控制工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革

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【摘要】本文針對專業(yè)認(rèn)證對解決復(fù)雜工程問題能力的要求，我校材料成型及控制工程實(shí)踐課程進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和調(diào)整。將工程實(shí)踐復(fù)雜工程問題融入到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以實(shí)踐項(xiàng)目驅(qū)動學(xué)生思考、探索和創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用學(xué)科知識解決本專業(yè)材料成型及控制工程（模具方向）復(fù)雜工程問題的能力，以達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證對畢業(yè)要求。

【關(guān)鍵詞】專業(yè)認(rèn)證復(fù)雜工程問題實(shí)踐教學(xué)

1.基于復(fù)雜工程問題的實(shí)踐教學(xué)分析和理念

以本專業(yè)材料成型及控制工程專業(yè)（模具方向）為例，為了較好的將理論與實(shí)踐相結(jié)合，每門專業(yè)課程都開設(shè)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，有利于提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力、分析與解決實(shí)際問題的能力。例如《機(jī)械工程材料》開設(shè)“材料的熱處理工藝及其對性能的影響”、“材料的非平衡組織特征與性能分析”、“材料的硬度測試及對比分析”等五個實(shí)驗(yàn)課程?！稕_壓工藝與模具設(shè)計》開設(shè)了“鈑金件沖裁成形過程實(shí)驗(yàn)”、“模具在沖床上的安裝與調(diào)整”、“典型結(jié)構(gòu)沖模拆裝”等三個實(shí)驗(yàn)等。然而這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一性，實(shí)驗(yàn)方法可“依葫蘆畫瓢”地按教師講解和指導(dǎo)書進(jìn)行步驟操作，致許多學(xué)生僅把實(shí)驗(yàn)當(dāng)作一件任務(wù)來完成，這對于創(chuàng)新思維和分析問題、特別是對解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)是非常不利的。為此，根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，針對工程教育專業(yè)認(rèn)證工作指南2015版提出的“綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)知識、自然科學(xué)解決復(fù)雜工程問題”的要求，本專業(yè)結(jié)合實(shí)踐環(huán)節(jié)對上述實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及實(shí)踐環(huán)節(jié)的梳理、綜合和改進(jìn)，提出基于“汽車鈑金件成型性能分析與模具設(shè)計及制造”復(fù)雜工程問題的材料成型專業(yè)串聯(lián)式實(shí)踐教學(xué)。該串聯(lián)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及多學(xué)期多門課程多個實(shí)驗(yàn)以及多個環(huán)節(jié)，其運(yùn)用材料學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械學(xué)、彈塑性力學(xué)等，通過綜合多學(xué)科知識，解決汽車鈑金件成型過程中涉及結(jié)構(gòu)分析、成型工藝分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具制造、模具生產(chǎn)等所遇到的問題，從而充分調(diào)動學(xué)生的主動性和團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新協(xié)作精神，從理念、方法及實(shí)施各個階段培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)行所學(xué)知識解決料成型及控制工程專業(yè)（模具方向）領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。

2.基于復(fù)雜工程問題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計與實(shí)施

“汽車鈑金件成型性能分析與模具設(shè)計及制造”復(fù)雜工程問題串聯(lián)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)由學(xué)科基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)以及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)自由串聯(lián)所組成，這些課程或環(huán)節(jié)中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過實(shí)驗(yàn)對象的調(diào)整、時間上的連接達(dá)到持續(xù)進(jìn)行?！捌団k金件成型性能分析與模具設(shè)計及制造”復(fù)雜工程問題的解決首先需要對汽車鈑金件材料進(jìn)行選擇和分析。這將在大二學(xué)科基礎(chǔ)課《機(jī)械工程材料》開設(shè)“材料的組織特征與性能分析”、《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“拉伸、壓縮實(shí)驗(yàn)”、“測E實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)”、“材料的硬度測試及對比分析”中對汽車鈑金件材料力學(xué)性能和成形性能進(jìn)行全面分析，獲得CAE仿真分析所需參數(shù)：板料密度、彈性模量、泊松比及各項(xiàng)異性指數(shù)等指標(biāo)。接著在大三學(xué)科基礎(chǔ)課《材料成形原理》實(shí)驗(yàn)課程“鈑金件成形過程實(shí)驗(yàn)”中，汽車鈑金件的各種形面類型進(jìn)行成形性能分析，為CAE工藝補(bǔ)充面的設(shè)計提供支持。然后在專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)《材料成形CAE》課程完成汽車鈑金件成型仿真分析，確定合理的成形方案和工藝參數(shù)。在《材料成形CAD/CAM》對汽車鈑金件進(jìn)行模具設(shè)計，建立模具三維圖，并編制模具數(shù)控編程加工程序。在《先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)》中對模具部件進(jìn)行加工制造。最后在大四專業(yè)課程《沖壓工藝與模具設(shè)計》“鈑金件沖裁成形過程實(shí)驗(yàn)”、“模具在沖床上的安裝與調(diào)整”、“典型結(jié)構(gòu)沖模拆裝”等三個實(shí)驗(yàn)中，對模具零部件進(jìn)行裝配，安裝在沖床上對零件進(jìn)行試沖，并對鈑金件成形后的質(zhì)量進(jìn)行評價和分析，給出改進(jìn)意見和方案。根據(jù)以上大學(xué)幾年實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，形成一份“汽車鈑金件成型性能分析與模具設(shè)計及制造”實(shí)驗(yàn)報告手冊，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程的理論和經(jīng)驗(yàn)，在大四綜合實(shí)訓(xùn)中，重新對汽車鈑金件進(jìn)行成型性能分析與模具設(shè)計及制造，獲得合格的成形汽車鈑金件。以上串聯(lián)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過汽車鈑金件分析—設(shè)計—檢測—改進(jìn)—測試—生產(chǎn)等實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)，使學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力得到很好的培養(yǎng)。同時“汽車鈑金件成型性能分析與模具設(shè)計及制造”實(shí)驗(yàn)對象本身就是企業(yè)復(fù)雜工程問題項(xiàng)目。通常本實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，使本身單一的課程實(shí)驗(yàn)得到深入的挖掘，滿足了專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中復(fù)雜工程問題的屬性，使課程實(shí)驗(yàn)具備綜合性，涉及多方面技術(shù)、工程和其他因素，又建立合適的抽象模型，運(yùn)用深入的工程原理使“汽車鈑金件成型性能分析與模具設(shè)計及制造”問題得到有效解決。

3.結(jié)論

本文基于專業(yè)認(rèn)證2015版標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度解決復(fù)雜工程問題的要求，結(jié)合本專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行針對性綜合改革，通過將工程實(shí)踐復(fù)雜工程問題融合到實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以實(shí)踐項(xiàng)目驅(qū)動學(xué)生思考、探索和創(chuàng)新，從而以基礎(chǔ)知識為依托合理地培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用學(xué)科知識解決本專業(yè)材料成型及控制工程（模具方向）復(fù)雜工程問題的能力。隨著本專業(yè)認(rèn)證在認(rèn)證道路上的不斷深化和持續(xù)改進(jìn)，對于如何將復(fù)雜工程問題更好融入到教學(xué)各個環(huán)節(jié)將有更深的理解和思考，這將為培養(yǎng)符合國際舞臺的工程型人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者：曹亮 王高升 陳國強(qiáng) 單位：湖南工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院