模具设计与制造专业教学改革探讨

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摘要：在德国“工业4.0”和“中国制造2025”的智能制造化背景下，阐述了德国“工业4.0”的概念和现实意义。通过建立绿色智能化制造的新理念，改变教学内容和教学结构，引导学生向知识多元化发展，突出培养学生的实践能力、团队意识和职业素质等，并探讨了模具设计与制造专业与工业4.0相结合的问题。

关键词：德国“工业4.0”;模具设计与制造专业;改革措施

2011年，德国联邦教育局和研究部推出德国“工业4.0”，与美国倡导的“工业互联网”和我国提出的“中国制造2025”相似，核心是智能制造，,主要是为了提高德国制造工业的智能化水平和竞争力[1]。“工业4.0”是德国政府对整个工业发展过程重新划分而提出的一个新颖概念。提出这个概念的德国产业界和学术界人士认为，技术不断精进的情况下，工业发展历经机械化的“工业1.0”、电气化的“工业2.0”和自动化的“工业3.0”三个时代后必然会步入智能化的“工业4.0”阶段。智能化时代，核心技术特征是“虚拟—实体系统”。“虚拟—实体系统”是指工业发展会以原有的互联网和信息系统为基石，融入服务网和物联网的新血液，紧密衔接实体世界与虚拟的信息网络，形成新的智能整体[2-3]。在工业范畴中，“虚拟—实体系统”可演变为以智能代替人控的“智能工厂”。在“智能工厂”中，可进行交互控制的智能机器提供生产，保证生产信息可以实时监控和传输；大数据存储系统保障核心控制系统，串联起生产原料采购入库、产品制造检测、成品物流输送等整个完整的流水线，同时可收集各环节传来的信息，以人工智能对其分析判断，决定具体的生产方案，并自动完成加工制造。这样就形成了精准按需生产、高度个性化制造的模式，达到降低成本、提高附加值的目的。德国“工业4.0”的出现无疑会撼动传统加工制造的机械产业部分，并迫使其产生重大变革，所以从事该行业的相关人员必须紧跟产业改革的步伐，提高自身的专业素养，做到改革与发展一致前进。同时，机械行业相关的人员需要具备更高的专业素养，因此必须改革模具设计与制造专业的教学模式，从教育源头抓起，逐步提高人员的专业素养，最终变革产业模式。

1建立绿色智能化制造的新理念

“工业4.0”概念的核心为智能制造，希望工业生产全面使用智能系统指导生产过程，做到人机互动，甚至可以将3D技术融入工业生产中。因此，培养储备力量的教学环境必须主动适应这一工业变革，无论教师还是学生都需要打破传统粗放生产的旧观念，形成创新的智能制造新思想。作为未来生力军的学生，尤其是机械、电子等相关专业的学生，需要在高校学习中形成符合“工业4.0”要求的智能化生产新思想，这也要求高校相关专业的教师在教学过程中做出与智能化制造相关的引导。

2教学内容多样化和具体化

虽然德国“工业4.0”的技术涵盖的领域较为广泛，但核心基础均为机械。因此，要求未来的机械工程师不仅要在自己的机械专业做到高精尖，还需要对相关电子、信息等专业知识有足够的储备，而学校机械专业在其培养计划中都应意识到学科的交叉学习，并做出相应改动。全面改革的德国“工业4.0”是希望智能化的工厂和生产系统能够代替传统方式。因此，机械专业学生的课程计划应涵盖与此智能化相关的软件工程、计算机网络技术、传感器、通信系统等课程。因为课时无法兼顾的学校，也应尽量利用课外实践课、选修课等方式引导学生进行自学，并在完成教学任务的前提下，尽可能挤出时间为学生解答疑问，帮助学生弥补相关知识，从而拓展机械专业学生的眼界和知识面。

3引导学生向着知识多元化发展

“工业4.0”的实现要求其从业人员掌握了解自身专业和相关领域的知识。因此，作为未来生力军的学生，在储备知识的阶段需要涉猎多方面知识，多元化发展，做到本专业高精尖，相关专业全了解，以成长为全能人才。但是，现在的高校教育制度仍旧是学分制，造成了学生学习十分局限的现状。学生很少主动与其他专业学生交流，学习知识面狭窄。所以，专业教师在教学过程中应该适当为学生安排与其发展相关的系列专题讲座，定期举办跨专业学习交流会，激发学生相互交流的学习热情，提高学生自身知识素养，鼓励和引导学生成长为适应时展需要的复合型人才。

4基于学科竞赛提高学生创新意识

德国“工业4.0”的另一个重要内容创新，但目前国内大部分高校的模具设计与制造专业还是沿用传统的教学内容和教学体系。因此，积极参与专业学科竞赛不仅可以提高学生的学习热情，还可以激发学生的创新能力，提高学生的动手能力。

5培养学生的团队意识和爱岗敬业的职业素养

“工业4.0”采取新的协作工作方式使工作可以脱离工作场地，直接利用虚拟网络和移动遥控的方式指导生产，员工管理自主权更高，大大提高了生产工作的积极性。因此，高校在配套的教学过程中应注意转变学生对行业工作环境的旧观念，以培养未来的优质机械工程师为目的，不仅提高学生动手能力，还要注重培养学生的兴趣，让学生提前适应智能化生产的工作氛围。“工业4.0”是德国提出的工业发展的必经之路，我国也同样提出了“中国制造2025”战略，其中提高高校机械专业的教学水平和学生素养是重要的基础工作。模具设计与制造专业应做出相应的教学改革来适应机械行业的发展，致力于培育专业突出、综合能力强的全能型人才。

作者:程婧璠 陈帆 付娟娟 毕立彩 刘小宁 单位:武汉软件工程职业学院

参考文献

[1]晏越.“德国工业4.0”与“中国制造2025”综述[J].科技风，2016，（16）：185-186.

[2]郭政.德国“工业4.0”对我国制造业发展的启示[J].上海质量，2014，（4）：22-27.

[3]安琳.借鉴德国“工业4.0”加快我国制造业转型升级[J].电器工业，2014，（7）：32-34.