吴刚，李立军，2，董元发，刘强

（1.三峡大学 机械与动力学院，湖北宜昌 443002；2.三峡大学 大学生创新创业中心，湖北宜昌 443002）

随着社会的发展和科技的进步，基于互联网的人工智能、大数据和云计算使社会众多领域发生了变革。作为国民经济主体的制造业同样进行着深刻的变革，基于智能制造的数字化车间、无人工厂已经在许多大型企业得以实现。发展智能制造不仅是国家的重大战略需求，也是未来制造业的必然发展趋势[1-4]。为此，企业必然迫切需要打造多层次智能制造人才队伍。但由于企业实际需求与高校培养方案脱节，高校毕业生进入企业后往往还需要进行较长时间的训练，延长了高校毕业生校企衔接的时间[5-7]。

对于智能制造工程专业而言，面向工程实践是其显著特征，专业多门课程有明显的实践性，如机器人课程内容为机器手的路径控制，数控技术课程内容为换刀过程、零件轮廓编写数控程序，先进测试技术课程内容为位置检测元器件的原理及应用，先进制造技术课程内容为3D 打印的实施等，这些内容如果能在加工现场进行讲解，必然能有效提高学生的学习效果，但实际情况是学生只能观摩，无法自己动手操作，为此需要寻求更好的教学方法。

三峡大学智能制造工程专业教师团队基于微课的教学理念，以数控技术课程为案例，推行线上微课的教学模式，面向区域重大战略需求，推动学科专业课程教学模式变革，为向企业提供智能制造创新型人才提供了保障。

1 微课的特点

微课是指以视频为主要载体记录教师在课堂教学过程中围绕某个知识点或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程。视频时长一般为5～10 min[8-10]。微课的主要特点有以下几点。

（1）时长较短。教学视频是微课的核心组成内容，微课的时长一般为5～8 min，最长不宜超过10 min。因此，相对于传统的40 或45 min 一节课的教学课例来说，微课可以称为课例片段或微课例[11-12]。

（2）问题聚集，主题突出。微课主要是为了突出课堂教学中某个学科知识点（如教学中重点、难点、疑点内容）的教学，或是反映课堂中某个教学环节、教学主题的教与学活动，相对于传统一节课要完成的复杂的教学内容，微课的内容更加精简，因此又可以称为微课堂。相对于传统课堂，微课能更好地满足教师详细讲解某一重点教学环节的需要。

（3）资源容量较小。微课视频及配套辅助资源的总容量一般在几十兆左右，师生可在线观摩课例，查看教案、课件等辅助资源；也可灵活方便地将其下载保存到终端设备（如笔记本电脑、手机、MP4等）上实现移动学习、碎片化学习，非常适合学生反复学习、思考和研究。

（4）由授课教师制作。微课素材一般由授课教师根据教学内容，在网上下载素材制作而成，但网上资源有限，特别是涉及专业应用性的图片和视频很少，或者不符合教师授课需求，教师只能对该教学环节一带而过，无法使学生深入理解。

2 线上微课的特点

通过上述描述，可知微课的短视频教学形式正好契合智能制造工程相关课程需要结合现场实际进行讲解的章节。为了进一步提高教学效果，教师可以采用线上微课的形式，具体采用如下策略和流程实施：

（1）在课程之前，专职教师理清课程中哪些章节可以并有必要采用线上微课的形式，并将该章节的线上微课内容需求发送到实践教师处；

（2）实践教师结合智能制造基地现有设备，挑选出有可能进行线上微课的部分，并按专职教师的需求准备教学内容或教学视频；

（3）专职教师讲解该章节时，可通过在线视频软件连接实践教师，将课堂交给实践教师，由实践教师结合设备运行状况，就该章节内容进行线上微课教学；如教学时间有冲突，专职教师也可播放实践教师提前录制好的视频，并由专职教师进行辅助性讲解。

线上微课形式结合了视频微课的优点，以教学视频片段对授课教师的教学设计起到辅助作用，同时由于教学视频是由实践教师基于实际设备针对教学环节设计的，从而构成了一个主题鲜明、结构紧凑的教学环节，营造了一个真实的线上微课教学环境。这使得线上微课的形式比普通的微课具有更好的教学效果，学生在这种真实、具体、典型案例化的教与学情景中能够提高获得感。

3 基于智能制造基地的线上微课的实施

3.1 智能制造创新基地的设计

实践是检验真理的唯一标准。学生在进行理论学习后，只有参与一定的动手实践环节，才能更好地理解各门课程在智能制造体系中的作用。一方面，智能制造工程实践体系没有现成的实验室建设模式，各高校都在逐步摸索[13-15]。另一方面，智能制造生产线在企业已经得到了不少应用，各种高精度数控机床、人工智能工业视觉检测平台和数字孪生仿真系统等组成的工业互联协同制造MES，提高了生产效率和企业效益。

为更好地提高智能制造工程专业的教学效果，三峡大学借助中瑞智能制造合作项目，汲取瑞士等经济发达国家先进的装备制造技术和经验，构建GF智能制造创新基地，开展高层次应用型人才、技术技能型人才培养模式的研究与实践。三峡大学引进五轴加工中心机床/高速精密加工中心/火花机等高精度加工平台，结合产线（机械手、导轨、软件、物料库）、多轴CAM 编程仿真及后处理软件、人工智能工业视觉检测平台、数字孪生仿真系统等系统，共同组成工业互联协同制造MES，搭建GF 智能制造创新基地，如图1 所示。以此基地为基础，完善智能制造工程专业的课程体系和实践环节，促进学生理论体系和实践能力的全面提升。

图1 智能制造创新基地功能示意图

3.2 线上微课的实施

根据上述设计的线上微课模式，三峡大学围绕智能制造装备，在数控技术/先进检测技术等课程相关章节的教学中加入了线上微课环节。如在数控技术课程中，专职教师在讲授G 代码的基础上，就某一零件的特点进行分析，引导学生完成G 代码的编写。随后专职教师优选出学生编写的有代表性的G 代码程序，发送给实践教师，并将课堂交给实践教师。实践教师将收到的G 代码输入数控机床，让学生实时观看如何输入相关指令，并对关键操作进行重点讲解，当数控机床在加工过程中出现故障时，对故障原因进行讲解。专职教师接管回课堂，将学生编写的代码与标准代码比较，促进学生进一步理解G 代码编程技巧。专职教师再一次将课堂交给实践教师，实践教师根据标准代码对毛坯进行数控加工，并获得目标零件的最终形状。学生可以将视频保存于手机中，课后反复揣摩，为后续数控加工实训时操作数控机床奠定良好的基础。具体实施步骤如图2所示。经过一学期的教学实践，通过课后对学生进行访谈，学生均表明线上微课有效提高了学习兴趣和教学效果。

图2 线上微课实施流程

4 结束语

微课是一种有效的教学方式，可以将微课与线上教学结合，实践教师在线上结合智能装备的运行，有针对性地实施微课教学，提高学生的获得感。经过一学期的教学实践，学生成绩有了明显提升，证明线上微课的形式能取得较好的教学效果。