材料成型及控制工程專業(yè)教學(xué)的改革與實(shí)踐

材料成型及控制工程專業(yè)教學(xué)的改革與實(shí)踐

我院材料制成和控制能力的專業(yè)包括從焊接、鑄造、熱加工等老專業(yè)組成的材料。雖然老專業(yè)厚重的歷史積淀有利于新專業(yè)的發(fā)展,但面對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,也存在如何緊跟適應(yīng)的一系列問題。因此,近年來(lái)我們?cè)谌绾胃脑炖蠈I(yè)特別是在如何強(qiáng)化對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面開展了一系列改革,取得一定成效。一、人才培養(yǎng)方面1.隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,先進(jìn)裝備制造業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)提出了新的要求。(1)要求學(xué)生不僅要具有比較扎實(shí)的理論基礎(chǔ),有后勁,而且要具有比較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,要上手快、適應(yīng)強(qiáng)。這就要求高等學(xué)校在新形勢(shì)下對(duì)人才的培養(yǎng)要由“知識(shí)型”向“能力型”轉(zhuǎn)變,由“單純強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力”向“實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力并重”轉(zhuǎn)變。(2)要求學(xué)生不僅要掌握傳統(tǒng)知識(shí),而且要接觸學(xué)科前沿,掌握更多的新知識(shí)。這就要求人才培養(yǎng)要由“知識(shí)技能傳授型”向“傳授與研究并重型”轉(zhuǎn)變。2.由老專業(yè)改組而成的材料成型及控制工程專業(yè)面對(duì)新形勢(shì)提出的要求存在許多不適應(yīng)。我校原焊接、鑄造、鍛造等老專業(yè)師資力量強(qiáng),教學(xué)設(shè)施完善,教學(xué)過程嚴(yán)謹(jǐn),科研工作活躍。但面對(duì)先進(jìn)制造業(yè)對(duì)人才要求的變化往往反應(yīng)比較遲鈍。雖經(jīng)歷多次改革,仍存在重理論、輕工程實(shí)踐的思想殘余;對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力措施乏力;教師具有從事科研的積極性,但對(duì)科研促進(jìn)教學(xué)缺乏足夠的認(rèn)識(shí)等。這無(wú)疑會(huì)影響到人才培養(yǎng)的質(zhì)量。二、加強(qiáng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培訓(xùn)專業(yè)指導(dǎo)1.實(shí)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的工程化針對(duì)傳統(tǒng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課單純?yōu)轵?yàn)證理論服務(wù)、與工程實(shí)際嚴(yán)重脫節(jié)的問題,實(shí)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的工程化,即專業(yè)實(shí)驗(yàn)課以工程為背景,密切聯(lián)系工程和圍繞工程進(jìn)行;針對(duì)傳統(tǒng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都被孤立地分散在各門專業(yè)課中、互不發(fā)生聯(lián)系的狀況,對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選和整合,實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的綜合化。(1)實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇材料成型及控制工程專業(yè)所包含的焊接、鑄造、塑性成型三個(gè)專業(yè)方向分別選取一個(gè)典型產(chǎn)品為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,所有實(shí)驗(yàn)都圍繞這個(gè)典型產(chǎn)品進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)的目的也從驗(yàn)證理論的正確性轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。其中,鑄造方向選擇汽車后輪轂鑄件作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,焊接方向選擇儲(chǔ)液壓力容器作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,塑性成型方向選擇管形擠壓件作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。圖1是專業(yè)實(shí)驗(yàn)課體系圖。(2)個(gè)整體的設(shè)計(jì)將盡可能多的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從各門專業(yè)課中分離出來(lái),按照工程實(shí)際,參照有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整合,形成一個(gè)個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn),然后用一條主線把它們穿起來(lái),形成一個(gè)有機(jī)的整體。根據(jù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課以工程為背景的指導(dǎo)思想,我們將產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程作為實(shí)驗(yàn)體系的主線。以焊接方向?yàn)槔?圖2),就是以儲(chǔ)液壓力容器的焊接工藝過程作為主線,將分別隸屬于焊前準(zhǔn)備階段、焊接施工階段和焊后檢驗(yàn)階段的金屬焊接性綜合實(shí)驗(yàn)、焊接工藝評(píng)定綜合實(shí)驗(yàn)、焊接失效分析綜合實(shí)驗(yàn)和焊接產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)穿起來(lái)。雖然解剖的是一個(gè)麻雀,但五臟俱全,學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)可以學(xué)到解決工程實(shí)際問題的一般方法,達(dá)到舉一反三、觸類旁通的目的。(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的階段全過程分為四個(gè)階段:第一階段為講課階段,由教師講授各個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)的基本原理和各個(gè)基本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法;第二階段為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案階段,在這個(gè)階段里,學(xué)生根據(jù)教師下達(dá)的實(shí)驗(yàn)任務(wù),通過查閱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和其它資料,自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,然后由教師集中講評(píng),指出存在的問題,確定一個(gè)實(shí)施方案;第三階段為實(shí)驗(yàn)階段,學(xué)生按照前面確定的實(shí)驗(yàn)方案做實(shí)驗(yàn);第四階段為考核階段,教師根據(jù)所撰寫的綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告、平時(shí)的表現(xiàn)和筆試情況綜合給出成績(jī)。2.不在專業(yè)上合作學(xué)生做分析課傳統(tǒng)的專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)常常流于形式,表現(xiàn)在:①實(shí)習(xí)缺乏必要的理論課作為依托,實(shí)習(xí)期間只參觀,不講課,學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)只停留在一個(gè)膚淺的水平上;②學(xué)生實(shí)習(xí)只參觀,不動(dòng)手實(shí)際操作,這不利于學(xué)生加深對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)。為了提高專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的教學(xué)效果,我們對(duì)傳統(tǒng)的專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)進(jìn)行了改革。以“材料工程導(dǎo)論”課、專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和金工實(shí)習(xí)的熱加工部分為基本單元,構(gòu)建一個(gè)以“學(xué)—看—干”為主線的專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的教學(xué)體系。所謂“學(xué)”,就是通過講授“材料工程導(dǎo)論”課,使學(xué)生學(xué)習(xí)一些與專業(yè)有關(guān)的基本理論;所謂“看”,就是通過到工廠企業(yè)實(shí)地觀察,使學(xué)生將理論與實(shí)際對(duì)號(hào),并獲得感性認(rèn)識(shí);所謂“干”,就是通過參加金工實(shí)習(xí)的熱加工部分,由學(xué)生親自操作,進(jìn)一步加深對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)。該項(xiàng)改革對(duì)于提高專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的效果起到了重要作用。三、加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)1.把學(xué)生打造成實(shí)驗(yàn)的“克氏原”,讓學(xué)生在專業(yè)實(shí)過去專業(yè)實(shí)驗(yàn)課,實(shí)驗(yàn)前由教師規(guī)定好實(shí)驗(yàn)方案,然后由學(xué)生循規(guī)蹈矩地做各項(xiàng)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生處于一種機(jī)械、被動(dòng)的狀態(tài)。針對(duì)這種情況,我們?cè)黾恿嗽O(shè)計(jì)性環(huán)節(jié)和增設(shè)了障礙性實(shí)驗(yàn)。所謂“增加設(shè)計(jì)性環(huán)節(jié)”,就是在專業(yè)實(shí)驗(yàn)中,不給學(xué)生規(guī)定好實(shí)驗(yàn)方案,而是由學(xué)生自己選擇實(shí)驗(yàn)方法,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。所謂“障礙性實(shí)驗(yàn)”就是:實(shí)驗(yàn)前由教師人為地設(shè)置障礙,即制備有問題的試樣,但不講明有什么問題,讓學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí),根據(jù)背景資料,自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn),最后找出存在的問題。例如“粘土濕型砂質(zhì)量事故分析實(shí)驗(yàn)”就是一個(gè)典型的障礙性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前,由教師人為地配制七種有質(zhì)量事故的型砂,標(biāo)上流水號(hào)分給學(xué)生,由學(xué)生通過自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,自己做實(shí)驗(yàn),找到存在的質(zhì)量事故。增加設(shè)計(jì)性環(huán)節(jié)和增設(shè)障礙性實(shí)驗(yàn)大大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,并培養(yǎng)了他們的探索精神。2.按照學(xué)術(shù)學(xué)科前面的方法，引入科研教育針對(duì)過去教師搞科研單純?yōu)榱顺隹蒲谐晒臓顩r,將科研成果引入課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。(1)教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)了科技的進(jìn)步。教學(xué)內(nèi)容是利用老教學(xué)中把自己或他人的的科研成果引入教學(xué)之中,能使傳授的知識(shí)緊跟科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,及時(shí)充實(shí)前沿知識(shí),體現(xiàn)出教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性。特別是教師在介紹自己的科研成果的同時(shí)介紹解決問題的思路和方法,談自己的感想,還能使學(xué)生學(xué)到解決問題的思維方法。(2)及其應(yīng)用于塑性成型方向綜合實(shí)驗(yàn)的案例將科研內(nèi)容納入專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)既可以使學(xué)生接觸到學(xué)科前沿,也能使學(xué)生學(xué)到從事科學(xué)研究的方法,例如依托“863”項(xiàng)目“鎂合金固態(tài)成型技術(shù)的研究”,將其中的部分內(nèi)容納入到塑性成型方向綜合實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生不僅得到了科研訓(xùn)練,而且還繪制了國(guó)內(nèi)第一張AZ91D鎂合金塑性圖。3.課外科技活動(dòng)材料和技術(shù)支撐實(shí)驗(yàn)室不僅為學(xué)生科技活動(dòng)提供了硬件支撐,如實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器、實(shí)驗(yàn)材料等,而且提供軟件支撐,如創(chuàng)新活動(dòng)的管理、技術(shù)指導(dǎo)、咨詢等,吸引了很多學(xué)生參加課外科技活動(dòng)。因而在每年的國(guó)家和省級(jí)的“挑戰(zhàn)杯”大賽、全國(guó)鑄造工藝大賽、全國(guó)焊接創(chuàng)新大賽等活動(dòng)中,我校都有許多學(xué)生獲獎(jiǎng)。四、加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)第一,構(gòu)建了以工程為背景的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系和以“學(xué)—看—干”為主線的專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)教學(xué)體系,強(qiáng)化了對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。第二,在實(shí)驗(yàn)課中增設(shè)障礙性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性環(huán)節(jié),教學(xué)中實(shí)行與科研互動(dòng)以及大力支持學(xué)生參加課外科技創(chuàng)新活動(dòng),強(qiáng)化了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。五、材料成型工程專業(yè)學(xué)生驗(yàn)證性較高該項(xiàng)教學(xué)改革從2000年開始實(shí)施,經(jīng)過10年的實(shí)踐,累計(jì)受益學(xué)生10屆60個(gè)班,總計(jì)1800人,并逐步推廣到學(xué)院其他專業(yè)。相關(guān)改革思路還被學(xué)校其他專業(yè)借鑒。經(jīng)過多年來(lái)的教學(xué)改革與實(shí)踐,取得了以下重要成果:①材料成型及控制工程專業(yè)于2008年被批準(zhǔn)為第三批高等學(xué)校國(guó)家級(jí)特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)(教高函21號(hào)文件)。②材料成型及控制工程專業(yè)于2007年被批準(zhǔn)為遼寧省高等學(xué)校省級(jí)示范專業(yè)(遼教發(fā)105號(hào)文件)。③材料成型及控制工程專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)于2007年被批準(zhǔn)為省級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。④輕金屬材料與工程實(shí)驗(yàn)室、鎂合金及其成形技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、先進(jìn)焊接技術(shù)及自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室分別于2003、2005、2007年先后被批準(zhǔn)為遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。⑤“材料成型工程綜合實(shí)驗(yàn)”和“材料成型控制工程”課程分別于2004、2008年先后被評(píng)為遼寧省精品課。⑥項(xiàng)目組成員王宗杰、李榮德、常云龍分別于2003、2008和2010年先后被評(píng)為遼寧省教學(xué)名師。⑦“面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)深化教學(xué)改革,將老專業(yè)辦出新特色—