基于先進(jìn)激光加工技術(shù)創(chuàng)新課程的教學(xué)研究和探索

李春玲 李建華 張淑珍 鄭海霞

摘要：本文把先進(jìn)激光加工技術(shù)創(chuàng)新課程教學(xué)作為落實立德樹人，突破人才培養(yǎng)薄弱環(huán)節(jié)的著力點(diǎn)，通過豐富教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新課程模式，優(yōu)化課程設(shè)計，創(chuàng)新實驗平臺，把教學(xué)、科研、實踐緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生實踐動手能力，培養(yǎng)適應(yīng)新時代中國特色社會主義崗位需求的先進(jìn)激光加工技術(shù)人才，提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的自尊心和自信心。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)激光加工技術(shù)；實踐動手能力；新時代；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）25-0204-02

黨的“十八大”對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)做出重要部署，黨的“十九大”對人才培養(yǎng)提出了新要求，迫切需要培養(yǎng)大批真正具有引領(lǐng)能力的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，服務(wù)社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國建設(shè)，引領(lǐng)未來人類文明的發(fā)展方向。本文堅持以學(xué)生文本，把“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的教育理念，結(jié)合產(chǎn)學(xué)研，推進(jìn)項目式教學(xué)，面向選課學(xué)生、分類施教、結(jié)合專業(yè)、強(qiáng)化實踐，提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的自尊心和自信心。

一、結(jié)合社會市場介紹課程作用，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

當(dāng)前，在大多數(shù)學(xué)生看來，傳統(tǒng)加工技術(shù)其教材內(nèi)容較抽象、乏味，尤其是一些專業(yè)課，講的都是些純理論，原理枯燥、空洞，且在教學(xué)沒有實際操作和實例研究，學(xué)生興趣和自覺性不高，就更沒有學(xué)習(xí)的動力。本教學(xué)模式首先從學(xué)生關(guān)心的科技前沿和新概念的熱點(diǎn)出發(fā)，詳細(xì)介紹課程所學(xué)和所用，逐步完成心理興趣輔導(dǎo)，讓學(xué)生明確一個道理“過去的教學(xué)學(xué)習(xí)影響的是現(xiàn)在，而現(xiàn)在的創(chuàng)新課程影響的是將來”，逐步完成心理興趣輔導(dǎo)，充分提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。先進(jìn)激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料進(jìn)行精細(xì)加工的技術(shù)，涉及光學(xué)、物理、材料、材料加工、機(jī)械制造、計算機(jī)、自動控制等多種學(xué)科，先進(jìn)激光加工技術(shù)是現(xiàn)代先進(jìn)制造的前沿領(lǐng)域。本課程從理論、方法、技術(shù)、應(yīng)用的角度系統(tǒng)地介紹先進(jìn)激光加工技術(shù)，包括激光材料加工理論基礎(chǔ)、激光器種類、工作原理及應(yīng)用范圍、激光加工系統(tǒng)組成、激光焊接、激光切割、激光打標(biāo)、激光熔覆、激光熱處理、激光3D快速打印等系統(tǒng)應(yīng)用、設(shè)計及實例分析。

二、明確課程性質(zhì)與任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維

本門課程性質(zhì)是專業(yè)課，以機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生基本學(xué)習(xí)內(nèi)容為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代先進(jìn)制造的發(fā)展方向為指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生從生產(chǎn)實際加工過程考慮融合現(xiàn)代激光加工技術(shù)，課程要求學(xué)生了解激光的工作原理，掌握激光焊接、激光切割、激光打標(biāo)、激光熔覆、激光熱處理、激光快速成型系統(tǒng)的工作原理，使學(xué)生日常學(xué)習(xí)中見不到激光這種現(xiàn)象，變?yōu)槌B(tài)，充分明確課程性質(zhì)與任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生對先進(jìn)激光加工技術(shù)的興趣，使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，充分理解激光與材料的作用機(jī)理，理解關(guān)鍵參數(shù)的物理作用，并掌握常見的激光加工系統(tǒng)的工作原理。能夠充分認(rèn)識這種激光作用的宏觀現(xiàn)象，熟知激光材料加工理論基礎(chǔ)和激光加工系統(tǒng)的一般組成，認(rèn)識Nd：YAG、CO2、準(zhǔn)分子、半導(dǎo)體、光纖等不同原理的激光器，掌握激光加工的工藝過程，包括激光產(chǎn)生的機(jī)理、特性以及與材料相互作用的物理技術(shù)。運(yùn)用激光加工思維原理，產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生從表面的激光加工技術(shù)到微觀世界尋找工作機(jī)理，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性想象和積極的求異性，通過求知物質(zhì)的性質(zhì)，獲得敏銳的觀察力，從而挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性想象和智慧潛能，激發(fā)創(chuàng)新思維，獲得獨(dú)特的知識結(jié)構(gòu)以及活躍的靈感，為學(xué)生了解現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)，從事相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下夯實基礎(chǔ)。

三、實驗課設(shè)和項目式教學(xué)相結(jié)合，培育學(xué)生創(chuàng)新能力

激光，全稱為受激輻射光放大，英文全稱為：Light Amplification by Stimulate Emission of Radiation，簡稱為：laser。它是一種新光源，其所具有的相干性、單色性、方向性與高輸出功率等特點(diǎn)，將激光聚焦到一點(diǎn)，焦距平面上的功率密度可達(dá)105—1013W/cm2，激光加工就是利用激光束優(yōu)良的方向性和高功率密度等特點(diǎn)來進(jìn)行工作的，這是其他加工方法所無法比擬的。本創(chuàng)新課程教學(xué)模式全程結(jié)合自己在材料學(xué)院攻讀博士學(xué)位過程解決科學(xué)問題的實例，詳盡并全程指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新能力的培育，通過科研項目，分類施教，分組制定幾個相對獨(dú)立的項目交由學(xué)生自己處理，結(jié)合詳細(xì)實驗課設(shè)，完成信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價。從學(xué)生的實際情況出發(fā)，根據(jù)項目完成情況，研究學(xué)生的需求，教給學(xué)生學(xué)習(xí)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，啟發(fā)學(xué)生思維。按照“項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”的原則，要求學(xué)生了解激光加工的光學(xué)系統(tǒng)的工作原理，著重掌握激光的應(yīng)用系統(tǒng)，包括激光焊接系統(tǒng)、激光切割系統(tǒng)、激光打標(biāo)系統(tǒng)、激光表面處理系統(tǒng)、激光3D快速打印系統(tǒng)等的工作原理。在教學(xué)過程能詳細(xì)了解項目創(chuàng)作整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求，通過創(chuàng)新智能的控制和約束，及時調(diào)整教學(xué)方式，結(jié)合個體調(diào)整培育目標(biāo)，能夠?qū)⒗碚搩?nèi)化于心、實踐外化于行，做到善學(xué)善用，真學(xué)真用。比如讓學(xué)生激光打標(biāo)機(jī)（如下圖）雕刻出精美的幾何圖形和文字的簡單項目，就能夠讓學(xué)生了解市場上激光雕刻和打標(biāo)的過程，掌握其原理，培養(yǎng)發(fā)散思維和聚合思維，為學(xué)生思考、探索、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新提供實踐平臺，從而啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和就業(yè)能力。

四、結(jié)語

創(chuàng)新課程教學(xué)徹底改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，通過創(chuàng)新實驗實踐平臺和分類項目式教學(xué)，結(jié)合產(chǎn)學(xué)研項目，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性、創(chuàng)造性，使學(xué)生能夠從多角度、多層次去思考問題，能更好地掌握激光加工這種先進(jìn)制造技術(shù)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維和能力，能夠獨(dú)立完成和支撐項目，實現(xiàn)學(xué)生把自己的所學(xué)、所知及研發(fā)能力與企業(yè)和市場無縫對接。

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