智能制造工程专业实践教学改革路径论文

2025-05-13 17:06:22 来源: 作者:xuling
摘要:文章首先阐述了智能制造工程专业实践教学改革价值,然后提出了智能制造工程专业实践教学改革路径,包括强化实践教学师资队伍建设、搭建实践教学多元化平台、构建实践教学体系等,最后分析了智能制造工程专业实践教学改革效果。
摘要:文章首先阐述了智能制造工程专业实践教学改革价值,然后提出了智能制造工程专业实践教学改革路径,包括强化实践教学师资队伍建设、搭建实践教学多元化平台、构建实践教学体系等,最后分析了智能制造工程专业实践教学改革效果。
关键词:实践教学;智能制造工程专业;人才培养
随着智能制造技术的不断发展和应用,智能制造工程专业的人才培养也面临着新的挑战叫。当前,智能制造工程专业在实践教学活动上仍处于探索阶段),且采用的依然是传统的教学模式,这就不能满足社会对高素质智能制造工程人才的需求,因此智能制造工程专业的实践教学改革就显得尤为重要。下面本文拟在阐述相关背景的基础上,以西京学院(以下简称“我校”)为例,对智能制造工程专业实践教学改革路径加以论述,以便为智能制造类专业实践教学提供参考。
一、相关背景
智能制造工程专业是近几年高校新开设的专业,其实践教学处于零起步状态。我校智能制造工程专业同样存在这种情况,如专业新建初期没有相应的实验室和配套设施,且大部分教师都是由机械类专业教师转型而来,同时教师未受过专业课程实践教学的系统培训,也没有足够的实践教学经验。由于在实践教学方面缺乏系统培训及经验,教师在授课过程中能明显感受到相关知识的欠缺和实践技能的不足,导致不能很好地满足教学需求。
为此,我校于2022年大力推进智能制造工程专业建设,购进了先进的设施设备,以充实实验室。同时,加强与企业合作,安排教师到企业进行强化培训,提升教师的专业素养,并提供了更多实践教学的资源。另外,聘请了企业优秀的专业技术人员来校做兼职教师,并参与实践教学方案的制定及实践教学基地的建设,以共同构建实践教学平台。
通过两年的实践教学改革,我校智能制造工程专业的实践教学质量得到了明显提高。同时,学生的实际操作能力、创新能力和问题解决能力得到了提升,成绩也明显提高,从而为就业奠定了坚实的基础。概言之,我校智能制造工程专业实践教学改革满足了教学需要,也对专业招生人数的增加起到了促进作用,有利于人才的培养。
二、智能制造工程专业实践教学改革价值
(一)有利于学生专业理论知识的熟练掌握
智能制造工程专业涉及多个学科,知识点分散,学习难度大,单纯依靠课堂上理论知识的讲授,很难给学生留下深刻的印象,且学生难以做到理解透彻、熟练掌握、合理运用。通过实践教学改革,合理安排实践教学结构,打通从认知实验到毕业设计的实践教学环节,将理论知识融入实践教学,逐层深化,并通过感官体验、动手操作等环节,使学生深刻感受智能制造的“存在”,回归理论知识的学习,能够提升学生专业理论知识的掌握程度”。另外,在生产实践、综合实践等实践教学环节,将智能制造理论知识应用于实践,能够使专业理论知识升华,进而更好地让学生熟练掌握。
(二)有利于学生多方位能力的提升
第一,在以培养应用型人才为目标的基础上,加强技能操作是智能制造工程专业实践教学改革的根本要求,且强调学生数控加工、工业机器人等方面操作能力和实际动手能力的提升。第二,从工厂角度出发,智能制造工程专业加强工程应用实践,开展实践教学改革,可以促进学生毕业后就业能力和工程实践能力的提升。例如,在工业机器人的实践教学中,介绍了ABB、KUKA等应用广泛的产品;在智能生产线实践教学中,介绍了从空白输入到成品输出的智能自动化生产线。第三,通过合理借鉴专业教师的科研成果和各类学科竞赛内容等,创新实践教学环节,可以更好地促进学生创新创业能力的提升。
(三)有利于学生职业素养的形成
智能制造工程专业通过校企合作共建实践教学基地等,开展实践教学改革,这能够促进学生职业素养的形成。具体来说,借助生产实习、综合实习等实践性教学环节,使学生作为“企业员工”,深入智能制造相关岗位,亲身感受智能制造知识在实际生产中的应用,进而促使学生可以从岗位角度看待实践教学过程,最终形成良好的工作责任感和团队合作意识。另外,通过实践教学管理及考核评价等,严格要求学生遵守实践操作流程,保证操作的规范化和安全性,以促进学生职业行为规范、职业道德和安全环保意识的培养。
三、智能制造工程专业实践教学改革路径
(一)强化实践教学师资队伍建设
根据学校的实际情况,我校智能制造工程专业合理配置各类教师,建立教师培养和发展机制,以确保实践教学质量和效果。
第一,制定新教师培训的相关制度,并组织老教师“传导”,即由具有丰富实践教学经验的老教师一对一带领新教师,并制定“传导”的具体实施方案[5]。新教师只有经过全部培训并且考核通过,才能正式开展实践教学。同时,根据实践教学的需要和教师的职业发展规划,对所有教师进行定期和不定期的有效培训。另外,结合智能制造新技术的更新和实践教学新手段的呈现,使教师在专业技术、学历等方面不断进行提升,且支持教师参加行业会议、展览等活动,以开阔专业视野。
第二,通过人才引进体系建设,吸引优秀人才加入实践教学团队,如具备学术理论、实践经验和工程背景的“双师型”人才,他们既有扎实的学术背景,又具备实践经验,能够将理论与实践相结合,为学生提供全面的教学和指导。具体可制定“一人一策”的引进方案,并利用学校官网、学校官微等广泛宣传,以便进一步充实师资队伍。另外,与相关行业和企业进行合作,利用其资源和渠道,扩大人才引进的影响力和覆盖面。这在促进学术交流和合作的同时,也推动了智能制造领域的研究和发展。
第三,从具有稳定合作关系的智能制造企业聘请一批经验丰富的企业工程技术人员担任兼职教师,与学校的专职教师共同负责实践教学,将学校和企业的资源充分结合起来,进而提高实践教学的质量和效果。同时,专兼职教师共同制定教学大纲和教学方案,确保教学内容与实际应用紧密结合。另外,专兼职教师共同开发实践教学资源,且参与课程考核、项目评审、成果展示等,为学生提供切合实际的评估标准和反馈,促进学校与企业之间的合作与交流。
第四,制定考核评价制度和奖惩激励制度,鼓励教师在注重学术研究的同时,更加注重工业和工程实践,以强化自身实践技能,进而保证实践教学的高效实施。这样可以满足学生对实践教学的需求,培养具备实践能力的优秀人才。
(二)搭建实践教学多元化平台
为搭建实践教学多元化平台,我校智能制造工程专业创建了包含智能制造工程相关设备的实验室,以便为学生提供进行实验研究的场所[6]。同时,合理安排实验室资源,确保学生能够充分利用资源进行实践操作。另外,定期维护和更新实验室设备,以保证实践教学质量。为此,我校引入了先进的实验实训设备,以及仿真软件等。此外,借助智能装备研发中心,也能够助力实践教学多元化平台的搭建。我校智能制造工程专业实训设备如图1所示,数字一体化模拟平台与NX仿真软件如图2所示。
(三)构建实践教学体系
为助力实践教学改革,我校智能制造工程专业以智能制造业的需求为导向,以工程项目为主线,构建了适应学生的智能制造实践教学体系[7],如图3所示。构建的实践教学体系具有综合性、实用性及项目导向、行业对接和持续更新的特点,如表1所示。具体包括专业基础实践教学、综合实践训练、创新实践训练和工程实践能力培养四个教学主体内容框架[8-9],如图4所示。通过这样的教学体系,能够培养学生的实践能力和创新能力[10-11],使他们能够适应智能制造领域的发展。
(四)创新实践教学方式
我校智能制造工程专业为使实践教学更加贴近实际应用,提高学生的实践能力、创新能力,通过以下方面创新实践教学方式。
1.实践项目。通过与企业和研究机构合作,让学生了解行业最新的智能制造技术和发展趋势,并与行业专业人士交流,拓宽自己的知识面[12]。同时,企业给学生提供真实的智能制造项目,以便使学生在实际操作中学习和应用相关知识和技能,增强实践能力和职业竞争力。另外,让学生更加深入地理解和运用所学知识,在团队中合作,从项目的需求分析、设计、实施到测试和优化,做到全过程参与,培养解决问题的能力、团队合作能力和沟通能力。
2.制造实验。设置智能制造实验任务,让学生通过制造产品或进行实验,以掌握智能制造的核心技术。同时,学生可以学习和应用自动化技术、机器人技术、物联网技术等,提升自身的实际操作和技术应用能力。
3.创客教育。引入创客教育的理念和方法,激发学生的创新思维和在智能制造领域的创造能力,并设置创客空间,为学生提供各种创客工具和资源,鼓励学生自主探索和创新,帮助他们掌握相关的技术和方法。同时,学生可以从自己的兴趣出发,自主选择和设计自己感兴趣的智能制造项目,并通过实际的制作过程来实现自己的创意。另外,学生还可以与其他同学分享自己的成果和经验,促进彼此之间的学习和交流。
4.软件开发。智能制造工程涉及软件开发的部分,可以通过编程实践来培养学生的软件开发能力。此外,学生可以学习和应用编程语言、人工智能等技术,设计和开发智能制造系统所需的软件模块,提高生产效率和产品质量。
5.行业实习。安排学生到智能制造相关企业或机构实习,让他们亲身参与和了解智能制造的实际运作。同时,学生可以在实习中学习和应用智能制造的知识和技能,从而了解行业的需求及发展趋势。另外,通过实习,学生可以接触到实际的智能制造系统和设备,了解其运行原理和应用场景。这样学生可以参与智能制造系统的设计、开发和优化过程,亲自实践和应用所学的知识和技能。此外,学生还可以与企业或机构的工程师和技术人员进行交流和合作,学习他们的经验和技巧。
(五)优化实践教学评价
为了评价学生在实践教学中的表现,从而不断改进和提升教学质量,我校智能制造工程专业从以下方面优化实践教学评价。
第一,通过实验报告、实习报告、项目成果等,考查学生在实验室、实习实训等中的实际操作能力[13],并结合学生的自我评价、实践反馈等方式,考查学生对实践教学的认知和体验,以了解实践教学对学生实践能力的培养和综合素质的提升情况。
第二,通过过程性考核,评价学生解决实际问题的情况,促进学生在实践环境中的问题分析能力[14]及解决方案设计和实施能力的提升和发展。
第三,通过考核学生的项目设计、技术应用等,评价学生在项目实践中的创新能力,同时考查学生在团队中的角色扮演、沟通协作、任务分配等情况,评价学生在实习实训中的团队合作能力。
第四,通过考核学生的学习成绩、毕业生就业情况、毕业论文质量等,评价实践教学对学生的影响和效果。
通过以上方式的评价,可以全面考查实践教学对学生的影响和效果,为实践教学的改进和优化提供参考和依据。
四、智能制造工程专业实践教学改革效果
改革后,我校智能制造工程专业实践教学取得了较好的效果。以2021级学生为例,43人参加智能制造生产管理与控制职业技能等级考核,41人取得技能证书,考证率达95.3%;34人参加第二十五届中国机器人及人工智能大赛,斩获国家级一等奖2个、二等奖3个、三等奖3个,获省级奖多项。同时,28人已被相关企业岗位提前预订,15人读研,就业率100%。通过实践教学效果反馈,能够使教师及时了解学生的学习情况,以便提供指导、建议和意见,并帮助教师调整实践教学策略和方法。具体来说,主要有以下五点。
第一,通过评分、评语或评估报告的形式,对学生在实践项目中的表现,包括项目的完成情况及实施过程中的问题解决能力、团队合作能力等方面,给予具体的建议,以帮助学生改进和提升能力。同时,也可以根据个别学生的情况,为其提供具体的建议和指导。
第二,通过在实践过程中观察学生的操作技能、实验数据分析能力等,及时给予学生指导,并以实验报告、实验记录等方式,让学生了解自己的不足之处,提供改进的方向。同时,通过与学生进行讨论和互动,引导他们思考问题,并提供实际案例和示例来帮助他们理解和运用所学知识。另外,以小组或团队形式,让学生在合作中相互学习和交流,培养他们的团队合作能力。此外,在评价学生的实践能力时,采用综合评价的方式,考虑学生的实验操作技能、实验数据分析能力等综合素质,给予其综合评价和指导。
第三,通过企业的评价,对学生在实习环节中接触到真实的工作环境和项目的情况进行实习评估,包括学生在实习中的工作态度、责任心、沟通能力、解决问题的能力等,这样可以使学生了解自己在实际工作中的不足之处,并能进行自我反思和提升。同时,也能帮助企业了解学生的实际能力和潜力,为企业在招聘和培养人才方面提供参考。
第四,通过课后问卷调查、小组讨论等方式,定期进行学生反馈调查,了解学生对实践教学的看法,并提供改进的意见。问卷调查统计结果显示,学生对于实践教学的满意度达到了100.0%,学生的自我满意度达到了78.6%,实践作业均为独立思考和协同合作完成。通过学生反馈调查,学校和教师可以及时了解学生的需求和意见,并有针对性地进行改进和调整。这样可以提高实践教学的效果,使学生更好地获得实际工作经验,提升能力。
第五,通过在课上、课下观察学生的学习参与度、专注度、理解程度等方面的表现,听取学生的意见和建议,可以了解教学效果,以便及时调整教学策略和方法,以满足学生的学习需求。同时,可以定期对教学进行评估和反思,回顾教学计划、教学材料、教学方法等,分析其效果和问题,并思考教学过程中的优点和不足,以及如何改进和提高。
笔者认为,我校智能制造工程专业实践教学改革应是持久的,虽然取得了一些改革成果,但与预期目标还有一定距离。为了更好地推动实践教学改革,还需要进行以下工作:①积极加强校企合作,将学生带入企业真实工作场景,让他们亲身参与其中,提高实践操作能力;②在注重学生知识获取的同时,加强学生创新能力、团队合作能力的培养,如组织学生开展创新项目、进行团队合作等;③建立科学的评估和反馈机制,以便及时收集学生的建议和意见,进而为改进实践教学提供依据。此外,加强对教师的培训和评估,继续提高教师的实践教学能力和素质。
五、结语
我校从实践教学师资队伍建设的强化、实践教学多元化平台的搭建、实践教学体系的构建、实践教学方式的创新等方面对智能制造工程专业实践教学进行了改革,从而弥补了现阶段实践教学存在的不足,进一步拓展了实践教学的宽度和深度,进而助推了学生专业知识、专业技能的学习,且有效地提高了实践教学效果,提升了实践教学质量。
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