先进制作技术范文1
1.1设计绿色的化工机械
化工机械的绿色设计，即化工机械的生态化设计，是一种面向环境的科学化的设计，是对能源进行高效的利用，同时力求实现与环境发展相互协调的目的。化工机械的设计过程中，注重考虑化工机械的环境性能和整个生命周期，作为设计生产的原则。其中绿色科学的设计化工机械的主要原则有三条，主要是：环境协调性原则、技术先进性原则和最佳综合效益原则。化工机械的设计应注重按照这三点原则，实现化工机械的绿色型设计。
1.2化工机械应用绿色设计
化工机械的生产设计中所遵循的三点原则即：环境协调性原则、技术先进性原则和最佳综合效益原则，是保障和实现绿色技术的规则。其中主要包括：机械的可回收设计、选择环保型材料、化工机械的可拆卸设计、废弃物品的再利用和资源和的处理方案、评价化工机械的生命周期等等。是生产设计绿色机械中的主要内容。
①选择环保材料：环保材料主要选择一些对环境造成影响的，包括生物易降解材料、天然材料、可回收再利用的材料和废弃后污染较小的材料。
②化工机械回收设计：化工机械设计的根本目的在于，减少对环境的污染，提高资源和能源的利用率。合理的对化工机械进行回收和相关的设计时去的效益的重要措施。当前我国的化工企业中化工机械的回收方法多为手工分解的方法，虽然回收率较高，但却对环境造成了相应的影响。回收的办法要注重达到材料的最大的利用率，回收过程减少多环境的影响，可以使用机械额回收方法。
③机械拆卸设计：化工机械的拆卸设计是使机械在处于设计阶段的时候，同时具有很好的拆卸性，遵循的原则有：考虑化工机械的拆卸和回收，在保证其功能完整的条件下，要尽可能的简单设计，减少在拆卸时的难度；减少材料的种类，多使用兼容性高的材料；遵循拆卸原则进行具体的设计；对于功能和结构相似的材料要注重标准和通用化。
④化工机械的生命周期：化工机械的提出是在环境问题的基础上，评价化工机械绿色设计的方法和体系。其中包括产品的可回收设计、选择环保材料、废弃物再生、拆卸设计等内容，要保证在化工机械的生命周期内保持最佳的环境等条件。
2、化工机械的可持续发展
2.1化工机械的先进制造过程
化工机械的生产制作中，最要注意的是“绿”即绿色，是环保的理念，即化工机械从产品设计、生产、包装、运输到回收的整个生命周期对环境的不利影响要控制到最小。第二个“省”即节省，是节约节俭的意思，化学机械的生产一定要注重节俭的原则，符合市场发展的要求。讲究成本，注重节省，但同时要注重资源的优化配置。
2.2化工机械的先进制作方法
化工机械的生产要注重以下几点：
①数字化，这是信息工业化的核心，而信息化的核心优势是数字化，是采取先进的技术制作生产的核心。
②自动化，即减少人员的劳动，用机械化的设备取代人类的劳动，完成人类无法用手完成的劳动。我国逐渐从一般的自动控制、自动调节、自动补偿等发展到自学习、自组织、自修复等先进的水平的阶段。
③集成化，即集合先进的技术和管理于一体，主要包括信息技术、制造技术和管理技术等的融合。
④网络化，是数字技术和通信技术之间的融合，是将制造业推向全球的条件，能够使制造业走向整体化和全球化的发展，实现资源互补和共享。
⑤智能化，是在制作的过程中处理大量的信息，自动的进行修复和诊断，能够自主处理不完整的信息，具有自行组织的能力。
3、化工机械工业的绿色包装部件
绿色包装是一种环保的包装理念，是一种理想化的包装，但是目前还没有一个准确的完整的定义和标准。但是却直接影响了国际的贸易，绿色包装成为当前国际贸易中一项新的非关税壁垒。绿色的包装主要包括：在保证包装完整的前提下，使用较少的材料，包装要保证无毒无污染，不影响生态环境，保证可回收再利用。
4、结束语
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关键词：制造业；空间分散；扩大消费；影响机制；实现路径
引言
制造业是我国经济社会发展的支柱和主导部门，不仅是服务业发展的基础，也是解决就业的重要部门，我国保持经济持续增长和产业结构升级也需要通过制造业的振兴才能实现。同样，我国城乡居民消费水平提升与制造业发展也密不可分：一方面，从需求侧看，制造业发展为广大劳动者提供更高收入水平的就业机会，为国家和企业带来大量利润，进而促进消费能力提升；另一方面，制造业的辐射和溢出效应能够推动全社会生产率提升和服务产业发展，进而丰富供给内容，提升供给效率。一直以来，制造业空间集聚带来的生产效率提升、就业率提高、收入水平提高等正向效应，大于资源过剩、就业成本上升和分配失衡等负向效应，因此制造业集聚对缩小城镇和农村居民收入差距，提升城乡居民消费水平具有明显推动作用（宋凤轩、孙颖鹿、宋宝琳，2020）。但是在制造业空间集聚自我强化机制的作用下，制造业集聚的空间不均衡分布导致就业成本过高、区域间和群体间收入差距扩大，进而抑制整体消费规模和水平的进一步提高。部分学者已经开始审视制造业空间分布不均衡对消费带来的负面影响，例如刘子兰、黄隽等（2018）研究表明，我国消费升级过程中存在居民负债率及基本生活成本上升过快、平均消费率偏低、服务型消费品供给不足、国产高品质消费品制造与消费升级之间断层等问题。尽管在信息化和机械化的支撑下，传统强势区域内各市县相互协作规模和效率更高，其中很多市县在特定产品细分领域的市场占有率极高。但网络经济发展的同时也提升了技术和知识溢出速度以及跨区域协作和流通效率。因此对于经济发展落后区域而言，制造业集聚发展所需要的门槛相对以往已经大大降低，难点主要在于如何避免同质化，应与制造业集聚强势区域形成差异化和协同发展格局。制造业扩散对于缩小消费的区域和群体差距具有重要意义，制造业空间扩散同时也是我国区域协调发展的必然要求和产业转型升级的必然趋势，但目前对于制造业扩散及其对扩大消费的影响机制、实现路径的系统研究还较少，因此本文对制造业集聚空间分布不均衡的表现及其对消费扩大的抑制作用进行了总结，并探讨了制造业空间分散对扩大消费的影响机制及实现路径。
一、制造业集聚空间分布不均衡的主要表现
制造业集聚的空间不均衡分布带来区域发展差距扩大、集聚区资源过剩等负向效应，已经触发了国家产业宏观调控和市场规律的自我调解。近年来，国家在宏观产业布局方面推出众多举措，东部一些制造企业也逐渐向本区域内非核心城市、中西部或东南亚迁移。2000年以来，我国产业发展转向区域协调发展战略，制造业集聚的空间分布逐步走向扩散，同时伴随着互联网经济的高速发展，目前我国各省份及经济区都基本形成了较完善的工业化和城市化体系。但总体来看，制造业的扩散主要还是表现为如长三角、珠三角城市群等传统强势区域的内部扩散和一体化发展。随着网络经济和现代物流业的发展，跨区域消费流通成本大大降低，一定程度上有利于弱势地区制造业集聚发展，但同时更有利于制造业强势地区的市场扩张。如图1所示，2008年以来，全国各省份工业增加值集中度（CR4）仅下降2个百分点，而制造业就业人数集中度（CR4）则提高了8个百分点。“十三五”期间，我国制造业500强企业的省区间分布方差从2016年的454上升到2019年的484，说明制造业龙头企业的区域分布离散度有所提高。但从东、中、西及东北四大经济片区来看，我国制造业领头企业数量和经营情况差距呈现扩大趋势（见图2）。东部地区在企业数量占比增长、总营收复合增长率、总资产复合增长率、平均营收规模、平均资产规模等方面全面领先其他三个经济区。此外，先进制造业集聚也呈现东部遥遥领先的局面，在2020年先进制造业百强园区和工信部先进制造业集群评选中，东部地区占比分别达到63%和72%。目前我国消费的区域差异与制造业集聚的空间差异相吻合，如图3所示，“十三五”期间中西部地区居民人均可支配收入和消费支出的复合增长率均高于东部，但东部居民人均可支配收入和消费支出的绝对增幅均高于其他经济区，其中收入的绝对增幅是其他经济区均值的将近两倍。但东部地区居民消费的收入弹性是各经济区中最低的，甚至收入和消费增长率最低的东北地区，其居民消费的收入弹性都略高于东部。同时，各区域内部也呈现群体间消费品质差距的扩大，主要表现为：一二线城市居民消费升级快速发展，但广大中小城市以及农村地区居民还处于改善型消费阶段；城镇本地人口、早期外来人口与新流动人口之间在财富积累、要素和分配控制力之间的差距扩大（任征宇，2020）。制造业集聚强势集聚水平的进一步提高，对消费全面扩大的抑制作用表现为：第一，强势集聚区收入水平和物价水平都将进一步提高，进而有利于本地居民工资性收入和财产性收入的提高，但一方面因为其消费水平已经达到较高水平，但还没有达到升级进入更高消费水平的财富门槛，因此消费增长幅度有限；另一方面强势区域是本地居民会将增量收入用于投资以获得更多非工资性收入，如租金、理财、股市投资收益等，因此强势区域本地居民消费的收入弹性比弱势区域低。第二，由于强势区域城市发达程度更高、就业和发展前景更好，因此仍将不断吸引弱势地区年轻人进入。流入人口尽管能够获得更好就业机会，但同时也必须面对更高定居门槛和就业成本，实际可用于消费的剩余可支配收入仍然有限，消费质量难以得到明显提升。同时中西部地区，尤其是二线以下城市的制造业集聚规模还相对较小，且自我发展的内生动力还比较薄弱甚至缺乏，因此这些地区居民绝对收入水平长期处于较低水平。面对优质要素不断被强势区域“抽离”的现实，弱势地区居民社会财富的自我积累十分缓慢。城市和省际间的过分竞争及产业结构同构化，不仅会降低要素资源配置效率，还将阻碍区域经济一体化发展，使我国无法形成均衡发展的空间结构，不利于产业结构优化升级。同时大量研究表明，劳动力的区域间流动摩擦，不仅加剧了生产要素的空间错配，更抑制了整体经济增长率及社会整体福利水平的提高（袁志刚、林燕芳，2020）。
二、制造业空间分散对扩大消费的影响机制
（一）提高弱势区域居民收入水平和乐观预期
弱势区域的制造业集聚规模和水平扩大，将直接为当地居民带来更多稳定和高收入的就业机会，有利于更多农村剩余劳动力向本地城镇转移。尽管本地就业的收入水平比发达地区低，但相应的租房、饮食、交通等方面生活成本更低，实际剩余可用于积累的部分基本接近甚至更高。本地化就业能实现农业生产、进入工厂或在服务业就业等多元化选择，提高劳动力综合性收入和综合能力，还有利于其兼顾家庭和社会关系的拓展。家庭和社交活动的增加有利于教育、餐饮、娱乐等方面消费的增加，同时在多元化就业机会、家庭及本地关系等多重因素的支撑下，劳动力对自身可持续发展持有乐观预期，进而消费增长和升级持续性更强。
（二）促进弱势区域社会财富积累
在制造业偏向发达地区集中的环境下，除了制造业自身经营利润和税收都归属当地，包括相关配套产业如批发零售、物流仓储、技术服务、人力资源服务、住宿餐饮等的发展机会及利润也都集中于当地。外部流入劳动者不仅贡献了劳动力价值，同时在消费中将相当部分的利润留在当地。相对而言，弱势地区不仅面临着劳动力外流的压力，同时本地较弱的消费能力无法支撑更多投资和商业经营，居民除了依赖较低的工资性收入外，很难有机会获得非工资性收入。而弱势区域制造业集聚将直接带动城市化、商贸流通、服务业等方面的快速发展，当地居民除了获得更高工资性收入外，由于劳动力大部分能够实现本地就业，因此消费本地化比重也随之提高，进而本地经商、投资、创业机会也更多，有利于当地中产阶层规模扩大和本地社会财富积累。
（三）降低强势区域竞争压力和生活成本
尽管制造业集聚强势区域的收入水平和消费市场繁荣程度、高收入群体比例都明显高于弱势区域，但由于过高的房价、巨大的房贷压力、较高的就业危机感和较高的物价，对居民当期消费和消费预期都存在较大抑制作用。由于外部劳动力流入减少，本地过热的房价和过高的生活成本会降低，竞争压力也同样会降低，因此有利于减轻本地居民对未来发展的焦虑感，进而敢于扩大消费。制造业向外扩散并不意味着就业机会流失，而是产业结构升级后带来新增的就业机会，强势区域劳动力必须及时适应产业结构升级，调整自身就业和发展观念及策略。（四）促进供给侧升级制造业空间扩散将打破大量资源在低端制造业领域“内卷”的僵局，迫使发达地区走出“舒适区”并转向先进制造业领域。目前我国消费品在供给方面很多还依赖于进口，在很多细分产品领域，居民对于进口产品更加青睐的局面仍然严重。制造业集聚优势区域将更多资源投入这些依赖进口的领域，不仅有利于消费回流，也有利于提升制造业国际竞争力。
三、制造业空间分散促进扩大消费的实现路径
分析制造业空间分散促进扩大消费的实现路径，首先应理解制造业空间分散的驱动因素，包括国家产业宏观调控和市场自我调节两个方面：
（一）国家产业宏观调控
西部大开发以来，产业空间均衡布局的宏观调控力度不断加强。一方面通过持续的基础设施建设和营商政策向中西部地区倾斜，为中西部地区孵化产业集聚和承接东部产业转移创造更好条件；另一方面加大对高新技术产业发展的扶持，加快东部地区产业升级，进而将传统制造业市场机会释放给中西部地区；此外，通过培育中西部城市群，壮大区域增长极，提升对区域劳动力就近集聚就业和定居的吸引力。未来中西部区域性中心城市、都市区核心城市、都市区城市的效能将进一步释放。各区域世界级产业链集群和现代化产业体系将加速形成，多中心网络型区域协调发展将会深化制造业和劳动力市场地域空间的重构（资料来源：《2020中国劳动力市场发展报告》）。
（二）市场自我调节
第一，劳动力的区域选择偏好异质性。劳动力对就业和定居区域的选择是多种因素共同决定的结果，不同劳动力之间在出生地、个人及家庭禀赋、教育水平、生活经验及生活追求等方面存在差异，因此对于就业和定居区域的选择存在独特偏好。偏好异质性会降低劳动力跨区域流动的收入弹性，异质性越大，对劳动力集聚的阻力也就越大。同时目的地就业和定居成本提高及城市和区域间发展差距的缩小会释放区域选择偏好异质性。随着东部一二线城市就业和定居成本的上升，就业竞争压力不断加大，越来越多劳动力已经将就业或定居的目的地转向东部核心城市周边的次级中心，或选择离出生地较近的核心城市。同时就业形态的变化也大大降低了很多劳动者对发达区域的依赖，就业线上化、兼业化和弹性化推动更多劳动力向发展潜力更大、竞争更小的区域流动。第二，企业追求利润最大化。从制造业企业经营角度看，是否向其他区域扩散不仅取决于本地经营的成本，还应考虑外迁后是否能够提高经营效益。目前东部制造业企业面临本地劳动力成本上升、流动劳动力减少的挑战，同时中西部地区产业配套设施不断完善，对外贸易流通能力增强，居民消费水平快速提升。因此为了降低生产和流通成本，同时也为了总部能力的升级，不少东部制造业企业计划或已经在中西部地区布局。
四、政策建议
基于以上分析，本文认为制造业空间扩散促进消费全面扩大的实现路径重点在于做好以下几个方面工作：
（一）加快先进制造业关键领域和技术的突破
尽管劳动力成本上升、环保要求提高等因素对发达地区制造业集聚带来冲击，但由于东部各省内部及邻近省份仍然拥有广阔的腹地能够承接核心城市的制造业转移，一般来说中西部并不是东部制造业企业转移的首选。因此东部地区制造业大规模向中西部转移的主要动力是产业升级，包括制造业本身向新材料、高端设备、新能源、医药、芯片、集成电路等先进制造业领域升级，以及第三产业发展。只有当东部区域就业整体向新兴制造业或第三产业迈进时，才不会在传统制造业领域与中西部存在同质竞争。近年来，我国先进制造业取得了长足进步，在很多领域突破了发达国家长期以来的技术垄断和封锁，但在很多关键技术、产品方面仍然受制于人，加上贸易保护主义愈演愈烈，我国制造业结构升级发展面临巨大挑战。制造业龙头企业向上突破受阻后，为了维持企业发展往往会向弱相关领域进军，进而对这些领域的制造业企业形成“降维打击”并形成资源过剩。因此，一方面国家应加强引导和支持发达地区制造业企业加大研发投入，加快关键技术突破；另一方面通过消费侧政策调控，提高国内消费市场支持自研新技术、新产品的力度。
（二）加快中西部产业配套建设
无论是承接东部制造业转移或吸引国外投资，还是本地原生制造企业发展，都要求中西部地区练好产业配套的“内功”。尽管中西部地区工资、租金、税收等方面成本相对较低，但物流、供应链配套、融资、社保等“暗成本”却考验迁入企业的承受力和忍耐力。同时中西部劳动力成本也在快速上升、年轻人外流导致招工难等问题也是制约产业转移的不利因素，相比而言，东南亚拥有大量年轻且成本更低的劳动力，此外还能够享受人民币升值带来的汇差收益，因此很多跨国企业和部分国内企业更倾向将制造环节转移至东南亚。目前中西部在吸引产业转移方面的区域间统筹规划相对薄弱，各地市间同质化竞争异常激烈，各自为政导致迁入的制造业空间分散，集群化和体系化发展相对较少。中西部地区承接产业转移应着重加强产业配套建设，尤其应提高区域间供应链协同效率，充分发挥背靠全国产业链体系的巨大优势。同时，中西部地区应加快在园区、物流、人力资源等方面产业配套建设，尽可能降低迁入企业前期固定资产投资、供应链搭建、人员招聘等方面的摩擦成本，确保迁入企业能够快速投产并实现顺畅运营，进而帮助企业留下来并扎下根。
（三）加快构建中西部城市群
制造业竞争力的提升和消费市场的繁荣离不开城市发展，加快构建中西部城市群是实现制造业空间分散和全面扩大消费的关键驱动力。中西部地区目前除了成渝城市群进入国家增长第四极以外，其他区域城市发展水平相对较低，在结构上以省会城市单核为主，核心城市与城市级差十分明显，没有形成层次递进、相互协同的城市群结构。核心城市首位度过高的结果是区域要素过度集中，要素成本较高，而城市发展则严重滞后，要素严重流失，不仅不利于制造业在区域内大规模集聚，也必然迫使本地劳动力和人才外流。因此，中西部各省市应从全域视角进行统筹发展，具体而言：一是提升核心城市跨区域竞争力。西部地区核心城市应以国家中心城市和世界级城市为发展目标，加快在产业、城建、创新、生态、人文等方面的全面提升，以提高区域内部优质要素的吸引力和承载力；二是围绕北部、中部、南部三大片区，提升邻近省份核心城市之间的互联网互通和一体化建设水平。通过加强邻近省份核心城市之间交通、物流、产业分工、人员流动等方面的互联互通，能够激活大片腹地区域的要素流动，增强产业发展和消费市场活力。
（四）做强中西部对外贸易流通能力
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随着现代制造业的发展，不断涌现的新技术如数控线切割、激光加工、超声波加工等强烈地冲击着传统金工实习的教学内容。为进一步深化教学改革以适应社会发展，将金工实习教学内容调整为三个阶段进行：基本操作技能的实习阶段，现代制造技术的实习阶段以及创新设计制作阶段。第一阶段为基本操作技能的实习，是整个金工实习的基础，除学习一些加工原理和重要的工艺方法外，还需掌握传统加工设备的基本操作技能，为学习各种先进制造技术打下基础。
第二阶段为现代制造技术的实习，主要介绍数控加工、数控线切割、激光加工、快速成型等一些国内外先进制造技术，使学生对这些新技术有所认识并实施训练，同时也让学生了解一些新材料、新工艺，如复合材料的性能、经济性、环保性在制造业中应用的优势，让金工教学跟上当今科技发展，提高学生的学习兴趣，为以后的创新和设计打好基础。第三阶段为创新设计制作，主要让学生运用已有的理论知识，自行设计作品，选择加工方法，编制加工工艺，并实施整个制作过程。指导老师和同学也参与整个创新设计过程，共同探讨设计作品的创新性、加工方案的合理性、经济性等，并给出合理的建议。这一阶段是全方位的综合训练，对培养学生的创新思维能力、动手能力、团队协作能力、工程应用能力有着重要意义。
2改革传统实习模式，增强创新能力培养
2．1加强创新实践训练，培养学生综合能力
传统的灌输式教育模式和不完善的实践教学体系，导致了培养出来的大学生工程意识淡薄、创新能力弱，很难适应现代化企业对人才的要求。创新能力的培养是现代化工程素质教育的重要内容，而创新能力的形成源于实践活动，实践能力是创新能力形成和发展的重要前提。因此在金工实习教学中，转变过去单一化的训练方式为以作品自主设计制造全过程的综合实习。为此，指导老师在入厂教育时对学生进行工程训练动员，向学生布置创新设计制作的任务，包括产品的性能、用途、结构特点和基本原理等。经过初期阶段传统工艺的实习，学生熟悉了各工种的工艺特点、加工方法及操作要领，接着进入创新制作阶段。将学生随机分组，要求每组学生根据自身情况，先查阅相关资料，同时进行市场调查，再拟定作品的设计方案并撰写创新制作报告，待所有零件的加工图、装配图经指导老师审核合格后，最后在指导人员的协助下独立完成作品制作。
学生带着问题进入这种自主设计创新实习，经历了独立思考、观察、交流到实践制作，充分调动了他们的主观能动性，激发了学习热情，在2008级机类专业的创新设计中，学生们都积极踊跃，设计作品新颖、美观、大方。这种新的实习模式，不仅培养了学生的创新意识、协作交流能力、吃苦耐劳和勇于探索的精神，还强化了他们的成本意识和质量观念，为日后的工作奠定了基础。经过金工实习的训练，选拔一批学有余力，具有创新意识的学生，鼓励他们自选课题，利用校园工程实践创新平台，参加各种创新实践活动。在2009～2011年间，我校获得第二届全国青少年科技创新奖、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、大学生机械创新设计大赛一等奖。
2．2改变传统教学方式，提升教师工程意识
教师要树立“以人为本”的教学理念，尊重学生个性发展，在培养学生工程实践创新能力的过程中，需逐步改变以教师为中心传统的知识传授教学方式，多采用交互启发式、自学式、研讨式的教学方法，鼓励学生勤于思考，主动参与。要充分利用各种现代化教学手段，如计算机模拟教学或借助录像教学、多媒体技术向学生介绍暂时无法开展的国内外新技术、新工艺，还可以引入多媒体课程教学软件、计算机辅助考试软件、试题库和自测复习软件等，使教学内容和形式丰富多样。工程实践中心还开通了自己的网站，提供了大量工程训练各科目从安全教育、教学大纲、多媒体课件到各车间实训相关情况的文字、图片和多媒体信息，给学生的学习又提供了一个平台。要培养学生的工程实践创新能力首先需要教师具备先进的教育教学理念和多层次的综合能力，包括知识结构的综合、理论教学与实践教学的综合、科研与教学的综合，并在自己的教学和科研实践中不断创新。为此，学校需定期选派中青年教师到大中型国有企业进行参观交流，鼓励教师参与企业的技术攻关，只有这样，教师才能将自身的工程实践经验以及前沿的工程技术成果融入教学，从而提升学生的工程实践创新意识。
3金工实习教学改革方向
为培养满足产业需求的实践创新能力强的高素质人才，武汉工程大学正在构建并实施工程教育CDIO的实践创新教学体系与教学模式。CDIO教学模式是以“构思－设计－实施－运行”全过程为载体培养学生的工程能力，不仅强调学生的基础知识，更注重培养学生的工程应用能力、工程协作交流能力以及工程技术自我提升能力。在CDIO现代工程教育改革大潮中，金工实习作为重要的实践课程应抓住机遇，在以后的教学中继续深化改革，逐步形成开放型的实习教学模式。金工实习教学可根据不同的专业、不同的需求设置成三个模块，形成从基础实践训练、课外实践活动到团队项目创新的实践体系。基础实践训练是完成基本教学任务，各专业根据本专业的要求选择实习种类和学时，实习从传统冷加工、热加工到现代加工的所有工种。
课外实践是指学生利用课余时间，根据个人兴趣到工程实践中心从事的各项实践活动。学生可结合毕业设计、课程设计或学校重点课题等，进行综合创新训练，实现理论教学、毕业设计与金工实习的有效结合。项目创新是指学生以团队的形式在工程实践中心进行的实践活动。工程实践中心可设立开放性的创新设计制造实验室，学生可通过项目申请—评审立项—自主运行管理的运作模式建立科技项目活动团队，进而开展各种创新实践活动。这将有助于提高学生的自学能力、勇于探索的创新能力、和协调管理的领导能力。当开放型的实习教学模式建立后，在工作时间和工作强度上加大了指导老师的工作量，同时也加大了对实习指导老师的知识结构的要求，因此对实习指导老师师资队伍、教学的质量评价体系、管理体制和激励机制也提出了新的要求，仍需进一步探索。
4结语
先进制作技术范文4
关键词：翻转课堂；计算机教学；中职
计算机基本操作的相关课程成为了国内各中职、高职以及全日制大学的公共基础课，所有学生都必须学习并通过考试。中职计算机课程看似简单，实施起来却比较复杂，在以往的教学过程中，教师作为知识的传授者通过课堂教学向学生传递新知，而学生则在课堂学习之后通过完成课后作业的形式巩固知识，完成知识的内化。翻转课堂是一种基于现代信息技术辅助下，以课前学习和课堂探讨为主要形式的教学模式，这种教学模式利用小视频等电子化学习材料进行课前学习，在课堂上针对课前学习内容进行讨论交流，调动中职学生对计算机学科的学习兴趣。
一、翻转课堂在中职计算机教学中的作用
翻转课堂这样的教学方式转变为中职计算机课堂教学带来了巨大的转变。首先，尊重学生差异。对于教师来说，这种教学模式不仅是按照教学安排制作视频，更重要的是怎样对学生进行个别化需求分析，探究他们在理解教学内容上的误区，实现学生的个性化教育。翻转课堂实现了学生的个性化学习，使不同能力、兴趣的学生都能够得到相应的指导。因此，在实施翻转课堂计算机教学的过程中，教师可以通过课前学习的反馈及时了解每一个学生对知识的掌握程度，根据学生各自不同的情况有针对性的进行指导与交流，尊重学生的差异，起到因材施教的效果。其次，转变教师角色。通过对计算机课程的课前学习，学生告别了对即将计算机课程学习内容一无所知的状态，他们带着问题走进课堂，通过与教师之间、同学之间的研讨解决疑问、深化认知。在翻转课堂计算机课程学习中是以学生的学习为中心，教师不再是知识的传授者，而是学生自主学习过程中的指导者与促进者。在学生的学习遇到阻碍时实施的给予指导，为他们提供必要的帮助，从而顺利获得新知。因此，教师是学生学习的脚手架，应当引导学生更好的获取资源、选择和处理资源利用知识再次，积极主动学习。美国当代著名的教育学家和心理学家布卢姆曾提出，对于特定知识点的学习，学生的认知准备状态和情感状态决定着学习的效果。随着当今社会信息技术的飞速发展，学生也在被各式各样的电子媒体所吸引，以信息技术为媒介开展学习愈发成为学生乐于接受的新型学习方式。翻转课堂的出现为学生提供了丰富的学习资源，他们在信息技术的支持下，自主把控学习进度，寻找学习需求，有效地提高了学习的主动性，成为学习的中心。
二、中职计算机课程教学现状分析
目前，计算机课程在中职学校中的总体教学效果仍有待提高，一方面是学生的学习积极性难以全面调动，另一方面是教师对学生的辅导时间不足，尤其是对个别后进生的个人辅导时间更是捉襟见肘，这门基础课程的课堂教学存在以下三个比较明显的问题：
1.学生的个人素质有所不足
中职学校的主要生源往往来自于中考时成绩不太理想的学生，他们的学习能力普遍偏低，学习意志力薄弱，缺乏学习主动性，一些学生甚至有自暴自弃的心理等等。同时，这个学生群体的组织纪律性和自我约束力也明显不足，这不仅影响学生自己和其他同学的学习效果，也常常导致教师在课堂教学中为了维护课堂纪律而分散了注意力，严重影响到授课效果。
2.教学方法缺少创新
许多教师仍旧采取单一的、传统的多媒体课堂式进行教学，课件内容多是以文字、图形展示教材上的内容，缺乏精细优良的教学设计。一些教师侧重于“教教材”而不是“用教材”，上课仅仅是为了完成课堂教学任务，没有很好地拓展知识、培养学生的能和实际操作技能。这也造成课堂中学生缺乏学习兴趣，学习积极性得不到充分发挥，教学效果不甚理想。
3.重复辅导的情况较为严重
中职学校的教学内容较为偏向实际应用，注重学生的实际动手操作能力，这就要求学习者必须充分记住和理解操作过程和步骤。但在课堂教学的实际操作中，由于学生学习能力偏低或者没有认真听课，经常会出现教师多次地、反复地进行相同的操作演示，却仍然有不少学生始终无法掌握操作技能的情况。教师常常得走到不同的座位上，为不同的学生演示和讲解相同的操作问题，这就造成了辅导的重复，不仅拖慢了教学进度，影响到教学效果，更是一种比较大的浪费。
三、翻转课堂在中职计算机教学中应用的措施
1.立足校本培训，转变教育观念
翻转课堂以“课前学习+课上探究”的教学形式替代了以往教学中“课上学习+课后练习”的形式，首先要从学校引领角度进行推广，使更多的教师加入到开展这一教学实践的队伍中来。职学校教师不同于高校等其他领域的教师，其新的教学理念、教学方法、教育技术等信息来源比较单一，大多以学校宣传和培训为主。校本培训的一大优势在于，中职学校可以根据自身特点以及教学中遇到的问题开展有针对性的培训，从而解决实际问题，促进教学发展。因此，校本培训也可以成为促进翻转课堂教学开展的有力平台。通过中职学校开展关于翻转课堂的理论宣传、专家讲座有利于中职教师了解翻转课堂的教学模式，理解其新颖教学组织形式背后所体现的教育思想与内涵。对于不了解翻转课堂，秉持传统教育理念的中职教师而言，校本培训可以将先进的教育理念传播给中职教师，引导他们转变教育观念，接受翻转课堂这一教学模式。推广翻转课堂可以紧紧抓住校本培训这一抓手，使其成为宣传翻转课堂的平台，让更多的中职一线教师能够了解这一新的教学模式。
2.提炼实践经验，开展特色教学活动
在翻转课堂计算机学科教学中，学生通过课前学习自主完成新知识的学习，这就造成了学生对所学习的内容掌握程度、理解方式会存在一定的差异。中职教师需要与学生进行更多的沟通、交流，以全新的方式开展教学活动。这些沟通与交流在以往的研究中常被定义为依托网络媒体的沟通方式，然而对于中职学生而言，面对面的师生交流往往更容易是他们在学习过程中获得丰富的情感体验，从而提升教学质量。此外，在以往的计算机教学中教师各种形式的预习作业都可以成为开展翻转课堂的素材加以利用。因此，翻转课堂在中职计算机教学实施不能完全照搬其他领域内总结的模式、经验，还需要根据中职学生计算机学科的学习特点开展与之相适应的教学实践。
3.计算机课堂教学翻转课堂的应用
为保证最大限度地发挥翻转课堂的效果，中职教师每次计算机教学备课时，可以在脑海中将翻转课堂的使用状况进行预演，教学方法采取小视频播放，并在教案中明确注明翻转课堂的使用时机。下面选出一个实例教案教学过程进行讲解。
(1)由十进制数的日常应用引入二进制的概念
教师问题l：同学们，我们平时用的阿拉伯数字，有几个啊？教师问题2：相信不少同学都已经知道，计算机是使用二进制的，那么二进制有几个数字啊？
(2)提出关键问题：为什么计算机要使用二进制，让学生思考和回答
(如果没有学生能回答)教师：那么我们首先来了解一下，为什么计算机要使用二进制。(如果有学生能作出较为正确的回答)教师：那么二进制是不是在计算机出现之后才开始使用的呢？我们来学习一下二进制的发展历史吧。
(3)播放小视频《为什么计算机要使用二进制》
补充讲解：其实，二进制的应用历史比烽火台更早，早到原始人的结绳记事就已经使用二进制了。归根结底，在信息技术中，二进制就是代表两种状态，一个完成的信息就是由两种不同的状态组合而成的。
(4)在学生明确了学进制的意义之后，开始正式介绍计算机的数据编码
用于翻转课堂小视频课件一般在整堂课开始之时使用，主要作用是激发学生学习兴趣，拓展学生知识面，为下一步学习打下良好基础。笔者选择了关于二进制的内容是基于中职学生普遍数学水平较差，有些学生甚至到了一见数字就头痛的地步，所以关于二进制的内容是整门课程的一个真正的，典型的难点。如果能够把握好这节课的教学．那么不仅仅能让学生学到二进制相关知识，还能帮助学生克服对数字的畏难心理，有利于日后的进一步学习，包括后面的电子表格学习。通过课后与学生的个别交流了解到，学生观看翻转课堂小视频后，对二进制的作用有了新了认识，对二进制突然觉得不再遥远和陌生。使用过该翻转课堂的老师也对这一节课的教学效果给予了非常积极的肯定。
参考文献：
[1]章玲君.翻转课堂在中职“计算机应用基础”教学中的应用探析[J].新课程研究:中旬刊,2016(12).
[2]任德凭,龙寒,龙远建.翻转课堂在中职计算机教学中的应用[J].科学咨询:教育科研,2018(3).
[3]曾玉.浅析翻转课堂在中职计算机教学中的应用[J].电脑迷,2018(3).
先进制作技术范文5
1.教学内容相对陈旧，学生自主学习材料缺乏。
“制造工程基础”的教学内容主要涉及传统知识的讲授，一些学生认为该课程缺乏先进性，课程内容在现代制造环境中用处不大，进而在学习的时候产生排斥甚至抵触的思想。而且随着计算机技术与先进制造技术的发展，制造工业也发生了巨大的变化，数控机床、加工中心、柔性制造系统、集成制造系统、虚拟制造、3D打印等先进制造技术的不断出现，对课程内容的设置也提出了新的要求。另外，该课程课时有限，内容较多，各章节之间存在很强的关联性，而且理论性强，与实际紧密结合，仅仅凭借课堂讲授难以保证取得很好的教学效果，而目前学生课外自主学习材料又比较缺乏。因此，如何结合丰富的教学内容和教学手段，将该课程内容全面、系统地讲授给学生，提高学生的兴趣和注意力，加深学生理解，启发学生思维就变得非常关键。
2.该课程理论性强，难以做到理论联系实际。
“制造工程基础”是一门与实践密切相关的专业基础课，诸如材料的性能、机械结构、制造加工过程、制造工艺等理论知识，学生只听讲述很难理解，必须结合实践经验才能更好地消化吸收，很多内容学生只要到现场一看就很容易明白。但是目前的金工实习等实践内容与课程教学相分离，学生先将理论课程学完才会实践，这种缺少制造工程实际的课堂理论教学，往往会导致学生缺少感性认识而失去了学习的兴趣。因此，如何在课堂教学中做到和工程实践相结合就变得很重要。
二、教学实践
在实际教学过程中，必须要不断探索，才能达到更好的教学效果。根据过去两年的授课经验，以及管理类工业工程专业的培养目标和教学特点，总结得出如下心得：
1.明确课程引导的重要性。
只有产生了浓厚的学习兴趣，学生才会有强大的学习动力。由于学生对于教学计划的设置往往并没有一个全面完整的认识，因此在课程初始，应就课程的内容做一个全面的介绍与引导，给学生讲明本课程的作用，在专业学习中的重要性，与其他课程的衔接关系，提高学生的注意力，并为后续专业课的学习、金工实习以及工程实践奠定基础。
2.充分发挥多媒体教学的优势。
首先，采用多种表现手法制作课件，做到生动易懂。如：将复杂的图形、结构进行分解，在讲授过程中逐层出现，循序渐进，使学生容易理解；制作动画，提高学生学习的兴趣，加深主观理解，例如在讲解刀具角度和坐标系的时候，可以通过三维影像从不同的视角进行分析；插入图像和视频资源，反映生产实际，呈现新技术新趋势；穿插实例和习题，以启发式方法带动学生学习等等。其次，在讲授的过程中，充分利用图像资源与视频资源。过去的教学方式比较单一，仅仅通过课堂讲授难以满足与工业实际紧密结合的要求，另外学校实验条件有限，学生少有机会深入接触实际制造过程。而图像、视频资源具有直观、形象的特点，有利于学生增加更多的感性认识，加深对课程内容的理解。在实践中，结合视频教学改变了枯燥的课堂讲授模式，活跃了课堂气氛，吸引了学生的注意力，而且视频更能把学生吸引到生产实践中来，为学生更好地提供虚拟生产的体验。另外，视频教学也很好地解决了实习机会少、学生多、效率也低的问题。目前在网络资源中有很多可以利用的图像资料与视频资料，如Discovery频道的节目Howit'smade几乎涵盖了所有的制造技术，其中不乏很多日常生活中的物品，也包括很多工业产品，如汽车、飞机等，节目对各行各业产品的整个生产工艺过程进行了详细的拍摄和解说，会让学生有亲临现场和耳目一新的感觉。在课堂中我们可以有选择地穿插讲解，一方面可以活跃课堂气氛，提高学生学习的兴趣，另一方面，可以引导学生自主学习和思考，更好地发挥网络资源的优势。
3.做到理论联系实际。
在教学过程中，应充分利用学校工程实训中心的教学成果，将理论学习与工程实践结合起来，相互联系，前后贯通。金工实习是管理类工业工程专业学生非常重要的一个实践教学环节，对于培养学生的动手能力，解决制造工程基础学习过程中理论与实际相脱节的问题具有很大的意义。为了使学生能够将课程学习内容与金工实习内容更好地联系起来，在课堂教学过程中，可采用金工实习视频教学内容加强学生的理解，将工程实践与理论知识更好地融会贯通，真正做到理论联系实际。
4.融合前沿内容。
新技术、新方法、新工艺的不断涌现，对于“制造工程基础”课程的设置也不断提出新的要求。现代制造工业专业人才要求具有很强的先进制造知识，因此，在传统的课程内容的基础上，应通过研究教学现状与现代制造的发展，融入前沿知识，加入制造前沿的内容，做到课程与时俱进，让学生及时了解到先进的加工方法，了解最新的科技进展，增加学生学习的兴趣。如增加制造工程的实际案例，让学生对实际制造过程有直观和深入的了解；增加先进制造技术（如3D打印）的介绍，使学生在对制造基础知识掌握的基础上，了解制造前沿和最新发展方向。
5.实现管工结合。
现代制造工业要求管理类工业工程专业人才不仅要具有很强的制造知识，同时也要有丰富的管理知识，因此探索将工程制造与工业管理相结合，才能适应现代工业的发展及专业教育的要求。学生对于制造与管理的最初印象是分离的，在课堂中，应结合具体的制造过程将管理知识贯穿始终。现代制造过程产品涉及到各行各业，网络可参考资源也十分丰富，如NationalGeographic：UltimateFactories视频资料，详细地展现了众多世界级产品包括法拉利、宝马、阿帕奇飞机，超级大卡车、超级房车等制造工厂的流水线，通过这些视频不仅可以详细了解产品的制造过程，充分领略制造业的魅力，而且可以拓宽学生视野。同时，现代工厂不仅展示了车间和流水线，其中也包含了诸多工业工程的理念，如5S、标准作业、看板、精益等。通过这些视频资料的辅助教学，不仅可以丰富课程内容，同时可以与管理知识相结合起来，还可以达到培养学生安全、质量、环保意识的目的。
6.提高学生自主学习的能力。
一方面，改革教学资源获得模式，通过建立网络教学案例库及习题库，解决目前教学内容陈旧、学生自主学习材料缺乏的问题，为学生提供大量的学习资源，帮助提高学生学习的积极性与主动性，培养学生的自主学习能力与创新精神。为学生提供制造工艺、材料、技术方面的最新科技文献，使学生密切关注制造工程发展的前沿动态，拓宽教学内容，增加信息量。另一方面，改革教学模式，特别是在教学方法上，打破传统的以课堂讲授法为主的教学方法，尝试运用分组讨论、演示法等多种教学方法，促进学生自主学习和相互交流，提高学生学习的兴趣。要求学生就感兴趣的物品制造过程或行业制造过程开展讨论学习，增加课堂答辩及讨论的环节，以加深对知识的理解，同时通过自主学习来提高学生阅读文献、收集资料的能力，培养学生的创新性。
三、结束语
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互联网技术的快速发展以及在各行业中的不断渗透，为数字电子技术应用提供了广阔的平台。它在促进网络信息更加丰富化、高效化的同时，为人们的工作、学习和生活带来了极大便利。本文中笔者结合数字电子技术的应用现状展开研究，分析它在信息技术领域的价值和优势，并阐明其在网络中的应用形态，以供广大网络技术人员参考借鉴。
关键词：
数字电子技术；网络应用；优势；特征
我国是目前世界上网民数量最多的国家，在计算机技术、网络技术、信息技术等综合应用领域，数字电子技术发挥了重要的作用，极大地推进了人们的工作、学习效率，提高了生活质量。例如，通过数字电子技术在网络中的有效运营，使人们得到了便捷的通讯服务，同时提高了效率、降低了成本。从单纯的技术角度来说，数字电子技术主要研究电子元件继承、逻辑门电路、电路组合、时许电路、集成芯片等内容，客观上需要一个与之相适应的功能平台；网络为数字电子技术的研究和实践提供了必要空间，是未来网络化发展中的一个重要组成部分。
1数字电子技术对网络发展的价值分析
广义上说，数字电子技术是与模拟电子技术相对应的一个概念，其技术核心是通过一系列连续的信息数字化进行信号传递。与模拟电子技术相比（模拟信号），它在时间或大小上都是呈现离散状态的，而加工、传递和处理这种数据信号的技术就是数字电子技术。相应的，模拟信号虽然在一定程度上可以满足网络通信需求，但从现状及长远发展来看，其通信质量、成本和效率远远不如数字信号优秀，数字电子技术对网络发展的价值主要体现在以下几个方面。第一，数字电子技术提高了网络的开放性。本质上说，网络自身就是一个相对开放的环境，但它的开放程度与自身的技术水平有很大的“共生性”，一种先进技术的融入可以更好地发挥网络平台的功能，扩大其覆盖率。在现实中，人们的工作、生活和学习越来越依赖网络，从中获取资源、交流反馈，借助数字电子技术可以在同样资源供应下提高信息传播量，同时也确保信息的实效性。第二，数字电子技术提高了信息的利用率。网络对于人们的最大作用是开启了一个全新的资源获取渠道，通过检索或浏览查找的方式，从网站、论坛中下载资源，通过即时通讯、电子邮件进行交流，而这一过程中数据形态会直接影响处理速度，相对而言，数字信号比模拟信号传播更快、体积更小、质量更高，信息在传播的过程中几乎是“零时差”，远在千里之外也可以瞬息收发。第三，数字电子技术提高了网络更新速度。人类进入网络时代之后面临着“信息爆炸”的局面，网络平台、途径和传播机制下，人们创造的知识、文化、咨询等内容已经超过了之前电气化时代的总和，同时新的信息内容不断涌现，在这样一个“海量信息”的时代背景下，如何提高网络更新速度是一个需要思考的问题。从技术手段上说，数字电子技术在关键词检索、数据库构建等方面更胜一筹，并将传统的PC端转移到了移动智能终端，进一步突破了空间、时间限制。
2数字电子技术在网络中的应用优势
结合现状来说，数字电子技术在网络中的应用优势主要包括两个方面：一方面，数字电子技术可以满足信号的“数字通信”，由于在信号处理上存在明显的离散型特征，因此外界对数字信号的干扰影响较小，数字信号也不会被其他噪音干扰，由此实现了传播、交换、存储的快捷性和方便性。这样一来对于硬件设备产生很好的优化作用，最明显的就是减少了设备占地空间，实现了硬件的更高集成性。事实上，仅从“数字信号”的二进制特征分析，它与计算机使用的二进制也存在很大的契合度，也就是说，数字信号在计算机设备中可以更好地满足联网需求，进一步提高计算机对信号数据的处理速度、交换速度和存储效率，由此推进设备智能化、自动化的发展。另一方面，数字信号与模拟限号相比具有更强的抗干扰能力，重点体现在长距离传输过程中，依然可以保持准确和高质量的信号内容。同时，数字信号可以实现更好的网络信息加密处理，究其原因，主要是它采取的二进制简单的逻辑运算模式。数字电子技术的优势在数字电路层面体现的更加充分，与计算机设备、网络交换设备的耦合度更高，这也是越来越多集成电路形成的原因。很大程度上，人们日常生活中接触到的网络及网络附属设备，都实现了数字电子技术应用。
3数字电子技术在网络中的应用形态
随着网络技术在社会各个领域的广泛渗透，人们也越来越意识到数字电子技术的价值和优势。一个典型的数字电子技术应用流程包括三个步骤，其一是通过数字电路对信号进行“数字化”处理，其二是将转换完成的数字信号在网络中传播，这一过程中也存在“边处理、便传播”的情况，其三是对处理完成的数字信号进行再次转化，使其变成模拟信号，显示为声音、图像、视频、文字等内容。其中，数字电子技术最主要的环节是对网络进行信号处理，本质上说，“二进制码”就是一种最常见、最典型的数字信号，在数字电路中进行处理有良好的耦合性，不易受到外界的干扰，由此在上世纪70年代就得到了重视，并形成了一股“数字化”浪潮；但数字电子技术一直到21世纪才被广泛的应用，其原因就在于网络环境的大规模形成，为其提供了良好的技术平台。在数字化信号形成的过程当中，要确保其准确性，就必须实现量化、抽样和编码等步骤的完善。所谓的“抽样”就是对模拟信号的离散化处理，通过信号的连续取值形成有限多个的离散值，编码则是通过预先设定的模式和方法，将文字、数字、图像、视频等内容转化为“数码”。转化后的数字化信号就可以实现高效率的传输，这也是数字电子技术在网络应用中的一种重要形态，也是构建网络信息高速公路的基础。总体而言，数字电子技术就是在模拟信号的转变、处理、在转变、在处理的往复循环中进行的，但是通过高性能计算机、处理设备和网络的作用，这种转化的过程对使用者不会产生任何的影响。总体而言，随着网络信息技术的广泛应用和高速发展，人们对信息传播的速度、质量等要求会不断提升，数字电子技术将表现出更大的现实应用价值，更好地为现代化社会服务。
作者：高丽 单位：西安铁路职业技术学院
引用：
[1]古丽巴努•阿不来提.数字电子技术在网络中的应用[J].中国管理信息化,2016,07:182-183.
先进制作技术范文7
1.1基本情况
我院机电工程实验中心是河南省实验教学示范中心(以下简称中心)，是河南省高等学校机械设计制造及其自动化专业“省级特色专业建设点”“省级专业综合改革试点”和“校级卓越工程师培养计划”项目的重要组成部分。我院机械基础实验室始建于1981年，电气实验室建立于1984年，在各个不同的历史发展时期，我们始终致力于机电实验教学改革的探索与实践。1996年根据机械类专业改革发展的需要，将原来分散的基础课实验室集中管理，成立了机电工程实验中心。中心由机械基础实验室、机械制图实验室、力学实验室、机电控制实验室、机械制造实验室、先进制造实验室等部分组成，实行校院两级管理体制和中心主任负责制。经过多年建设，目前中心拥有3000m2左右，仪器设备2000多台件，价值1500多万元，能够开设的实验项目有200多个;实验队伍有40余名，其中高级职称教师24名，具有博士学历教师15名。中心主要承担着机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业工程、飞行器动力工程专业等近机类专业课程实验教学任务，同时为物流管理、物流工程、质量与可靠性工程等我校管理类专业提供“机械工程概论”“先进制造”等管工结合特色教学任务，每年完成的学生实验达18万实验人时数。
1.2面临的挑战
2010年《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定(国发〔2010〕32号)》把代表中国制造业金字塔顶端的高端装备制造产业列为战略新兴产业，重点发展以干支线飞机和通用飞机为主的航空装备，做大做强航空产业，这是“十二五”期间我国工业转型升级和战略性新兴产业发展的迫切需求。产业升级是我国经济社会领域的一场深刻变革，其中人才是推动产业升级的真正支撑。在技术创新日新月异、航空武器装备不断跨代升级的今天，中国航空工业(以下简称中航工业)提出了“以人力资源升级助推发展方式转型”的战略，对高素质工程技术人才需求非常迫切。作为一所与中航工业有多年历史渊源的高校，如何建立人才培养与输送平台，培养更多适应航空工业发展需求的人才，是我院可持续办学的必然要求。面对行业需求，中心还存在巨大差距:中航工业机械加工基本数控化，而中心还是以老旧的普通机床为主，仅有少量的教学型数控设备;中航工业基本上实现了设计加工一体化，而中心在数字化设计方面仅有少量软件，且还与中航工业一线应用软件不一致，更谈不上一体化操作;中航工业的制造检测越来越精密化，而中心仅能满足简单测量要求;中航工业先进制造技术应用越来越普及，而中心由于资金限制还无法满足先进制造技术对实验保障的要求。此外，“特色专业”“专业综合改革试点”和“卓越工程师培养计划”等工程教育改革项目对中心也提出了很大挑战，需要中心在实验保障体系整体化、学生自主实验等方面给予支持。
2实验教学保障体系的建设理念和内涵
2.1建设理念
面对行业发展需求和工程教育改革挑战，中心以先进的工程教育理念为指导，提出了“强化理论、融入工程、突出创新、重视绩效”的建设理念。强化理论主要是指加强实验室对理论课程的支持力度和深度，特别是核心理论课程的支撑。融入工程主要是指将行业的工程理念、工具、技术路线有选择地逐步融入实验室保障体系建设中，从而为专业培养计划改革提供引导和支撑。突出创新主要是指强化实验室对学生的创新意识引导、创新活动支持。重视绩效主要是指实验室建设要以有限的资源和空间来满足学生知识基础、能力基础、创新意识能力培养的要求，同时注意加强与校内外单位的合作来满足难易实现的实验需求。
2.2建设方案
根据建设理念，中心在学院的支持下，实现了对实验教学保障体系的改革，提出了“一个中心、两条主线、三个平台、四个面向”的实验教学保障体系建设方案。
2.2.1“一个中心”的内涵
中心是实验教学保障体系的服务目标，所谓“一个中心”，也就是构建一个有机的实验保障体系以学生实践需求为中心，它包括两层含义:从机构建设角度来讲，就是建设一个满足专业发展的有机的实验教学保障体系;而从教学职能角度讲，就是以学生实践能力培养需求为中心。围绕有机实验教学保障体系这个中心，可以从四个方面进行建设:注意实验室教学、科研的有机统一;注意中心实验室之间的有机协调;注意中心设备与外单位设备之间的有机协调;注意中心设备与行业需求的有机统一。从而构建一个整体化运作良好的实验保障体系来满足专业的可持续发展。围绕提高学生实践技能这个中心，可以从三个方面进行建设:通过开设理论实验课，对学生知识基础进行培养;通过开设一体化的工程实验，对学生工程能力进行培养;通过开设自主实验、科研体验等项目，对学生创新能力进行培养。
2.2.2“两条主线”的内涵
主线是实验教学保障体系的组织形式，是连接实践资源和社会需求的桥梁。“两条主线”包括专业能力主线和创新能力主线，其中专业能力主线是主线，创新能力主线是辅线。对机械专业来讲，专业能力逐渐从机械知识素养向机械工程能力要求过渡，这需要实验教学保障体系为其提供相应的改革环境。这个改革环境主要是将传统的依附于理论课程的离散实验单元向工程能力培养需要的链式单元结构转变，依据专业能力主线进行实验教学保障体系的一体化设计，从而更好地满足社会对学生工程能力的培养需要。随着产业升级和技术革新，创新在企业变得越来越重要，相应的创新能力培养在机械专业教育中的地位也越来越重要，它是基于专业能力主线基础上，对实验教学保障体系提出的更高要求，使学生的工程实践能力得到进一步升华。创新能力培养要求学生具备更广阔的专业视野和更多的实践机会，这是旧的保障体系所无法满足的，必须在原有专业实验保障体系上衍生新的相对独立的创新实验保障体系，来不断提高学生的创新能力。
2.2.3“三个平台”的内涵
平台是指实验教学保障体系的单元属性，是实验保障体系的基础。“三个平台”包括科研实验室、教学实验室、自主实验室。教学实验室主要是主要用来满足专业理论教学需求，对于地方高校来说，基本都能保障，但是也存在着设备老化、整体性差的问题。科研实验室主要用来保障专业可持续发展问题，通过它高校可以不断引进学科前沿技术，进行不断引领专业知识和课程更新。自主实验室主要是用来克服传统实验室管理模式局限性，拓展实践教学内涵，创新实践教学模式，更好地培养学生的创新能力和实践能力，它强调学生动手制作、自主管理，是前两种平台功能的重要补充。
2.2.4“四个面向”的内涵
面向是指实验教学保障体系的发展方向，是社会需求的体现。“四个面向”包括面向工程、面向行业、面向地方、面向未来。面向工程是指机械类专业的实验教学保障体系要逐渐从传统理论服务向工程教育服务转变。面向行业是指要依据专业所服务的行业技术发展现状及趋势，做好教学与科研设备同企业的工具、方法统一，使专业培养和行业需求尽量做到无缝衔接。面向地方是指要依据专业在做好行业服务的同时，加强服务地方经济建设的能力。面向未来是指实验教学保障体系一定要做好专业社会需求跟踪调查，及时理清专业发展所需的新技术、新设备，作为建设规划和产学研协作，以便更好地引领专业的发展方向。
3实验教学保障体系的建设实践
郑州航空工业管理学院机电工程实验中心按照“一个中心、两条主线、三个平台、四个面向”的实验教学保障体系建设方案，对原有实验体系进行了改革，同时结合依托中心的河南省高校工程技术研究中心、郑州市重点实验室项目建设，对实验教学保障体系进行了重新构建，并取得了不错成绩。
3.1实现了与行业技术的对接
中航工业在制造技术方面，基本上实现了数字化设计、数控化加工，为此我们按照行业需求对中心的软硬件系统进行了更新，更新了传统的Pro/E设计系统、MasterCAM仿真软件系统，构建了UG、Vericut、数控机床等专业加工主线实验教学保障体系。从而实现了数控技术实践教学与企业的同步，通过三维数字化设计、NC程序的几何仿真、数控机床仿真等实验项目，提高了中心的数字化集成制造技术教学的效果。
3.2构建了专业主线明确的实验单元群
近几年依托中心创建了河南省高校重点实验室培育基地“航空材料与工程技术”，河南省高校工程技术研究中心“航空制造及装备”，郑州市重点实验室“航空产品数字化制造”等一批科研型实验室，投资1200多万元购置了三维扫描仪、快速成型机、激光非接触变形测量系统、超声C扫描系统、场发射扫描电镜暨能谱系统、X射线衍射仪等一大批先进仪器设备，提升了科研实验室的保障能力。依托科研实验室和原有的教学实验室，我们按照建设方案，参照工程能力培养要求，我们建设了产品快速开发主线实验单元、数字化设计制造主线实验单元、机械基础能力实验单元等单元集群，从而初步构建了反映专业主线的实验教学保障体系。
3.3构建了创新主线明确的实验教学保障体系
中心依托教学实验室，压缩验证性实验比例，增加综合性、设计性实验，培养学生综合、全面、系统分析问题的实际能力，为进一步创新活动打基础。依托科研型实验室构建机械加工类、设备维修类、数字化开发类开放性实验项目，鼓励学生全方位参与实验教学，通过教师指导学生动手，让学生全面了解机械学科创新流程。此外，作为学生创新的重要平台学生自主实验室，是为了给学生提供更多的独立的实践创新机会，让学生自己组织进行调查、立项、设计、制作、分析，并开展项目的实施、预算、安全、库存管理等活动，通过这一系列的活动培养学生的创新意识、创新能力以及工程实践能力、综合集成能力和管理能力。中心首先将报废的机床等仪器设备资源提供给学生，构建了机械装置拼装实验室。此外，还按照学生机械创新需求购置了钻床、车床、精密台锯、数控雕刻机等一批简易设备，专门供学生创新活动用。另外，还为学生参加“挑战杯”等各种大赛活动，构建了慧鱼创意组合模型实验室和未来伙伴机器人套装模型实验室。最后，为了引导学生进行创新，成立了北京亿维讯科技有限公司开发的TRIZ创新方法软件实验室，引导学生进行自主创新。
4效果
4.1提升了实验教学保障体系成效
以往实验保障体系分割依附于理论教学和科学研究，且理论实验室又进一步依附于专业课程教学，造成理论知识更新速度影响实验保障体系更新速度。此外，科研实验室新的仪器设备又脱离专业教学，致使其对专业教学的影响很小。新的建设思路注重教学与科研实验资源的协调，并且以学生能力培养为中心，面向社会需求进行建设规划，有效地提高了实验设备资源的实用性。
4.2提高了实验保障体系的活力
根据本建设方案，既提高了实验保障体系对社会需求的响应速度，同时提高的响应的针对性，从而避免了实验教学保障体系对社会需求的滞后性，为专业教学、科学研究、学生创新等活动提供了有力支撑。
4.3提高了实验教学保障体系的水平
在实验教学依附于专业课程教学时，实验室的建设、管理均无统一的规划设计，造成教学、科研实验室重复无衔接的建设，自主实验室更是无从谈起，实验教学处于配角地位不受重视，科研教学资源得不到有效利用。而新的建设方案，有效地利用了科研实验资源、同时又补充了自主实验资源，并且对实验教学保障体系进行了统一顶层设计，弥补了传统实验教学的人力、物力短缺，为实验教学提供了更多的资源保障，进而提高了服务的水平和质量。
5结束语
先进制作技术范文8
关键词：3D打印；先进制造技术；创新实验
制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基[1]。在机械工程专业学生培养过程中，要注重培养学生的工程设计思维、综合分析思维、数字化思维和创新意识，提高学生的创新精神和综合实践能力。实践教学环节对学生的创新精神和综合技能培养有着非常重要的作用。在实践教学中，给予学生足够多的现场实践和综合性项目训练的机会，使学生熟练掌握专业基本技能，形成创新意识，以增强学生实践创新或进一步深造的后劲[2]。但是原有的实践教学环节多为单一的、验证性实验，与其他课程之间缺乏联系，实践教学效果满足不了当前社会对高素质工科综合性人才的需求。为此，很多高校根据自身专业特点开发了综合性创新实验[3-10]。新疆大学机械工程专业是教育部2019年首批部级一流本科专业建设点。随着“双一流”建设、“部区合建”的开展，新疆大学在科研平台建设方面取得了长足的进步。为了使科研平台建设成果服务于一流本科教育的创新实践环节，学院依托自治区重点实验室—新疆增材再制造技术重点实验室，开发了集3D打印、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、逆向工程技术为一体的综合性创新实验。该实验能够使学生更深入掌握相关的先进技术，提高学生的综合素质。
1创新实验的开发思路
1.1学情分析
学生在第七学期已经完成了机械设计、工程力学、计算机辅助设计、先进制造技术、计算方法及其应用等课程，掌握了相关技术的基本理论知识和相关设备的基本操作方法。学生对新技术非常感兴趣，但还没有机会系统地利用所学的理论知识和技能来解决工程实际问题。
1.2实验题目
根据实验所提供的微型四旋翼飞行器的主板、电动机、螺旋桨、电池、遥控器等全套配件，学生自行设计和3D打印出飞行器的机身，也可参考在网上搜索的无人机样式进行自主设计。教师根据装配后微型四旋翼飞行器升空高度和稳定性对学生的设计结果进行评价。
1.3实验目的
将CAD，CAE，3D打印、逆向工程等技术应用到微型四旋翼飞行器的设计与制作过程中，培养学生的工程设计思维、综合分析思维、数字化思维和创新意识，提高学生的创新能力和动手实践能力。图1为创新实验的流程图。
2结构设计
在创新实验中，机身结构设计的核心为轻量化设计，对学生采用哪种三维CAD软件无要求。学生在开始设计时对于减重、轻量化的概念理解不深，而“结实”是多数学生在设计中关注的因素。针对这种思维方式，教师在布置实验任务时并没有特别要求轻量化，先任由学生发挥。在整机装配完成试飞时，机身重量问题开始显现，微型四旋翼飞行器因太重飞不起来。这时再启发学生思考如何在保持强度的前提下减轻机身重量，即采用什么样的结构进行轻量化设计。学生在重新设计时就会考虑镂空、薄壁、加强筋等结构设计方案。结构设计可分为初步设计、试飞、轻量化设计三个阶段。学生分组完成创新实验，在创新实验的各个阶段都会发现一些问题，部分问题通过对结构修改来解决，多数小组会修改2～3次，少数发现问题较多的小组会修改4～5次。表1为3名学生第一次和第四次设计的机身3D打印后的质量对比，可以清楚地看出从“结实”到“轻盈”的转变。图2为表1中3名学生最终的机身结构设计结果，其中学生1用UGNX设计，学生2和学生3用SolidWorks进行设计。
3有限元分析
学生在完成计算方法及其应用课程的学习后，对有限元分析的基本理论知识已经有所了解，但还不清楚如何利用有限元法解决实际工程问题。此环节利用AYSYS软件对机身结构进行有限元分析，使学生掌握前处理、求解、后处理的过程，从工程分析角度对自己的设计进行系统分析，找出机身设计中的薄弱环节，为修改设计提供依据。图3为对一个机身进行应力分析的结果。
43D打印
采用桌面型FDM式3D打印机(HORIZ300)打印机身设计。学生除了进行模型布置、分层设置、支撑设置、参数设定等基本操作外，更重要的是要理解3D打印中的由点连成线、线连成面、面堆成体的动态过程，能够有效解决温度场导致的打印件变形这一共性问题，并理解支撑与打印精度、打印时间、材料消耗等的关系。对支撑分布、打印时间等通过分层软件进行比较，可以发现一些机身结构存在所需支撑多、打印时间长等问题。完成打印后还有少量机身会出现设计过于单薄、去除支撑后导致结构损坏的情况。针对这些情况，启发学生思考单喷头3D打印机在支撑方面存在的问题及其解决办法，使学生更清晰地认识双喷头3D打印机、水溶性支撑材料的优势。图4为表1中学生1在第一次和第四次设计完成的机身模型在分层软件中进行分层设置的情况。第一次设计的模型预计打印时间为2小时40分钟，第四次设计的模型预计打印时间为1小时43分钟。该生第三次设计的模型因过于追求“轻薄”，导致打印后去支撑时出现了两个支撑脚断裂，所以在第四次设计中又调整了支撑脚的厚度。从图4中可以看出，最终的机身设计与第一次的设计相比，结构更加巧妙、轻盈。将电动机座和支撑脚二合一，而且通过镂空、薄壁、加强筋等结构将重量减轻了约62%，打印时间缩短了近一个小时，实现了轻量化设计的目标。
5精度检测
机身形状不适合用接触式的三坐标测量仪检测，实验中采用了手持式三维扫描仪(3Dscan7XB)进行逆向重构和精度检测分析。此阶段通过对机身扫描和逆向重构，利用配套精度分析软件对打印的机身变形进行分析，使学生掌握非接触方式的精度检测方法。结合3D打印原理，学生对3D打印过程中的热变形及机身刚度方面存在的问题有了更为直接的认识。图5为机身的三维扫描和精度分析结果，变形结果以图形的方式展示，有利于学生更加直观地了解变形的特点。
6整机装配与试飞
将主板、电动机、螺旋桨、电池装在机身上，要注意两对螺旋桨的方向，有时会出现部分电机座的孔径小于电动机外径而无法装配的情况。在试飞时，可能会出现个别机身变形大、电机装配间隙不合适导致飞行器飞偏的情况。结合精度检测、3D打印工艺分析，对机身模型进行了修改，重新打印。图6为部分打印的机身及3个完成装配的微型四旋翼飞行器。
7结语
