制造业智能化背景下的机械制造工艺基础课程改革探讨

(江苏省江阴中等专业学校,江苏 江阴 214433)

0 引言

随着全球制造业的迅速发展和技术的飞速进步,智能制造已成为制造业的新发展方向。智能化生产系统的引入,不仅提高了生产效率和质量,还为制造业注入了新的活力[1-2]。在这一背景下,机械制造工艺的传统模式已经无法满足新的生产需求,需要与时俱进地进行改革和创新。在这个过程中,机械制造工艺基础课程也需要适应新的制造模式和技术要求,对课程内容和教学方法进行优化和调整。

然而,当前机械制造工艺基础课程存在内容过时、教学方法单一等问题,不仅影响了学生的学习效果,也制约了我国制造业的发展[3]。因此,本文旨在探讨机械制造工艺基础课程的改革方向和具体措施,以期对相关教育机构和教师提供有价值的参考和借鉴。同时,也希望引起更多人对于制造业智能化和机械制造工艺课程的关注和思考。

1 机械制造工艺基础课程存在的问题

1.1 理论与实践脱节

1.1.1 过时的教材和内容

传统机械制造工艺基础课程往往使用陈旧的教材和教学内容,课程内容可能已经过时,会导致学生学习到过时的工艺和技术,难以适应现代制造业的快速发展和技术创新。

1.1.2 过于理论化的课程

一些传统课程偏向于理论知识的灌输,而忽视了实际操作和实践技能的培养。学生可能会在理论知识上花费大量时间,但缺乏必要的实际技能来应对制造业的需求。

1.1.3 缺乏与实际工作场景的联系

课程内容往往与学生将来在实际工作场景中面对的挑战和问题脱节,学生在学习过程中未能获得与现实制造环境相关的经验,导致学生在毕业后难以顺利过渡到职场环境当中。

1.1.4 学生难以将理论知识转化为实际技能

学生可能会在理论知识方面表现出色,但当面临实际的机械制造任务时,不知道如何将这些知识应用于实际操作中,导致他们感到失望和困惑。

1.1.5 技术更新滞后

制造业技术不断发展和演变,但传统课程未能跟上这些变化的步伐,进而影响学生未能获得最新的工业技术,从而在就业市场上竞争力受损。

1.2 缺乏现代技术

现代制造业对于数字化工具和自动化流程的需求不断增长,机械制造工艺涵盖了许多现代技术,如计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)、3D打印、数控机床等[4-6],传统课程未能充分覆盖或深入教授现代关键技术,学生难以胜任数字化工具和自动化流程在现代制造中的关键角色,无法适应现代制造业的要求,并且难以在竞争激烈的市场中脱颖而出。

1.3 教学方法单一

传统的课堂讲授和实验室操作虽然有其价值,但它们通常偏向于 passively 接受知识的方式,学生可能会感到枯燥和缺乏互动,学生被动地听讲师传授知识,导致学生对课程内容的吸收程度下降,难以保持注意力集中。实验室操作虽然可以提供实践机会,但通常也限制在特定的任务和步骤中,缺乏更广泛的探索和创造性的发挥。

2 改革措施

2.1 强化信息化和智能化内容

随着智能制造技术的迅猛发展,机械制造工艺基础课程需要将传统的机械制造技术与信息化、智能化技术相结合,引入数字化、智能化和网络化的理念和方法,教授智能制造技术和数字化工厂技术的知识,提高学生信息化和智能化技能水平[7-9]。

2.1.1 智能制造技术教学

智能制造技术是实现智能制造的关键技术之一,是工业4.0时代的重要组成部分。在传统机械制造工艺基础课程中,应加强对智能制造技术的教学,通过这些内容的学习,学生可以了解智能制造技术的基本原理和应用场景,掌握智能制造技术的核心概念和关键技术,提高对智能制造的认识和理解。教学方案如表1所示。

表1 智能制造技术的教学方案

2.1.2 数字化工厂技术的知识讲授

数字化工厂是智能制造的重要组成部分,其应用可以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量等。因此,数字化工厂技术的知识是机械制造工艺基础课程中不可或缺的一部分。通过数字化工厂技术的教学,使学生了解数字化工厂的概念、特点、技术体系及应用,掌握数字化工厂技术的核心概念和关键技术,提高学生的数字化工厂技术水平和应用能力。

2.1.3 网络化制造技术教学

网络化制造技术是指通过网络实现制造流程的协同和优化,是实现智能制造的重要手段之一。在传统机械制造工艺基础课程中,应加强对网络化制造技术的教学,通过这些内容的学习,学生可以了解网络化制造技术的基本原理和应用场景,掌握网络化制造技术的核心概念和关键技术,提高对网络化制造的认识和理解。

2.2 强调工艺的数字化和模拟化

2.2.1 数字化设计

数字化设计是指采用计算机辅助设计(CAD)等工具,将设计过程数字化,实现设计信息的数字化表达和管理。在机械制造工艺基础课程中,应加强对数字化设计的教学,让学生掌握数字化设计的基本概念和技能,培养学生数字化设计能力。

2.2.2 数字化制造

数字化制造是指利用数字化技术,将产品设计、制造及生产过程进行数字化,实现制造过程全程的数字化控制和管理。数字化制造可以大大提高制造效率、降低成本、缩短生产周期,并且能够满足个性化定制,快速响应市场需求的生产模式。在传统机械制造工艺基础课程中,应加强对数字化制造的教学,让学生了解数字化制造的基本概念和流程,掌握数字化制造的关键技术和方法,提高数字化制造的应用水平。

2.2.3 数字化仿真

数字化仿真是指在计算机上通过建立虚拟模型来模拟和预测实际物理系统的行为和性能,以评估设计方案的可行性、优化产品性能和改善制造流程等。在制造业中,数字化仿真可以用于产品设计、工艺规划、装配、维护等各个环节,具有重要意义。通过数字化仿真教学教学内容和方法,可以帮助学生全面了解数字化仿真技术在制造业中的应用和优势,掌握数字化仿真的基本原理和方法,提高数字化仿真技术的应用和实践能力[10-11]。

2.3 加强实践环节设置

为了更好地落实机械制造工艺基础课程的改革,应加强实践环节设置。实践是学生获取知识和技能的重要手段,只有在实践中才能真正掌握知识和技能。因此,应在课程中加强实践环节的设置,让学生有更多机会操作,同时掌握智能制造技术和数字化工艺的应用。在加强实践环节教学中,可以通过以下具体措施来实现。

1)在数字化设计、数字化制造和数字化仿真等方面设置实验,让学生亲自动手操作,了解数字化工艺的基本原理和应用方法。

2)与企业合作,让学生到企业中进行实习,了解数字化工艺和智能制造技术在实际生产中的应用,提高学生的实际操作能力。

3)设置数字化工艺和智能制造技术相关的项目,让学生组成小组,参与项目的规划、实施和评估,提高学生的团队协作能力和实际应用能力。

通过加强实践环节的设置,可以让学生更加深入地了解数字化工艺和智能制造技术,提高学生的实际操作能力和团队协作能力,为学生未来的就业和发展奠定坚实的基础。

3 教学方案优化

本文基于以上优化策略,提出优化后的机械制造工艺基础课程教学方案如表2所示,整合后的教案设计将教学目标、方法和评估方式更清晰地呈现在一张表格中,以便教师和学生更容易理解和跟踪课程的内容及进度。优化后的教学方案旨在提高学生的学术表现和实际技能,为他们在机械制造领域的职业生涯做好准备。

表2 机械制造工艺基础课程教学方案

4 结论

在现代制造业快速发展的背景下,机械制造工艺基础课程的教学方案必须不断优化。传统的教学方法可能会限制学生的学习体验。本文针对传统机械制造工艺基础课程教学存在的问题,提出相应的改革策略,引入多样化的教学方法,通过优化后的教学方案,旨在可以更好地培养有竞争力的机械工程师和制造专业人员,为学生的未来职业道路提供了更广阔的前景。