关键词:
智能制造
木材科学与工程专业
木工机械
课程教学
知识体系
教学案例
教学方式
数智化课堂
摘要:
智能制造技术的日趋成熟和广泛应用,正加速推动木材加工行业的智能化变革,尤其是木工装备的智能化、集成化、数字化的升级。这对木材科学与工程专业人才的培养提出了更高要求。“木工机械”课程作为木材科学与工程专业的核心课程,在专业人才培养过程中起着衔接学科理论与行业实践的重要作用。然而,传统的“木工机械”课程教学存在以下3个方面的问题,难以满足高素质新型专业人才培养的需求。一是课程知识体系与现代木工行业的技术体系脱节,传统的课程知识架构未能覆盖机械工程、计算机科学、木材科学等多个学科领域,难以适应先进木材加工装备高度技术集成性和显著跨学科融合的发展态势。二是课程教学案例选择的木工机械设备与木工行业实际使用的智能化装备之间存在技术断层,未能充分反映木工行业装备的最新发展水平以及未来发展方向;同时,课程教材和教学案例的更新滞后于木工装备的发展,削弱了课程的行业前瞻性和技术引领性。三是课程教学方式的更新滞后于木工行业技术变革的步伐,灌输式教学方式难以满足智能化木工装备涉及的多学科融合知识内容的讲授需求,从而导致课程教学效果不佳。为了适应木材加工行业智能化发展的需求,提升木材科学与工程专业的人才培养质量,针对“木工机械”课程教学存在的问题,从以下几个方面进行了教学改革探索。一是优化课程知识结构,将人工智能、工业机器人技术、智能传感与检测技术、工业网络与通信等有关智能制造技术的关键知识纳入教学内容体系;同时,对课程的教学大纲进行重新编排和优化,完善课程教学体系;并通过增设“智能制造技术基础”“检测与控制技术”“工业机器人技术”等选修课程,围绕智能化木工机械构建相关知识体系,作为“木工机械”课程知识体系的有机补充和拓展。二是通过要求任课教师“走出去”主动掌握和跟踪木工行业前沿技术信息、高校深化与国内外木工装备企业的交流与合作等措施,将贴近产业生产实际的先进智能木工装备纳入课程教学案例库并保持动态更新;同时,通过定期邀请木工装备企业的研发工程师和技术专家等开设专题讲座,增强课堂教学与木材加工行业生产实际的联系以及科研成果对教学的有效反哺。三是从“以学生为中心”出发,通过加强智能化课堂教学环境(硬件)和智能化教学手段(软件)建设,以及对具有代表性的智能化木工机械进行三维建模等,以数字化技术赋能课程教学;同时,通过构建基于大语言模型的专属AI教学智能体以及依托微信平台创建虚拟学习小组等,打造“三智能”数智课堂,在课程教学全程实现个性化互动式教学,并为学生提供贯穿课程教学课前、课中、课后以及联通课堂内外的交流互助平台,以适应智能化木工装备多学科融合知识教学的需求。实践表明,改革后的“木工机械”课程教学使学生的学习兴趣和课堂教学参与度、知识技能水平和综合素质以及课程成绩等都有明显提升,取得了良好的教学效果。