从现代制造技术发展看课程改革

来源:用户上传      作者: 徐向红

　　摘要：随着科技的迅猛发展，现代机械制造技术有了长足进步，具有将现代技术贯穿制造全过程，技术、管理、人员三结合，多学科交叉融合，支持可持续发展和系统工程综合运用等特点。因此，现代制造技术对教学改革提出了新要求，工程院校的现代制造技术课程应适应此要求进行改革与优化，在整合主体技术群、支撑技术群和制造技术环境的基础上，更新教学内容，修订教学计划，突出创新能力和应用能力的培养，注重与企业的现实需要相对接。
　　关键词：现代制造技术；课程建设；教学改革
　　中图分类号：G423
　　文献标志码：A
　　文章编号：1002－0845(2006)07－0018－02
　　
　　一、现代制造技术的发展趋势
　　
　　机械制造业的生产发展规模经历了从少品种、小批量到多品种大批量的转变，资源配置从过去的劳动密集和设备密集向技术密集和知识密集的方向发展，生产方式也沿着手工、机械化、单机自动化、刚性流水自动化、柔性自动化、智能自动化的轨迹不断进化。制造技术的发展增强了企业的生产能力和市场适应性，产品结构也走向多元化，产品性能大幅度提高。
　　当前，我国的经济逐渐与国际接轨，国内企业大量采用现代制造技术参与国际竞争，因此形成了对掌握先进制造技术人才的巨大需求。随着现代科学技术的进步，特别是随着微电子技术、计算机技术、信息技术、现代管理技术、制造技术与机械制造技术的不断融合，机械制造工业的面貌发生了很大的变化，相继出现了数控机床、加工中心、柔性制造系统、集成制造系统、虚拟制造、敏捷制造、并行工程等许多先进的制造方法和生产模式，形成了现代制造技术体系。现代制造技术是传统制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等技术成果，并将其综合应用于制造全过程，以实现优质、高效、低消耗、清洁、灵活生产，从而取得较理想的技术与经济效果的制造技术的总称。先进的制造技术是制造业的技术支柱，是一个国家科技水平、综合国力的重要体现，制造技术的发展是经济持续增长的根本动力。
　　
　　二、现代制造技术发展的特点
　　
　　1.贯穿制造全过程
　　传统制造技术一般指加工制造的工艺方法，实际上只是制造全过程的一部分；而现代制造技术则贯穿了从市场预测、产品设计、采购、生产经营管理、制造装配、质量保证、市场销售、售后服务、报废处理甚至回收再利用等整个制造过程，使整个制造过程成为一个大系统。
　　
　　2.技术、管理、人员三者结合
　　现代制造技术已不是一个单纯的技术问题，已发展为由技术支撑转变为技术、管理、人员三者的有机集成，它强调更加灵活的组织管理模式，以使制造全过程达到优化运行。例如，一家企业要建立计算机集成制造系统，就必须首先对所有员工进行培训，改变传统的思维模式。而精良生产理论提出的市场驱动、需求牵引理念，强调用户是核心，快速响应市场需求。
　　
　　3.多学科交叉融合
　　传统制造技术的专业、学科单一，不同专业之间界限分明；而现代制造技术的专业、学科之间不断渗透、交叉、融合，其界限逐渐淡化甚至消失，这使得现代制造技术趋于系统化和集成化，并发展成为集机械、电子、材料和管理等技术于一体的新兴交叉技术。如快速成型技术就是机械工程、CAD、数控、激光以及材料等技术交叉优化集成的结果。
　　
　　4.支持可持续发展
　　资源、环境与人口是当今社会面临的三大主要问题。现代制造技术强调优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，它所倡导的绿色制造、清洁制造、生态工厂等新概念、新哲理，是支持可持续发展战略的有力武器。
　　
　　5.制造过程是个系统工程
　　机械制造过程是一种离散的生产过程，制造过程中的各个环节之间可以彼此关联或不关联。用系统论的观点来分析和研究制造过程，就出现了制造系统的概念，并形成了现代制造系统工程学。制造系统由物质流系统、能量流系统和信息流系统三个基本要素组成。计算机技术、数控技术、微电子技术、传感技术等的发展，促进了制造系统的形成和发展。
　　
　　三、现代制造技术对教学改革的要求
　　
　　由于现代制造技术不是指某项技术，而是一个综合的系统技术，这对当前的教学内容、培养体系以及专业和学科间的交叉渗透提出了新的挑战。拓宽专业、培养通才，是面向21世纪教学改革的一个重要内容。而教学计划受学时数的限制，许多新的制造技术却无法一一单独安排，学生也难以自由选择专业和课程，因此导致他们的知识面狭窄。
　　现代制造技术要求从业人员在掌握坚实的自然科学知识和宽广的人文社会科学知识的基础上，具有广泛收集与处理信息的能力、获取新知识的能力、分析与解决问题的能力、组织管理能力、综合协调能力、表达沟通能力和社会活动能力等，尤其是要求不断增加创新能力和工程实践能力。因此，急需加强教育与产业部门间的密切交流与合作。从某种意义上说，产学研结合的教育模式已成为提高教育质量、培养应用型人才的重要途径。
　　目前，制造业产业结构调整的频率和产品更新的周期不断加快，知识失效的速度也明显加快，工科毕业生知识的半衰期只有六年左右。因此传统的一次性教育模式已不能适应新的时代要求，这对当前的培养模式与教育手段提出了新的要求。
　　为培养适应现代制造技术发展的高层次工程技术应用人才，必须适时调整机械制造技术类课程的体系结构和教学内容，使学生初步建立起与现代制造技术相适应的知识体系。学生除了具备机械制造技术基础知识、专门知识和相关的职业技能外，还应该拓宽知识面，注重培养创新应用能力和综合素质，提高毕业后对工作环境的专业适应性。
　　
　　四、现代制造技术课程建设的基本思路
　　
　　为适应机械制造及自动化和机电一体化专业课程设置调整的需要，通过对先进制造技术的主要内容进行综合提炼，我们开设了现代制造技术这门课程，用以简要地介绍现代制造领域的设计、制造、加工自动化和生产管理等技术，并展望了现代制造技术今后的发展趋势。课程设置的目的是为了拓宽学生的知识面，培养他们对新技术的跟踪适应能力，提高机械类各专业学生的就业能力。
　　现代制造技术课程建设的基本思路是：以现代制造技术的前沿性、综合性、交叉性和适用性为原则，注重国内外新成果和新技术的采用，对与我国、特别是本地机械制造行业关系密切的关键技术作重点介绍，注重学科之间的交叉融合，从系统的角度介绍现代制造技术的内涵、特征、技术发展前沿和关键技术等内容。根据这个目标制定了以下四项具体目标：
　　(1)将各类相关课程之间进行最佳组合，实现课程设置科学化；(2)调整课程内容，实现课程知识结构的综合化、教学内容的现代化；(3)改进教学方法和手段，实现教学手段的现代化，提高教学效果和质量；(4)拓宽学生的知识面，培养学生的创新意识，实现人才素质的优化。
　　
　　五、现代制造技术课程体系建设的改革
　　
　　现代制造技术包括三大主题技术群：主体技术群、支撑技术群和制造技术环境。这三大主题技术群不是彼此孤立的，它们之间有信息交换。传统的课程体系生硬地将实际相互关联的整体内容人为地分割切块，这对于各门课程的学习而言，在保证知识的系统性、完整性、条理性、透彻性等许多方面，是有积极意义的。但现代制造技术的一个重要特征是学科间的内容不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化，技术也更趋于系统化和集成化，因此，现有体系造成了学生所掌握的知识是零碎散乱的，因而直接导致了学生综合应用能力的欠缺。
　　为了应对现代制造技术迅猛发展带来的挑战，必须用先进的制造技术改造传统学科，淡化专业划分，加强素质教育。在教学计划的安排上，提出了“努力保持传统制造技术内涵，大力拓展现代制造技术外延”的总体设想，对旧的教学体系进行大刀阔斧的改革，在课程设置和内容上逐年调整，使传统制造技术和现代制造技术两条课程主线相互补充、相辅相成，使本专业毕业生既能较快地适应传统制造业的需求，也能很好地跟踪先进技术发展的趋势，保持可持续发展的潜力。近几年，机械制造各专业针对周边地区机械行业发展的需要，不断对传统课程进行整合，大幅度压缩学时，先后开出了机械CAD原理与应用、有限元法应用、机电一体化基础、数控加工技术、测试技术、现代制造技术等系列课程。在教学内容和体系上逐步突破传统的CAD和制造工艺教学，构建先进制造技术的知识体系。
　　虽然过去的教学体系改革中对许多单门课程的教学内容进行了局部优化，适时增加了相关的现代制造技术的一些零碎内容，但整个课程体系的整体框架并没有结构性的变化。我们本着课程体系建设要与社会需求和工程技术发展水平相适应的原则，对现代制造技术进行了综合与整合，制订了新的教学计划，拟定了新的教学大纲，将各种互相渗透和融合的相关技术集成为现代制造技术内容，安排40学时进行教学，
　　将众多的现代制造技术整合成一门课，其难度是相当大的。为了将各项内容有机、有序地整合在一起，使学生具备先进制造技术的基础知识，我们采用了宏观整合和微观整合的措施，使课程内容较好地反映本课程的宗旨。
　　宏观整合是在总体结构上进行整合，解决相关章节的取舍和编排问题。我们把众多的先进制造技术按照内容分类，进行整合，确定了按现代设计技术、现代制造工艺技术、制造自动化技术和系统管理技术等几个方面分别介绍的总体结构。在内容的取舍上，我们主要考虑的是与现有课程的衔接，凡已有单独安排的内容如数控技术、计算机辅助设计技术、有限元技术等不再讲述，以避免重复。
　　微观整合则是在教学过程中充分注意授课内容与传统制造技术及其他知识点的融合衔接问题，按照基本知识、基本方法、主要特点和应用这三个层次，连接与之相关的现代制造技术的基本概念、技术基础、加工方法和设备等知识内容。同时注重理论联系实际，用案例说明问题。
　　在教学中，始终围绕企业对人才的需求来设置教学内容，突出创新和应用能力的培养，既保证了教学内容的实用性，又体现了课程设置的先进性。通过以上结构体系的教学改革，使学生对现代制造技术整个内容有了初步的系统认识。近几年的反馈表明，本专业的毕业生能在较短的时间里适应本职工作，对新技术的接受能力强，专业基础理论知识扎实，专业技术水平较高，得到企业的认可。
　　
　　〔责任编辑：孙喜田〕

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