淺談材料成型及控制工程專業(yè)教學(xué)改革的探索與實踐論文
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展, 機械、冶金、汽車、電器、電子等行業(yè)已經(jīng)從原來需要金屬壓力加工、焊接、鑄造等單一專業(yè)的技術(shù)型人才轉(zhuǎn)變?yōu)楦惹械匦枰獜氖虏牧霞庸�、成形工藝與模具、成形設(shè)備、自動控制及具備與此相關(guān)的其他知識和能力的應(yīng)用型綜合人才。1998 年教育部進行高等院校本科專業(yè)目錄調(diào)整時, 設(shè)立了材料成型及控制工程新的本科專業(yè)(以下簡稱成型專業(yè)), 多數(shù)學(xué)校實現(xiàn)了由鍛壓、模具、鑄造、焊接等各熱加工單一專業(yè)建設(shè)轉(zhuǎn)向新的成型專業(yè)的建設(shè)。新的成型專業(yè)培養(yǎng)的人才比原來單一專業(yè)培養(yǎng)的人才所具備的知識結(jié)構(gòu)理應(yīng)更合理、知識面更寬, 所具備的綜合素質(zhì)應(yīng)更好,適應(yīng)性應(yīng)更強, 能充分體現(xiàn)面向我國經(jīng)濟建設(shè)主戰(zhàn)場培養(yǎng)應(yīng)用型綜合技術(shù)人才的特點。
但是在目前各學(xué)校實踐的結(jié)果來看, 由于該專業(yè)原來的基礎(chǔ)不盡相同, 不少學(xué)校還沒有完全擺脫老專業(yè)的框框, 而只是在老專業(yè)的基礎(chǔ)上進行調(diào)整和修改。存在著專業(yè)教改的總體目標不夠明確, 沒有從根本上重建該專業(yè)的教學(xué)體系;專業(yè)人才培養(yǎng)的目標和規(guī)格缺乏層次, 不能滿足市場對各類人才的需求;拓寬口徑與保持專業(yè)特色的關(guān)系問題尚未解決等問題。針對以上問題, 開展系統(tǒng)、深入的研究, 進行專業(yè)教學(xué)改革, 確立新的人才培養(yǎng)目標和構(gòu)建新的教學(xué)體系, 創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式, 是當前非常緊迫的任務(wù)。
一、應(yīng)用型材料成型及控制工程本科教育、教學(xué)的定位與培養(yǎng)目標
(一)確定成型專業(yè)定位的原則
為滿足社會和企業(yè)對于緊缺的工程應(yīng)用型專業(yè)人才的需求, 高校需要重新確立專業(yè)教育、教學(xué)定位與培養(yǎng)目標。成型專業(yè)作為一個在老專業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新專業(yè), 如何適應(yīng)時代的發(fā)展需要, 確定自已的培養(yǎng)目標與發(fā)展方向, 是專業(yè)教學(xué)改革首先需要解決的問題。
1 、定位于工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)
成型專業(yè)的培養(yǎng)目標、定位首先要考慮所培養(yǎng)的人才要適應(yīng)市場需求。不同類型的學(xué)校應(yīng)根據(jù)市場的需求和自身的特點來培養(yǎng)不同類型的人才。一部分高校應(yīng)該擔負起精英教育的責任, 以培養(yǎng)材料成型及控制工程領(lǐng)域的科學(xué)研究型和科學(xué)研究與工程技術(shù)復(fù)合型高層次人才為主, 本科階段應(yīng)是進行以通識為主的專業(yè)教育。另一部分學(xué)校應(yīng)以普及高等教育為主, 負起大眾化教育的責任, 以培養(yǎng)本學(xué)科的工程技術(shù)型、職業(yè)應(yīng)用復(fù)合型人才為主, 本科階段是通識與專業(yè)并重的教育。我校定位于教學(xué)應(yīng)用型本科院校, 因此成型專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格應(yīng)定位于本學(xué)科領(lǐng)域的工程技術(shù)型、職業(yè)應(yīng)用復(fù)合型工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)。
2 、根據(jù)行業(yè)、區(qū)域經(jīng)濟及學(xué)校實際確定專業(yè)及方向
成型專業(yè)具有寬口徑、大專業(yè)、多方向的特點,根據(jù)行業(yè)需求及地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和學(xué)校實際, 選準專業(yè)主方向, 辦出特色顯得尤為重要。長江三角洲及江蘇省是我國制造業(yè)比較發(fā)達的地區(qū), 以加工工業(yè)為主, 正日漸成為承接國際制造業(yè)轉(zhuǎn)移的重要區(qū)域, 也是模具需求的集中地區(qū)。僅蘇州目前就有各類模具廠1 000 多家, 模具年銷售額約50 億元～ 60億元。近年來制造業(yè)的長足發(fā)展使對掌握現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的各類專業(yè)技術(shù)人才的需求又呈上升趨勢,鍛壓、焊接、鑄造等方面的工程技術(shù)復(fù)合型人才更為搶手。據(jù)此, 南京工程學(xué)院成型專業(yè)實施的是寬口徑的材料成型及控制工程與專業(yè)方向并存的培養(yǎng)模式, 設(shè)置了大成型專業(yè)及模具、焊接、材料制備與成型等3 個專業(yè)方向。
(二)人才培養(yǎng)目標
成型專業(yè)培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展, 具備扎實的高等教育文化理論基礎(chǔ), 掌握金屬材料和高分子材料的成型及控制的專業(yè)理論知識, 具備進行成型及工藝分析的基本技能, 并在塑性成形與模具、焊接工藝與裝備、材料制備與成型領(lǐng)域中側(cè)重掌握某領(lǐng)域的工藝及設(shè)計、成型生產(chǎn)的技術(shù)管理, 受到現(xiàn)代機械工程師的基本訓(xùn)練, 具有實踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。
二、材料成型及控制工程專業(yè)內(nèi)涵及課程體系
(一)根據(jù)專業(yè)發(fā)展明確專業(yè)內(nèi)涵明確“寬口徑”與保持“專長”的關(guān)系
本科教育培養(yǎng)通才還是專才, 是以普通教育為中心還是以職業(yè)教育或?qū)I(yè)教育為中心, 歷來是高等工程教育爭辯激烈的問題。西方國家本科通才教育是建立在完善的繼續(xù)教育基礎(chǔ)上的, 我國在這方面還有較大的差距。一方面是一些大型企業(yè)、公司已有完善的教育培訓(xùn)體制和充足的教育經(jīng)費, 另一方面是大量的中小企業(yè)仍然需要行業(yè)背景強的畢業(yè)生, 因而高校應(yīng)進一步適應(yīng)市場的需求, 根據(jù)不同的培養(yǎng)目標, 調(diào)整通識教育與專業(yè)教育的比例, 拓寬專業(yè)口徑, 靈活設(shè)立專業(yè)方向等。成型專業(yè)是以成形技術(shù)為手段、以材料為加工對象、以過程控制為質(zhì)量保證、以實現(xiàn)產(chǎn)品制造為目的的工科專業(yè)。它應(yīng)以材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識為技術(shù)基礎(chǔ), 以材料能精確、高效、規(guī)模化獲取產(chǎn)品零件的幾何形狀和機械功能為主要教學(xué)和科研目標, 并在技術(shù)原理上, 側(cè)重于塑性成形、焊接成型和液態(tài)成型。因此該專業(yè)是介于機械和材料兩大學(xué)科之間的反映綜合性制造技術(shù)的專業(yè)。機械學(xué)科和材料學(xué)科的基礎(chǔ)知識構(gòu)成了本學(xué)科的基本知識體系。這一特點決定了成型專業(yè)人才培養(yǎng)必然是寬口徑的。從1998 年新專業(yè)誕生以來, 不少學(xué)校成型專業(yè)發(fā)展遇到最大的問題是沒有處理好“寬與專”的關(guān)系, 一些學(xué)校過于強調(diào)寬口徑, 淡化了專業(yè), 使得畢業(yè)生所學(xué)無法與企業(yè)的需求接軌,一度出現(xiàn)與鑄、鍛、焊有關(guān)的企業(yè)到高校無法招到需要的專業(yè)人才。另外一些學(xué)校則走向另一極端,鑄、鍛、焊老專業(yè)的主要課程都上, 課程過多, 學(xué)生不堪重負, 也違背了教學(xué)規(guī)律。
針對上述情況, 南京工程學(xué)院組織教師廣泛調(diào)研, 重點了解企業(yè)對人才知識、素質(zhì)、能力的要求。確定專業(yè)及方向的學(xué)生要求具備相同的寬口徑的基礎(chǔ)知識和成形技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)知識, 所不同的只在專業(yè)課程的設(shè)置上。成型大專業(yè)要求學(xué)生掌握包括塑性成形、液態(tài)成型、焊接成型等基本理論、工藝及裝備設(shè)計、設(shè)備選用等內(nèi)容。為了避免過于寬泛或負擔過重, 分別開設(shè)了與以前的鍛、鑄、焊三門技術(shù)相關(guān)的專業(yè)課, 分別是:塑性成形工藝與模具設(shè)計、液態(tài)工藝與裝備、焊接技術(shù)。要求學(xué)生掌握每一個技術(shù)方向的核心內(nèi)容, 不要求完整性和系統(tǒng)性。而各專業(yè)方向則要求在塑性成形與模具或焊接工藝與裝備或材料制備與成型領(lǐng)域中側(cè)重掌握某一領(lǐng)域的專業(yè)知識及技術(shù), 而成型大專業(yè), 則要求學(xué)生具有更深厚的某一方面的專業(yè)能力。
(二)教學(xué)內(nèi)容的總體構(gòu)成
模具專業(yè)方向在南京工程學(xué)院有較好的辦學(xué)基礎(chǔ), 很有特色, 因此選擇模具方向作為教改試點對象。針對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展特點和南京工程學(xué)院長期形成的辦學(xué)優(yōu)勢, 確立“面向現(xiàn)代制造企業(yè), 以金屬塑性成形、高分子塑料成型為主線, 以現(xiàn)代模具設(shè)計與制造技術(shù)為特色” 的人才培養(yǎng)方向。按照教育部有關(guān)四年制工科大學(xué)生總教學(xué)時數(shù)及實踐性環(huán)節(jié)安排的指導(dǎo)原則, 結(jié)合學(xué)校人才培養(yǎng)方案制定原則, 較大幅度地改革了人才培養(yǎng)計劃。構(gòu)建了以下三個層次結(jié)構(gòu)的課程體系。
第一層次結(jié)構(gòu):基礎(chǔ)課程和技術(shù)基礎(chǔ)課程, 培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。包括自然科學(xué)基礎(chǔ)類、人文科學(xué)基礎(chǔ)類、技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)類三部分課程, 總學(xué)分為90 .5 , 其中理論課為83 .5 學(xué)分, 集中實踐環(huán)節(jié)為7學(xué)分。
第二層次結(jié)構(gòu):材料成型的通識工程技術(shù)課程, 培養(yǎng)學(xué)生向各種不同專業(yè)技術(shù)方向發(fā)展的能力。內(nèi)容包括對成型專業(yè)具有通識性、學(xué)科化的技術(shù)知識, 主要課程有:材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料成型原理、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造基礎(chǔ)、數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM 、材料成型CAE 技術(shù)及應(yīng)用等, 總學(xué)分為47 .5 ,其中理論課為34 .5 學(xué)分,集中實踐環(huán)節(jié)為13 學(xué)分。
第三層次結(jié)構(gòu):成型技術(shù)方向的專業(yè)化技術(shù)課程, 具有工程師職業(yè)教育的特點, 這是為了培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)特長。模具專業(yè)方向技術(shù)課程主要有:沖壓工藝與模具設(shè)計、塑料成型工藝與模具設(shè)計、模具制造工藝、實用模具設(shè)計與制造方法等內(nèi)容, 總學(xué)分為49 .5 , 其中理論課為23 .5 學(xué)分, 集中實踐環(huán)節(jié)為26 學(xué)分。主體教學(xué)內(nèi)容的進程安排如圖1 所示。
三、專業(yè)教學(xué)教改特色
(一)重實踐強創(chuàng)新培養(yǎng)材料成型工程應(yīng)用型人才成型專業(yè)是一個實踐性很強的專業(yè), 學(xué)生的動手能力、獨立完成某一項工程任務(wù)的工程能力、創(chuàng)新能力等是他們適應(yīng)社會、謀求發(fā)展的關(guān)鍵。按照“受到現(xiàn)代機械工程師的基本訓(xùn)練, 具有實踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才”的培養(yǎng)目標, 在制定教改人才培養(yǎng)方案中, 學(xué)校較大幅度地提高了實踐教學(xué)比例, 優(yōu)化了實踐教學(xué)過程, 以加強實踐教學(xué)。在2006 級模具教改人才培養(yǎng)方案中, 集中實踐有47 學(xué)分, 比原來的方案增加了5周, 課外培養(yǎng)計劃10 學(xué)分, 實驗及上機等折算10 .7學(xué)分, 實踐學(xué)分占總學(xué)分的34 .3 % , 為培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力提供了保障。學(xué)校為加強對學(xué)生工程能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng), 新增設(shè)了幾門特色課程。
1 、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(二維、三維)�，F(xiàn)代成型技術(shù)
對技術(shù)人員的要求越來越高, 不僅要求掌握現(xiàn)成產(chǎn)品的成型加工方法, 往往還要求掌握從產(chǎn)品概念設(shè)計、功能設(shè)計、造型設(shè)計以及產(chǎn)品造型的質(zhì)量評價的全過程。此課程的開設(shè)對成型專業(yè)模具方向?qū)W生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)很有意義。
2 、檢測技術(shù)與數(shù)據(jù)處理。檢測技術(shù)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)在現(xiàn)代企業(yè)中越來越重要, 該課程將涉及成型產(chǎn)品檢測設(shè)備應(yīng)用, 檢測數(shù)據(jù)處理, 產(chǎn)品、工模具的評估等。
3 、實用模具設(shè)計與制造方法。擬請實踐經(jīng)驗豐富的教師、工程師系統(tǒng)講授模具設(shè)計制造技術(shù)、技巧, 以講座形式開課, 課程結(jié)束后安排兩周模具實訓(xùn), 要求完成中等難度的模具設(shè)計與模具工作零件的制造, 并做出產(chǎn)品。
4 、創(chuàng)業(yè)及創(chuàng)新教育實踐周。擬請有關(guān)專家、成功校友對應(yīng)屆畢業(yè)生進行創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新教育。
5 、材料成型及模具綜合實驗周。針對傳統(tǒng)的專業(yè)實驗課與工程脫節(jié)的狀況, 實行專業(yè)課程實驗(實訓(xùn))的工程化、綜合化。專業(yè)實驗面向工程, 緊緊聯(lián)系工程進行, 開設(shè)材料成型及模具綜合實驗周。所包含的基本實驗項目來源于工程實踐, 將產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程作為專業(yè)實驗體系的主線, 比如以塑料件的生產(chǎn)工藝過程作為主線, 從塑料產(chǎn)品設(shè)計、成型CAE 分析、模具結(jié)構(gòu)及主要零件設(shè)計、注射工藝參數(shù)設(shè)計到加工出合格產(chǎn)品全過程。實驗教學(xué)分為4 個階段:教師講解;學(xué)生設(shè)計實驗方案并經(jīng)教師確認;學(xué)生做實驗并寫出實驗報告;考核。
(二)強化材料成型及模具數(shù)字化設(shè)計制造應(yīng)用能力著力培養(yǎng)模具設(shè)計師
遵循“信息化帶動工業(yè)化”的戰(zhàn)略目標, 數(shù)字化應(yīng)是21 世紀材料成形技術(shù)與科學(xué)的核心。材料成形數(shù)字化技術(shù)是先進成形技術(shù)的重要方面, 是企業(yè)越來越依賴的技術(shù)。南京工程學(xué)院經(jīng)過多年的建設(shè), 在將材料成形數(shù)字化設(shè)計技術(shù)方面打下的較好的基礎(chǔ), 數(shù)字化設(shè)計能力培養(yǎng)是我校材料成型及控制工程專業(yè)能力的培養(yǎng)特色, 并逐步成為學(xué)校本學(xué)科專業(yè)的發(fā)展方向之一。自上世紀90 年代以來, 學(xué)校材料加工領(lǐng)域的教學(xué)、科研緊跟技術(shù)發(fā)展和市場需求, 經(jīng)歷了計算機二維設(shè)計、三維設(shè)計、CAD/CAM 一體化、材料成型CAE 等階段, 并走在技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的前列。目前在教學(xué)上要求學(xué)生掌握在產(chǎn)品數(shù)字化模型下, 進行產(chǎn)品的設(shè)計、工藝裝備及模具設(shè)計、工藝分析計算、數(shù)控加工、模擬仿真等并行設(shè)計制造、平行作業(yè)的先進成形技術(shù)。為培養(yǎng)學(xué)生的成形數(shù)字化設(shè)計、分析、制造能力, 開設(shè)了CAX 應(yīng)用技術(shù)系列課程, 包括CAD/CAM 技術(shù)、材料成型CAE 技術(shù)及應(yīng)用、CAPP 概論、CAX 及模具數(shù)字化設(shè)計課程設(shè)計、CAM 數(shù)控實習(xí)等。學(xué)校成型專業(yè)教學(xué)改革的重點課程:材料成型CA E 技術(shù), 從應(yīng)用的角度開設(shè)了板料成形CA E 、體積成形CAE 、塑料成型CA E 、鑄造CA E 等內(nèi)容, 受到學(xué)生和用人單位的歡迎。
CAX 系列理論課程及實踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí), 使學(xué)生較為全面地掌握了材料成型及模具的數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù), 結(jié)合實用模具設(shè)計與制造方法、專業(yè)課程設(shè)計、模具實訓(xùn)周、畢業(yè)設(shè)計等的綜合學(xué)習(xí)、訓(xùn)練, 學(xué)生的工程能力與素質(zhì)達到模具設(shè)計師的培養(yǎng)要求。
四、專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革所取得的初步成效
多年來, 材料成型及控制工程專業(yè)教師重視教改, 在教學(xué)改革的實踐中取得一系列成果。
(一)試點班級工作的實踐
分別以2004 級、2006 級兩個模具方向班級為教改試點班級, 執(zhí)行新的人才培養(yǎng)方案。目前教改計劃執(zhí)行良好, 學(xué)生學(xué)風(fēng)好, 積極配合教學(xué)改革。模具041 班的部分改革力度大的課程已經(jīng)取得顯著成績。如材料成型CAE 技術(shù)及應(yīng)用課程采用課堂精講、上機多練、課程設(shè)計的項目訓(xùn)練、并與模具綜合實驗周相結(jié)合, 從塑料產(chǎn)品設(shè)計到CAE 分析到做出飯盒類產(chǎn)品, 達到提高學(xué)生工程能力的目的。由于學(xué)生深知CAX 技術(shù)是材料加工領(lǐng)域的主流先進技術(shù), 是就業(yè)的敲門磚, 因此學(xué)生學(xué)習(xí)CAX方面的課程積極性很高, 教學(xué)效果好, 大大提高學(xué)生就業(yè)競爭力。
(二)社會服務(wù)能力強產(chǎn)學(xué)研合作成績突出
重視與行業(yè)聯(lián)系, 建設(shè)并簽定了10 個校外產(chǎn)學(xué)研合作及實習(xí)基地, 它們既是實習(xí)基地、就業(yè)基地、科研基地, 又是學(xué)生校外工程實踐基地。與江蘇華富電子有限公司、昆山模具技術(shù)開發(fā)配套服務(wù)公司組成產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體, 共同籌建了“江蘇省模具工程技術(shù)研究中心” 。與南京躍進汽車集團公司、世通鍛造廠共同承擔學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(論文)實踐, 每年都有一批學(xué)生受到?jīng)_壓工藝、鍛造工藝、CAE 模擬與仿真的工程訓(xùn)練。與企業(yè)的多方位的產(chǎn)學(xué)研合作, 為企業(yè)的發(fā)展作貢獻的同時也大大提高了教師與學(xué)生的工程能力與工程素質(zhì)。
(三)教改成果凝聚于教材建設(shè)
專業(yè)教師積極參與教改, 并將多年的教改成果凝聚于教材建設(shè), 取得矚目成績。近年來主編出版各類規(guī)劃教材11 本、副主編3 本, 其中5 本教材獲得“十一五”國家級規(guī)劃教材立項。通過教材建設(shè),南京工程學(xué)院材料工程學(xué)院教師更好地把握了成型專業(yè)的內(nèi)涵, 鍛煉了教師, 同時也擴大了學(xué)院在應(yīng)用型本科院校中的影響力。
(四)課程建設(shè)成績顯著
專業(yè)教師重視教改、重視課程建設(shè), 已經(jīng)建成了8 門省級、院級優(yōu)秀(精品)課程(群):模具設(shè)計與制造(省優(yōu)秀課程群)、塑料成型工藝與模具設(shè)計(省一類優(yōu)秀課程)、沖壓工藝與模具設(shè)計、模具制造工藝、材料科學(xué)基礎(chǔ)、塑性成形工藝與模具設(shè)計、熱加工工藝基礎(chǔ)、成型機械等(學(xué)院精品課程)。
(五)初步建成一支優(yōu)秀的師資隊伍
材料成型及控制工程專業(yè)已經(jīng)建成了一支思想素質(zhì)高、學(xué)歷層次較高、職稱及年齡結(jié)構(gòu)合理, 教學(xué)水平較高、有較強科研能力、工程實踐能力強的師資隊伍。目前該專業(yè)學(xué)科有教授4 名, 副教授6名, 有省級學(xué)術(shù)帶頭人4 名, 省級優(yōu)秀青年骨干教師2 名。
五、結(jié)束語
材料成型及控制工程這一寬口徑的新專業(yè), 需要開展深入研究的課題很多。本輪教學(xué)改革構(gòu)建了工程應(yīng)用型材料成型及控制工程全新的人才培養(yǎng)方案。專業(yè)內(nèi)涵明確, 初步解決了“ 寬口徑” 與“專長”的關(guān)系, 圍繞“重實踐、強創(chuàng)新” , 強化“材料成型及模具數(shù)字化設(shè)計制造應(yīng)用能力”的人才培養(yǎng)特色, 建設(shè)了一批特色課程。在專業(yè)建設(shè)、教材建設(shè)、課程建設(shè)、師資隊伍建設(shè)及教改試點工作等方面已經(jīng)取得了初步成效, 逐步實現(xiàn)材料成型及控制工程專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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