培养

选定大小40㎝×60㎝×3mm的胶合板，放入非金属切割机中，调整激光镜头与板材的距离为6㎜，将文件用导入的方式用正天激光切割软件打开，设置切割线的功率等参数，在设备界面上选定原点，切割范围，运用正天多功能非金属切割机进行切割，切出灯的4个面，以及2个底，用插接的方式组装成灯的外形轮廓，贴上宣纸，得到图2，放入灯源，接上电源，得到成品图3、图4。

4 结语

激光加工训练课程是一门以培养创新实践能力为出发点，集理论、创新、实践为一体的三维课程。以问题、项目为牵引点，让学生用所学知识，自主构思、设计、制作，强化大学生基础设计与创新实践，既培养学生的创新思维方法，也培养了学生的动手实践能力，形成“以学生为中心”的自主学习模式。在实验室进行激光课程教学，有助于培养学生的工程环境认知能力，通过学习此类课程使学生体会产品开发的系统课程，这对于创新创业教育本身就是一种值得推广和发展的有效途径。

参考文献：

[1] 刘彬彬，李英芝.创新创业教育在现代工程训练中的应用——以激光加工训练为例[J].价值工程，2017 （23）：181-182.

[2] 冯巧波，尹铁路，沈坤全，俞雳.激光加工在工程实训中的应用[J].实验室研究与探索，2015（4）：206-208.

[3] 蔚建元.激光雕刻在刨切薄竹家居产品中的应用[J].艺术论坛，2018（6）：158-159.

[4] 严绍华，梁延德.工程教育实践教学探索与研究[M].大连理工大学出版社，2006.

[5] 沈建，吴屹，李松冰.激光雕刻技术在艺术创作中的应用研究[J].艺术视角，2017（20）：94-95.

[6] 朱建军，安小雪，徐新成.产品创意实训室建设探索[J].实验室研究与探索，2015，34（2）：114-116.

[7] 姚本先.大学生心理健康教育[M].北京师范大学出版集团/安徽大学出版社，2012：272-275.