王翔

摘 要：《激光加工》是工程專業(yè)特別是機(jī)械制造專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程對(duì)于制造行業(yè)人才培養(yǎng)具有重要作用。對(duì)于該課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，需要進(jìn)行課程教學(xué)改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量?；诖耍疚木汀都す饧庸ぁ氛n程教學(xué)改革展開(kāi)研究，首先闡述了其改革背景，其次對(duì)其中的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，最后提出了改革措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：《激光加工》 教學(xué)現(xiàn)狀 教學(xué)改革 實(shí)踐 創(chuàng)新

Research and Practice on Teaching Reform of Curriculum

WANG Xiang

（Chengdu University of Technology， Chengdu， Sichuan Province， 610001 China）

Abstract： is a professional basic course for Engineering specialty， especially for Mechanical Manufacturing specialty， which plays an important role in talent training in manufacturing industry. For the problems existing in the course teaching， it is necessary to carry out the course teaching reform， improve students' learning enthusiasm， and then improve the teaching quality. Based on this， this paper studies the teaching reform of laser processing. Firstly， this paper expounds the reform background， then briefly analyzes the problems， and finally puts forward the reform measures for reference.

Key Words： ; Teaching status; Teaching reform; Practice; Innovation

制造行業(yè)發(fā)展中，激光加工技術(shù)是基礎(chǔ)技術(shù)，其在機(jī)械、印刷、冶金等行業(yè)發(fā)展中具有不可替代的作用。作為工科類學(xué)生實(shí)訓(xùn)課程，激光加工技術(shù)的實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)校要培養(yǎng)具有符合創(chuàng)性能力的人才就需要對(duì)課程進(jìn)行初步改革。當(dāng)前，大部分院校仍然以理論教學(xué)方式為主，但是激光加工技術(shù)是一門具有較強(qiáng)實(shí)踐性的課程，這種傳統(tǒng)教學(xué)方式已經(jīng)無(wú)法滿足人才培養(yǎng)要求，學(xué)生在課堂上不僅要獲得理論知識(shí)，還需要具有實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，這是學(xué)校課程改革的重點(diǎn)^[1]。

1 《激光加工》課程教學(xué)改革背景

高校工程教育的目的在于讓學(xué)生學(xué)習(xí)工藝知識(shí)、了解制造過(guò)程、體驗(yàn)工程文化、培養(yǎng)工程素質(zhì)，相關(guān)課程也需要與當(dāng)前的工業(yè)技術(shù)做好銜接。在工程教育體系中，激光加工技術(shù)占據(jù)重要地位，其需要根據(jù)技術(shù)變化不斷更新教學(xué)內(nèi)容和設(shè)備，把握現(xiàn)代激光加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及其在工業(yè)體系中的實(shí)踐應(yīng)用，進(jìn)而提高激光加工實(shí)踐教學(xué)水平。為了深入落實(shí)國(guó)務(wù)院關(guān)于高等院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的教育改革意見(jiàn)，創(chuàng)新產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人機(jī)制，發(fā)揮相關(guān)企業(yè)的作用，為高校開(kāi)展產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目提供支持^[2]。激光加工教學(xué)內(nèi)容以及課程體系改革項(xiàng)目實(shí)施的載體是學(xué)校，企業(yè)則提供技術(shù)、經(jīng)費(fèi)、實(shí)踐平臺(tái)等支持，校企合作推進(jìn)激光技術(shù)的發(fā)展，培養(yǎng)行業(yè)人才，在實(shí)踐教學(xué)中融入新的理念和技術(shù)，共同開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，構(gòu)建數(shù)字化教學(xué)體系，進(jìn)而不斷完善理論建設(shè)，建設(shè)理論、實(shí)踐結(jié)合的激光加工技術(shù)課程教學(xué)新體系。

2 《激光加工》課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

我校對(duì)工科類學(xué)生在機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中開(kāi)設(shè)了《激光加工》這門專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程的重點(diǎn)在于激光加工基本原理和工藝技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用。激光加工是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，激光加工憑借著高效、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)受到各國(guó)重視。該技術(shù)中涉及的激光加工方法比較多，要想取得良好教學(xué)效果并不容易。如何能夠在有限的學(xué)時(shí)中讓學(xué)生們了解激光加工方法，深入淺出教學(xué)，在短期內(nèi)提高激光加工技術(shù)教學(xué)質(zhì)量成為教學(xué)難點(diǎn)^[3]?；诖耍救藢?duì)該方面展開(kāi)深入思考，對(duì)現(xiàn)有教學(xué)方法進(jìn)行了改革思考。

3 《激光加工》課程教學(xué)改革實(shí)踐

對(duì)于大部分學(xué)生而言，傳統(tǒng)加工技術(shù)教材內(nèi)容抽象、乏味，特別是專業(yè)課程基本都是理論內(nèi)容，原理抽象、枯燥，缺乏實(shí)際操作和實(shí)際案例，學(xué)生本身對(duì)這類課程的興趣較低，主動(dòng)學(xué)習(xí)性差，缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力。本文提出的教學(xué)模式改革先讓學(xué)生主動(dòng)關(guān)心前沿技術(shù)和新概念，并對(duì)課程所學(xué)、所用進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹，提高學(xué)生的興趣，最后讓學(xué)生能夠明確基礎(chǔ)學(xué)習(xí)對(duì)后續(xù)應(yīng)用和創(chuàng)新的重要性，逐步引導(dǎo)學(xué)生的興趣和主動(dòng)性。先進(jìn)的激光加工技術(shù)是通過(guò)激光束和物質(zhì)相互作用而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的精加工，該技術(shù)中涉及了光學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械制造加工等多門學(xué)科，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的前沿技術(shù)。本課程主要通過(guò)詳細(xì)介紹激光加工技術(shù)力量、類型以及激光掃描、切割、打標(biāo)、3D打印等等前沿技術(shù)，讓學(xué)生能夠了解激光加工技術(shù)及其應(yīng)用，主動(dòng)學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。

3.1 教學(xué)內(nèi)容改革實(shí)踐

《激光加工》課程屬于專業(yè)課，教學(xué)時(shí)需要明確課程任務(wù)和性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，充分了解激光和材料作用，明確關(guān)鍵參數(shù)作用，并把握常見(jiàn)工作原理，熟知激光材料加工理論和系統(tǒng)組成，認(rèn)識(shí)到不同原理激光器、激光加工工藝，具備激光加工思維，主動(dòng)尋找激光加工機(jī)理，發(fā)揮創(chuàng)造能力，挖掘?qū)W生潛能，激發(fā)其創(chuàng)新思維，為后續(xù)發(fā)展和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

激光加工方法眾多，包括激光切割、焊接、打標(biāo)、熱處理、微納制造、彎曲成形以及快速成形等不同方法，涉及的內(nèi)容多，但是教學(xué)學(xué)時(shí)有限，因此需要明確教學(xué)重點(diǎn)，合理安排教學(xué)內(nèi)容，在保證學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)需求的同時(shí)還需要確保專業(yè)基礎(chǔ)和理論講解結(jié)合。當(dāng)前，激光切割和打標(biāo)技術(shù)在工程實(shí)際中的應(yīng)用較多，彎曲成形的研究應(yīng)用較少，微納制造在電子封裝中的應(yīng)用較多，在此基礎(chǔ)上，本課程把授課重點(diǎn)集中在激光掃描、切割、雕刻等方面，對(duì)激光焊接、打標(biāo)等作一般介紹^[4]。

為保證教學(xué)質(zhì)量，開(kāi)課前需要熟記整個(gè)教學(xué)內(nèi)容，因此，本人參考了不同激光制造行業(yè)專家觀點(diǎn)及其書(shū)籍，例如史玉升《激光制造技術(shù)》、邵丹《激光先進(jìn)制造技術(shù)與設(shè)備集成》等專業(yè)書(shū)籍，參考其中的觀點(diǎn)、技術(shù)結(jié)合課程教材，根據(jù)我校專業(yè)人才培養(yǎng)方案整合授課內(nèi)容，改革教學(xué)內(nèi)容，形成系統(tǒng)的教學(xué)方法。此外，還需要注意及時(shí)更新知識(shí)，在教學(xué)環(huán)節(jié)中完善教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)拓視野^[5]。因此在準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容時(shí)需要及時(shí)添加最新的激光加工技術(shù)，并在課程中引入實(shí)際案例，讓學(xué)生能夠及時(shí)了解新的激光加工技術(shù)的同時(shí)明確其具體應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)從課本到實(shí)踐再到知識(shí)升華的目標(biāo)。在保證教學(xué)內(nèi)容不離開(kāi)課本的同時(shí)能夠做到與時(shí)俱進(jìn)。例如，在教學(xué)激光切割知識(shí)時(shí)，用亞克力板模擬零件加工。亞克力是一種開(kāi)發(fā)較早的重要可塑性高分子材料，切割后具有干凈、精美的拋光邊緣，切割和雕刻亞克力板精度極高^[6]。用亞克力板切割齒輪、底板座等機(jī)械零件，先模擬加工，裝配調(diào)試成功后再用真正的金屬材料加工產(chǎn)品。這樣將實(shí)際操作引入機(jī)械設(shè)計(jì)與制造創(chuàng)新教學(xué)中，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

3.2 教學(xué)方法和手段改革實(shí)踐

3.2.1 教學(xué)方法改革

教學(xué)方法和手段作為課程建設(shè)重要部分，日常教學(xué)時(shí)需要不斷改革教學(xué)方法。當(dāng)前，大多數(shù)教師仍然采用傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方法，這種教學(xué)方法無(wú)法拓展學(xué)生知識(shí)面，也無(wú)法提高學(xué)生的積極性，甚至?xí)箤W(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理。在教授激光加工技術(shù)課程時(shí)，本人提出建立圍繞學(xué)生的教學(xué)環(huán)境，在教學(xué)活動(dòng)中注重強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，營(yíng)造學(xué)習(xí)環(huán)境，發(fā)揮其積極主動(dòng)性。例如，可以讓學(xué)生提出在學(xué)習(xí)或比賽時(shí)需要的零件，讓他們帶著問(wèn)題有目的地學(xué)習(xí)，在講解時(shí)可以隨時(shí)給學(xué)生們布置任務(wù)，把握重點(diǎn)，讓學(xué)生建立屬于自己的知識(shí)架構(gòu)^[7]。

3.2.2 教學(xué)方式改革

高校工程訓(xùn)練中心主要在于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，在《激光加工》課程改革中，需要在理論教學(xué)改革基礎(chǔ)上重點(diǎn)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)改革，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，提高高校學(xué)生的激光技術(shù)應(yīng)用能力。

（1）理論教學(xué)。激光加工技術(shù)課程具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，有效的教學(xué)方法能夠讓學(xué)生們加深記憶，采取板書(shū)+多媒體形式教學(xué)，可以提高教學(xué)信息傳輸量和內(nèi)容完整性，通過(guò)板書(shū)歸納總結(jié)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生能夠更好掌握知識(shí)，通過(guò)多媒體可以讓學(xué)生們克服傳統(tǒng)教學(xué)特點(diǎn)，更容易理解抽象的教學(xué)內(nèi)容，采用三維動(dòng)畫(huà)、視頻、動(dòng)畫(huà)等方式將知識(shí)點(diǎn)形象、具體的展現(xiàn)給學(xué)生，加深學(xué)生印象^[8]。例如，在講解激光加工方法時(shí)，通過(guò)多媒體課件播放視頻，讓學(xué)生們觀看實(shí)操現(xiàn)場(chǎng)，并對(duì)其重點(diǎn)操作進(jìn)行理論講解，結(jié)合三維立體動(dòng)畫(huà)演示，讓學(xué)生們能夠清楚激光加工原理以及過(guò)程，并向?qū)W生提問(wèn)關(guān)于激光加工參數(shù)設(shè)置及其影響因素、選擇等，讓學(xué)生們能夠主動(dòng)參與其中，取得良好效果。

（2）實(shí)訓(xùn)教學(xué)。激光加工是工程實(shí)訓(xùn)課程，教學(xué)時(shí)需要設(shè)置更多的實(shí)踐教學(xué)，而在實(shí)踐教學(xué)時(shí)，要注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，積極引導(dǎo)每位同學(xué)參與，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，按照自己的加工方法和參數(shù)設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，讓學(xué)生能夠利用課堂知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐操作，提高激光加工的實(shí)際應(yīng)用能力。例如在激光切割中，學(xué)生可以自己設(shè)計(jì)圖案作圖，將相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入至計(jì)算機(jī)中處理，最終加工出成品，深入體會(huì)激光加工技術(shù)。在具體的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，要結(jié)合具體案例詳細(xì)指導(dǎo)學(xué)生，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況和項(xiàng)目完成情況對(duì)學(xué)生的需求進(jìn)行研究、確定，教授學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維以及聚合思維，激發(fā)其創(chuàng)新就業(yè)能力。

本研究提出采用模塊化激光加工實(shí)訓(xùn)，學(xué)校建設(shè)專門實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地，提供CAD/CAM實(shí)訓(xùn)室和相關(guān)軟件和設(shè)備，激光加工實(shí)訓(xùn)室配置了金屬激光切割機(jī)、金屬激光打標(biāo)機(jī)、非金屬激光切割機(jī)、非金屬激光內(nèi)雕機(jī)等，激光加工實(shí)訓(xùn)室中，激光加工設(shè)備中包括了激光切割、標(biāo)記、內(nèi)調(diào)等技術(shù)。師資上，配置了模塊化激光加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)隊(duì)伍，包括專職教師、工程師、高級(jí)技師和技師，為了滿足不同年級(jí)實(shí)訓(xùn)要求，按照現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備教學(xué)隊(duì)伍制定了模塊化激光加工實(shí)訓(xùn)課程，其中包括基礎(chǔ)認(rèn)知、強(qiáng)化實(shí)踐、綜合創(chuàng)新這3個(gè)體系，如圖1所示。

首先，開(kāi)展基礎(chǔ)任職實(shí)訓(xùn)課程。全校各學(xué)生在認(rèn)知實(shí)訓(xùn)中，一年級(jí)課程中加入了4課時(shí)基礎(chǔ)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)，共分成2部分文成，其中2課時(shí)為金屬激光打標(biāo)演示實(shí)訓(xùn)以及2課時(shí)非金屬激光切割演示實(shí)訓(xùn)，主要讓學(xué)生觀摩，教師在場(chǎng)地講解打標(biāo)機(jī)和切割機(jī)結(jié)構(gòu)、原理和防護(hù)知識(shí)，之后根據(jù)操作手冊(cè)對(duì)打標(biāo)機(jī)和切割機(jī)進(jìn)行演示、操作，最后得到實(shí)際加工操作。基礎(chǔ)認(rèn)知激光加工實(shí)訓(xùn)經(jīng)過(guò)示范教學(xué)能夠拓展學(xué)生視野，讓學(xué)生能夠了解激光加工等手段，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。基礎(chǔ)認(rèn)知激光加工實(shí)訓(xùn)工件如圖2所示。

其次，開(kāi)展強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)課程。在二三年級(jí)帶領(lǐng)學(xué)生集中開(kāi)展強(qiáng)化實(shí)踐課程，共12課時(shí)，其中6課時(shí)為非激光切割課程，6課時(shí)為激光切割課程，主要讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐操作，雞兒提高學(xué)生的競(jìng)賽能力和實(shí)操能力。

在強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生通過(guò)不斷實(shí)踐動(dòng)手操作能夠激發(fā)參賽積極性和主動(dòng)性。對(duì)此，實(shí)訓(xùn)教師需要先將激光和非激光切割機(jī)結(jié)構(gòu)、原理和防護(hù)知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)講解，之后根據(jù)操作手冊(cè)將二者操作流程分別演示出來(lái)，再進(jìn)行實(shí)際加工。學(xué)生在了解流程后按照加工零件選擇適當(dāng)加工設(shè)備開(kāi)展實(shí)操作業(yè)。強(qiáng)化訓(xùn)練工件如圖3所示。

最后，開(kāi)展綜合實(shí)訓(xùn)課程。在四年級(jí)和研究生階段開(kāi)展綜合創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)課程，共24課時(shí)，其中8課時(shí)為金屬激光切割和打標(biāo)綜合實(shí)訓(xùn)，重點(diǎn)教授薄板類金屬工藝品制作，8個(gè)課時(shí)為非激光切割和雕刻綜合實(shí)訓(xùn)，重點(diǎn)教授薄板類費(fèi)金屬工藝品制作，8個(gè)課時(shí)為3D設(shè)計(jì)與激光內(nèi)雕刻綜合實(shí)訓(xùn)，重點(diǎn)教授透明水晶玻璃類工藝品制作。通過(guò)綜合加工實(shí)訓(xùn)讓學(xué)生了解激光加工制作方式，并學(xué)會(huì)學(xué)以致用。綜合實(shí)訓(xùn)課程訓(xùn)練工件如圖4所示。

3.3 考核方式改革實(shí)踐

該課程主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的理論素質(zhì)和實(shí)踐能力，因此對(duì)于學(xué)生的考核不僅需要理論知識(shí)考核，還需要結(jié)合平時(shí)表現(xiàn)進(jìn)行實(shí)際操作考核。其中平時(shí)表現(xiàn)和理論占總成績(jī)50%，包括課堂點(diǎn)名、出勤、課堂互動(dòng)、創(chuàng)新能力、實(shí)習(xí)報(bào)告等;實(shí)際操作主要對(duì)激光加工軟件的應(yīng)用、工藝參數(shù)設(shè)置以及學(xué)生具體操作時(shí)完成的零件質(zhì)量、操作的熟練程度等進(jìn)行考核^[9]，占總成績(jī)50%。通過(guò)這種綜合考核可以讓學(xué)生們了解激光加工理論和實(shí)踐內(nèi)容，提高實(shí)踐操作水平。

4 《激光加工》課程教學(xué)改革效果

《激光加工》課程教學(xué)改革后，學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力增強(qiáng)，利用模塊化教學(xué)能夠讓學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、主動(dòng)查閱資料，自主合作解決問(wèn)題，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，同時(shí)也能夠讓學(xué)生掌握設(shè)備操作軟件，具備創(chuàng)新思維，提高動(dòng)手能力，強(qiáng)化溝通、合作能力。對(duì)于老師而言，課程改革后教師的角色發(fā)生變化，具有指導(dǎo)性，能夠引導(dǎo)學(xué)生完成教學(xué)工作，提高教學(xué)主動(dòng)性。對(duì)于企業(yè)而言，課程改革幫助企業(yè)培養(yǎng)了更具有實(shí)踐技能的人才，企業(yè)無(wú)需付出額外的人才培養(yǎng)成本，既能夠提高效率，也能夠節(jié)約人才成本。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)創(chuàng)新改革《激光加工》課程，可以改變以往的教學(xué)內(nèi)容、方式、手段以及考核方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，增加學(xué)生對(duì)于該課程的學(xué)習(xí)探究興趣，使學(xué)生能夠掌握激光加工技術(shù)，激發(fā)其創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)，適應(yīng)企業(yè)和市場(chǎng)需求。

參考文獻(xiàn)

[1]霍亞光，劉海明，郭海軍，等.模塊化激光加工實(shí)訓(xùn)的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2020，18（4）：122-125，134.

[2]黃海龍，盧繡熔，敖祥.產(chǎn)學(xué)合作激光加工教學(xué)建設(shè)與實(shí)施探索[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2019，311（7）：107-109.

[3]黃曉萍，候俊.激光切割技術(shù)在高職專業(yè)課程中的應(yīng)用實(shí)踐[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2019，48（7）：156-157.

[4]劉利，劉江麗，張海光，等.融合設(shè)計(jì)元素的激光加工實(shí)踐課程的教學(xué)探析[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2019，17（2）：125-128.

[5]桂芳馬.高職院校信息技術(shù)課程分層教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].教學(xué)方法創(chuàng)新與實(shí)踐，2020，3（11）：88.

[6]龍麗嫦，高偉光著.激光切割與Laser Maker建模中國(guó)工信出版集團(tuán)[M].北京：人民郵電出版社，2020.

[7]龍錦中.《數(shù)控加工技術(shù)》課程創(chuàng)新型教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].輕工科技，2020，36（3）：128-129.

[8]冷星環(huán)，信麗華.工程實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新教學(xué)激光切割典型案例分析[J].石油石化物資采購(gòu)，2019（1）：119-119.

[9]馮愛(ài)新，周晨，曹宇，等.激光加工技術(shù)與裝備的本科層次人才培養(yǎng)模式的探索——以溫州大學(xué)為例[J].科教文匯，2019，450（2）：82-83.