基于逆向工程的高职增材制造创新人才培养体系的探讨
逆向工程,又称逆向技术,通俗的讲,就是通过成型产品反向分析其设计原理,掌握该产品的组织结构、生产流程、功能特性和技术规格等设计标准,通过这些情况再反向设计出功能相近但不完全相同的产品。本文主从逆向工程的含义、建设逆向工程的意义和专业人才逆向工程思维的培训几个方面对逆向工程进行了阐述。同时,探讨了逆向工程建设下高职增材制造创新人才的培养面临的问题及解决措施,对于我国高职增材制造创新人才培养体系的建设有重要价值。
逆向工程最初应用于商业和军事领域,后续由于该项技术的广泛应用,目前有学者逐渐探讨与高职院校制造专业创新人才培养方面应用。其主要作用是在某些领域不能够轻易获得某些产品数据的情况下,能够通过产品的成品分析,推出其设计和生产原理。
针对机械设计与增材制造专业而言,国家设置的重点课程一般包括了“机械制图”“二维CAD制图”“三维建模与结构设计”“机械制造基础”“数控加工方法”“数控加工过程”等学科专业的基础课程。逆向工程思维,缩写RE,是指利用已有的技术条件和产品,或者利用数字化检测仪器通过分析或测量样品获取的大概轮廓数据,然后再利用轮廓数据分析实现建模再造的一个倒装型思维方法。而称之为逆向工程思维就是以逆向工程技术为基本的思维方法,或者说从逆向工程技术的视角来思考问题的一个思维方法。这也是一个和传统的正向过程设计思维完全相反的方法。
它是将产品设计任务作为思考的出发点,通过逐步拆分与回归产品设计任务,使任务的优先权和阶段更加明确,把产品设计目标分解并回归为最原始的单一因素,之后再以单一因素的划分阶段为基准,去改进和再设计的一个创新型倒装式思路。以让学生更加适应研发生产和思维创新的生活方式,以培育具备前沿科学知识、先进科技能力和高素质的创新性人才为基本宗旨,把工程技术实验能力与创新相互融合这一核心理念贯彻在整体的培养流程之中,从整个课程体系上加以改造,以培养学生工程创新与实验创新能力为主要目的,建立了课程运作全新管理模式。
增材制造科技发展与实现制造业强国战略,与航空航天、汽车、医药等众多产业均有关系。增材加工专业的培养应满足学生就业的需要,以拓宽新型的人才培养方式,并通过利用创新科技促进加工专业人才培养的改革。
逆向工程下,高职增材课程一般会涉及到三维扫描技术、3D打印技术、逆向设计技术和数控加工技术四大领域。在上述逆向工程技术中,至关重要的是逆向重构技术,是最关键也是最难攻克的技术。逆向工程技术的发展和成熟需要各个方面和其他技术的支撑,不是一个单独的技术存在,因此,要想掌握逆向工程技术,就必须掌握涉及到的其他相关技术。这就需要通过实际的案例进行学习,并开展对应的实训项目,通过实践逐步掌握各项生产技能和相应的理论知识,才能培养出社会需要的综合性创新人才。
逆向工程技术的实施过程中,因为学生的接收程度不同和实践效果的不同,必然会形成不同的技能水平,因此,高职院校增材专业在逆向工程的背景下培养创新人才的目标,是培养出能够掌握逆向工程技术高端人才,不仅要学会、掌握,还要通过逆向工程技术对增材专业技术进行创新。项目的实施刚开始可以是多方面的,不仅仅限于本专业,可以先从学生们常见的生活用品和工艺品出发,主要作用是激发学生运用逆向工程技术的兴趣。待学生掌握该项技术后,再通过增材制造产品的应用,在此基础上更能激发出学生的实践和创新能力,后续再把实践范围扩大到机械制造的各种复杂零部件,为培养出掌握逆向工程的高端人才做出贡献。
掌握逆向工程技术不是最终目的,最终目的是要将逆向工程技术创新的应用于增材制造专业,通过掌握原理和相关技术,对产品成份进行再重组和再设计,在“抄作业”的水平中破壳而出,培养出掌握逆向工程的高质量人才。
逆向工程下高职增材制造专业创新人才的培养离不开高水平、高效率和高质量的专业师资队伍和科研团队,任何时候,学生的成长都离不开教师的引领和指导。教师队伍和科研团队是学科建设的主体,要想让高职院校增材专业培养出对社会、对国家有用的创新型人才,师资队伍的建设和科研团队的组建必不可少。
对于高职院校增材制造专业,通过将逆向工程相关技术的引入到教学实践中,对于创新型人才的培养有积极促进作用。依托3D扫描和打印技术、逆向设计技术等最新科技手段,完善“岗位+课程+竞赛+证书”的课程体系建设,对人才培养的路径有效改革,不仅可以提高学生的学习兴趣,还能够创新学生思考和实践思维、提升技能水平,为培养全面发展、技术精湛的创新型人才提供打下坚实的基础。
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