材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索

材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索材料成型及控制項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索

【Abstract】Thispaperreviewedtheexperimentalteachingstatusofthematerialformingandcontrolengineeringspecialty.Asthegoaltofosterinnovativeability，theopenexperimentalteachingplatformwasgraduallyestablishedandimproved，andmorecomprehensive，innovativeexperimenmtprojectswerepromotedtodrivesubjectcompetition.Afterseveralkeylinksofexperimentalteachingwerereformed，theinnovativeabilityofstudentsweredevelopedandenhancedobviously.

【Keywords】Materialformingandcontrolengineering；Experimentalteaching；Reform；Competition

《《驗(yàn)教學(xué)作為理論聯(lián)系實(shí)際的環(huán)節(jié)，是高等學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)生動(dòng)手能力、項(xiàng)目意識(shí)和創(chuàng)新精神具有十分重要的作用[1-2]。材料成型及控制項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)屬于實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，不僅要求學(xué)生具有較高的理論知識(shí)水平，還要有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用能力。桂林電子科技大學(xué)材料成型及控制項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)的主要方向是模具設(shè)計(jì)與制造，該行業(yè)具有附加值高、精度高的特點(diǎn)[3]，因此該行業(yè)對(duì)從業(yè)人員的綜合素質(zhì)要求較高，企業(yè)在招聘時(shí)要求畢業(yè)生具備較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)。

在分析我校材料成型及控制項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的根底上，結(jié)合2022年廣西普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)綜合評(píng)估公示材料，學(xué)院屢次組織研討各校的培養(yǎng)計(jì)劃，認(rèn)真分析了各校材料成型及控制項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了初步改革探索。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前許多高校中普遍存在著重理論教學(xué)、輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)象，存在的問(wèn)題較為突出，不利于學(xué)生應(yīng)用能力的提高和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)[4-5]。目前我校材料成型及控制項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，還無(wú)法完全適應(yīng)行業(yè)快速開(kāi)展的需要，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力有待提高。主要存在下列幾個(gè)方面的問(wèn)題。

1.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念和管理模式問(wèn)題

存在重視理論學(xué)習(xí)、輕視實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的觀念，局部理論與實(shí)踐教學(xué)結(jié)合深度不夠，無(wú)法適應(yīng)高等教育由知識(shí)傳授型向能力培養(yǎng)型的轉(zhuǎn)變。實(shí)驗(yàn)室存在管理不標(biāo)準(zhǔn)等弊端，僅在進(jìn)行教學(xué)方案內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)對(duì)學(xué)生開(kāi)放，環(huán)境相對(duì)較為封閉，不利于實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放和培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件設(shè)施投入不夠

學(xué)院之前對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的投入和重視不夠，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地缺乏，實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊。實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件設(shè)施投入缺乏影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，無(wú)法緊跟行業(yè)開(kāi)展的步伐，不利于學(xué)生熟悉和掌握新技術(shù)和新設(shè)備。

1.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及辦法落后

原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)大局部局限于演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能起到夯實(shí)根底的作用，但設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)占比擬小。短少設(shè)計(jì)型和能力激發(fā)型實(shí)驗(yàn)，就不能有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，無(wú)法激發(fā)學(xué)生積極動(dòng)手解決問(wèn)題的興趣，導(dǎo)致了學(xué)生的項(xiàng)目應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)效果不夠理想。

2材料成型及控制項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

通過(guò)分析桂林電子科技大學(xué)材料成型及控制項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，參考國(guó)內(nèi)其他院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果，以本科教學(xué)質(zhì)量評(píng)估學(xué)校和人才培養(yǎng)計(jì)劃修訂為契機(jī)，我校對(duì)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革。改革主要以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，具體包括3個(gè)方面的內(nèi)容：更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念和管理模式；改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件；探索以賽促教的實(shí)驗(yàn)教學(xué)辦法。

2.1更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念和管理模式

為了改變重理論輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，激勵(lì)專(zhuān)業(yè)教師在理論講授之余參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從觀念和行動(dòng)上重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)放在跟理論教學(xué)同等重要的位置。這樣有利于教師在課堂講授時(shí)將實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和相關(guān)的理論知識(shí)結(jié)合起來(lái)，理論聯(lián)系實(shí)際，使理論知識(shí)講解透徹、生動(dòng)，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生對(duì)抽象的概念和知識(shí)點(diǎn)理解更為深入，使理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)融合，形成相互促進(jìn)的良性循環(huán)。

針對(duì)實(shí)驗(yàn)室較為封閉、利用率低等問(wèn)題，在實(shí)施實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)人管理和實(shí)驗(yàn)設(shè)備個(gè)人負(fù)責(zé)制的根底上，逐步探索開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的模式，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)管理模式有利于學(xué)生充沛利用實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)，提供設(shè)備利用率，充沛激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性[6]，從而提高學(xué)生的動(dòng)手能力。在正常完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的前提下，模具CAD/CAE/CAM、模具成型實(shí)驗(yàn)室、金相實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室等專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室全天對(duì)學(xué)生開(kāi)放，為學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)、科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)分、學(xué)科競(jìng)賽提供條件。要求實(shí)驗(yàn)室制作實(shí)驗(yàn)展示板，用于展示實(shí)驗(yàn)室近期實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)工程方案，使教師和學(xué)生能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地了解實(shí)驗(yàn)室目前狀況，以便合理安頓實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)時(shí)間。完善健全實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用制度，學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備前必須填寫(xiě)設(shè)備使用申請(qǐng)表，經(jīng)批準(zhǔn)和崗前培訓(xùn)才能使用儀器設(shè)備。使用實(shí)驗(yàn)設(shè)時(shí)填寫(xiě)設(shè)備日常保養(yǎng)記錄表，以便于實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行和保養(yǎng)狀況，保持設(shè)備完好。2.2改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件

加大對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)的投入，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件設(shè)施，建設(shè)高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件平臺(tái)。投入的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)一方面用于購(gòu)置根底實(shí)驗(yàn)設(shè)備，增購(gòu)了光學(xué)金相顯微鏡、硬度計(jì)、熱處理爐、萬(wàn)能材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、杯突試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備，加強(qiáng)根底實(shí)驗(yàn)教學(xué)。另一方面主要用于購(gòu)買(mǎi)先進(jìn)的材料成型及檢測(cè)設(shè)備，示例合金真空熔煉爐、美國(guó)Stratasys工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)、ABB公司六自由度機(jī)器人、德國(guó)Wenzel公司三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、美國(guó)LDI數(shù)控轉(zhuǎn)盤(pán)及激光掃描儀，這些設(shè)備具有教學(xué)、科研和社會(huì)效勞等多重作用。除此之外更新了模具CAD/CAE/CAM仿真實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)施，包括30余臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件。

除此之外，針對(duì)培養(yǎng)計(jì)劃中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以模具CAD/CAE/CAM仿真實(shí)驗(yàn)室為根底，基于創(chuàng)客模式打造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)。購(gòu)買(mǎi)拍照式3D掃描儀、小型數(shù)控銑床、數(shù)控雕刻機(jī)、桌面型3D打印機(jī)、開(kāi)源電路板等設(shè)備，通過(guò)改變相對(duì)干燥的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為學(xué)生提供加入各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽提供根底平臺(tái)，培養(yǎng)重在以興趣為導(dǎo)向的創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的投入大大改善了該專(zhuān)業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需的硬件根底。

2.3探索以賽促教的實(shí)驗(yàn)教學(xué)辦法

目前局部綜合實(shí)驗(yàn)和獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容相對(duì)陳舊和單一，僅將多個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)進(jìn)行疊加，教師和學(xué)生都將實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)任務(wù)來(lái)完成。一般《《驗(yàn)過(guò)程是由教師事先設(shè)定好題目和內(nèi)容，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)按部就班發(fā)展實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生沒(méi)有真正自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不足主動(dòng)性和熱情，沒(méi)有真正的獨(dú)立思考，無(wú)法體現(xiàn)出綜合能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。我校材料成型及控制項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)進(jìn)行以賽促教的實(shí)驗(yàn)教學(xué)辦法探索，提倡參與性，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與競(jìng)賽培訓(xùn)、競(jìng)賽過(guò)程、實(shí)踐創(chuàng)新能力提高過(guò)程有機(jī)融合，提高參賽學(xué)生覆蓋率，讓更多的學(xué)生受益，最終目的是激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。強(qiáng)調(diào)競(jìng)賽與本專(zhuān)業(yè)的相關(guān)性，要結(jié)合專(zhuān)業(yè)自身特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，加入本專(zhuān)業(yè)知識(shí)相關(guān)度較大的競(jìng)賽工程，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與競(jìng)賽內(nèi)容的交叉融合，進(jìn)一步提高專(zhuān)業(yè)知識(shí)及能力。

示例在根底實(shí)驗(yàn)課程中，將“材料科學(xué)根底〞課內(nèi)實(shí)驗(yàn)改為獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括金相試樣制備、金相顯微鏡的構(gòu)造及使用、鐵碳合金平衡及組織察看等，將之前的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)工程整合為工程式的綜合性實(shí)驗(yàn)，并出版了實(shí)驗(yàn)教材。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程選拔優(yōu)秀學(xué)生加入全國(guó)金相大賽，調(diào)動(dòng)學(xué)生發(fā)展實(shí)驗(yàn)積極性，以學(xué)科競(jìng)賽為載體，以賽促教，學(xué)院首次組織學(xué)生加入了清華大學(xué)承辦的第五屆全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽，材料科學(xué)與項(xiàng)目學(xué)院組成的參賽團(tuán)隊(duì)榮獲1個(gè)一等獎(jiǎng)和2個(gè)三等獎(jiǎng)的成績(jī)。

在專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革中，將全國(guó)應(yīng)用型人才綜合技能比賽中的模具設(shè)計(jì)流程與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了注塑模具和沖壓模具兩大類(lèi)綜合性實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組由3名學(xué)生自愿組隊(duì)，自選模具設(shè)計(jì)方向和制品，完成CAD設(shè)計(jì)、CAE分析和主要零件CAM加工模擬等實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具體包括下列內(nèi)容：〔1〕對(duì)零件CAD模型進(jìn)行成形工藝性CAE分析及處理；〔2〕完成注塑模具的型腔布局、分型面、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等根本設(shè)計(jì)，或者完成沖壓模具的沖壓件展開(kāi)圖設(shè)計(jì)、排樣圖設(shè)計(jì)以及沖壓設(shè)備選型等根本設(shè)計(jì)；〔3〕應(yīng)用模具CAE軟件對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，細(xì)化模具設(shè)計(jì)，獲得完整的模具三維模型、二維裝配圖和型芯、型腔零件圖〔包括明細(xì)表、標(biāo)題欄、圖框、技術(shù)要求等〕?！?〕編寫(xiě)主要零件的機(jī)械加工工藝卡、數(shù)控加項(xiàng)目序等。通過(guò)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情，提高了學(xué)生的綜合能力。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程選拔優(yōu)秀學(xué)生，材料科學(xué)與項(xiàng)目學(xué)院2022年開(kāi)始連續(xù)加入了教育部高校畢業(yè)生就業(yè)協(xié)會(huì)主辦的全國(guó)應(yīng)用型人才