材料成型與控制工程專業(yè)實驗教學(xué)改革

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摘要：現(xiàn)代高等教育中，實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力的重要基地和平臺，同時也是高等教育工程認證重點考核的內(nèi)容。為了適應(yīng)新時期的培養(yǎng)方案，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的人才，文章分析了我校材料成型專業(yè)塑性成形方向?qū)嶒灲虒W(xué)的不足之處，采取新的教學(xué)思路，進行了材料成型專業(yè)塑性成形方向綜合實驗的教學(xué)改革與實踐探索。

關(guān)鍵詞：材料成型；工程認證；實驗；教學(xué)改革

一、前言

當前我國提倡創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的時代背景下，培養(yǎng)具有“創(chuàng)新精神和實踐能力的人才”是高等學(xué)校重要的教學(xué)目標之一。這就要求我們必須更新傳統(tǒng)的教育理念、內(nèi)容、方法、手段和模式。實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力的重要基地和平臺，同時也是高校審核評估和工程認證中重點考核內(nèi)容。工程教育認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)，成果導(dǎo)向教育（Outcomebasededucation，OBE）是工程教育認證的一個核心理念，區(qū)別于傳統(tǒng)的能力本位教育（Competencybasededucation，CBE）。工程教育認證的核心就是要確認工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質(zhì)量標準要求，是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評價。工程教育認證要求專業(yè)課程體系設(shè)置、師資隊伍配備、辦學(xué)條件配置等都圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達成這一核心任務(wù)展開，并強調(diào)建立專業(yè)持續(xù)改進機制和文化以保證專業(yè)教育質(zhì)量和專業(yè)教育活力。為了適應(yīng)新的培養(yǎng)目標和方案，亟須改革我校材料成型專業(yè)塑性成形方向?qū)I(yè)綜合實驗，結(jié)合新的培養(yǎng)目標和工程認證體系，改進綜合實驗教學(xué)模式，變更教學(xué)內(nèi)容。本文結(jié)合我校材料成型專業(yè)塑性成形方向?qū)I(yè)課程，分析了現(xiàn)有實驗教學(xué)的不足之處，提出改進措施和目標，并通過研究型綜合實驗教學(xué)的實施，獲得了良好的教學(xué)效果。研究型綜合實驗的教學(xué)不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和創(chuàng)新思維，還可以在很大程度上促進理論教學(xué)目標的達成，為今后在實際工作中將研究和思考作為靈魂，有助于培養(yǎng)創(chuàng)新專業(yè)人才。這就要求實驗過程中鼓勵自主實踐，激發(fā)對科學(xué)問題的興趣和思考，引導(dǎo)學(xué)生深入細致地探索現(xiàn)象和本質(zhì)之間的關(guān)系，解決問題，從而開發(fā)構(gòu)建研究型實驗教學(xué)體系，這個過程對提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力具有重要意義。

二、實驗教學(xué)中存在的問題

材料成型專業(yè)在實驗教學(xué)中存在的不足之處有：（1）先進性和創(chuàng)新性不足，體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容落后于課程知識前沿。近三年來，為申請專業(yè)工程認證，專業(yè)課程體系和內(nèi)容有很大更新，但是專業(yè)綜合實驗依然沒有變化。（2）實驗教學(xué)模式的多元化和深入性不足，體現(xiàn)在實驗內(nèi)容比較單一、綜合性不強，缺少研究性、工藝連續(xù)性實驗，不能體現(xiàn)各專業(yè)理論課程之間的聯(lián)系。（3）實驗教學(xué)資源的優(yōu)化不足，體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)備的配置不夠合理，有些教學(xué)設(shè)備比較老舊，難以用于新的綜合實驗教學(xué)。實驗教學(xué)和理論教學(xué)沒有很好地結(jié)合，不能完整涵蓋專業(yè)知識結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致教學(xué)過程中無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。因此實驗教學(xué)模式和內(nèi)容的改革勢在必行。

三、研究型實驗改革的方案和實施過程

1.改革方案。針對以上教學(xué)中存在的不足，擬采取如下方案進行研究型實驗的教學(xué)改革，可簡述為三個關(guān)系和三個內(nèi)容。首先要理順三方面的關(guān)系，分別為：（1）主干專業(yè)課程和專業(yè)綜合實驗內(nèi)容的關(guān)系；（2）實驗教師和專業(yè)課教師之間的關(guān)系；（3）實驗教學(xué)模式和專業(yè)課教學(xué)模式的關(guān)系。這三方面分別關(guān)聯(lián)著研究型實驗的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)主體和教學(xué)模式。處理好以上關(guān)系，才能做好研究型實驗的開發(fā)。在理順以上三方面的關(guān)系后，需要做綜合實驗開發(fā)的前期準備工作：（1）研究型實驗教學(xué)思路的更新，主要體現(xiàn)在專業(yè)課教師和實驗教師教學(xué)思路的更新，通過教學(xué)培訓(xùn)、研討等形式改進實驗教學(xué)方法；（2）修改綜合實驗教學(xué)文件，包括教學(xué)大綱和實驗指導(dǎo)書等；（3）實驗設(shè)備的更新以及工具的設(shè)計。以上內(nèi)容既包括教師教學(xué)方法、思路的變革，也包括教學(xué)內(nèi)容的更新以及教學(xué)設(shè)施等硬件方面的準備，這些工作是并行的。

2.實驗教學(xué)改革的實施。依據(jù)前文提出的實驗改革方案（三個關(guān)系和三個內(nèi)容），具體實施過程包括以下五個方面的內(nèi)容。（1）實驗教學(xué)思路的更新。由于專業(yè)課程綜合實驗的課堂教學(xué)和實踐教學(xué)是分離的，隨著課堂教學(xué)內(nèi)容的更新和專業(yè)理論的逐漸發(fā)展，實驗教學(xué)依舊沒有變化，導(dǎo)致實驗教學(xué)落后于專業(yè)前沿。所以開發(fā)研究型實驗，需要實驗指導(dǎo)教師和專業(yè)課教師共同溝通和研討，將實驗?zāi)繕撕蛯嶒瀮?nèi)容緊跟專業(yè)課程核心內(nèi)容，把課堂理論教學(xué)中具有研究型的內(nèi)容引入實驗教學(xué)，并引導(dǎo)學(xué)生以研究的思想去實踐。教學(xué)過程由理論課教師與實驗人員共同完成。（2）實驗內(nèi)容的確定。目前，塑性成形方向的專業(yè)主干課程有塑性成形原理、鍛造工藝及模具設(shè)計、冷沖壓工藝與模具設(shè)計、塑料成型工藝與模具設(shè)計、軋制理論與工藝、模具制造工藝等。這些課程的主要內(nèi)容是成型理論、工藝及模具設(shè)計，由材料成型理論支撐。首先，從專業(yè)課程中找出可以建立研究性和工藝連續(xù)性實驗的課程，例如軋制理論與工藝、冷沖壓工藝與模具設(shè)計兩門課程可以綜合在一起，通過軋制實驗獲得板材，再進行板材的冷沖壓實驗。其他課程實驗可以與模具制造工藝相結(jié)合，先設(shè)計工藝和模具，再通過編程、數(shù)控加工等方法制作模具中的典型零件。開展研究型實驗教學(xué)，還要將實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析與塑性成形理論有機結(jié)合，制定實驗大綱，設(shè)計實驗要求、目標和內(nèi)容，撰寫指導(dǎo)性文件———《專業(yè)課綜合實驗指導(dǎo)書》等。（3）實驗相關(guān)文件的制定。在原有專業(yè)實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，考慮課堂教學(xué)中的工藝問題，更新實驗參數(shù)，并全面考慮可能的影響因素，將參數(shù)分類為定量和定性。將實驗流程按照研究型的思路設(shè)置背景、目標、方法、手段、結(jié)果和分析等步驟，將傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ睫D(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)引導(dǎo)、尋求方法、采取手段、觀察現(xiàn)象和理論分析等環(huán)節(jié)，即以研究為核心，最終能夠驗證或解決工程和工藝中的問題。這就需要制定實驗相關(guān)的規(guī)程文件，除實驗大綱和指導(dǎo)書外，實驗室也要配備實驗設(shè)備看板、實驗操作流程看板以及安全注意事項標識等。（4）實驗設(shè)備與工模具的更新。為了滿足研究型實驗教學(xué)需求，需要更新和配置實驗設(shè)備，根據(jù)塑性成形方向的主干工藝課程，購置了相應(yīng)的實驗設(shè)備，設(shè)計了合理的實驗工模具并委托制造，使之適應(yīng)實驗教學(xué)。（5）研究型實驗教學(xué)的應(yīng)用和實踐。研究型綜合實驗的實施分為專業(yè)課程相關(guān)的理論指導(dǎo)、查閱資料、動手實驗和實驗報告各環(huán)節(jié)，驗證設(shè)計性實驗的開發(fā)效果，是否真正達到了設(shè)計的實驗?zāi)康??；凇耙詫W(xué)生為本”的基本原則，通過與學(xué)生的交流和反饋，進一步改進教學(xué)方法。

四、結(jié)束語

通過以上實驗教學(xué)改革和教學(xué)過程的實施，目前，大連交通大學(xué)材料成型專業(yè)塑性成形方向的專業(yè)綜合實驗涵蓋了所有專業(yè)課程，實驗內(nèi)容能夠體現(xiàn)各專業(yè)課程之間的聯(lián)系，同時也更新了一部分教學(xué)設(shè)備，使教學(xué)硬件得以保障。通過專業(yè)課教師和實驗教師之間的溝通和合作，教學(xué)方法有了很大改進，體現(xiàn)了OBE的教學(xué)理念，提升了實驗教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]工程教育認證標準(2017年11月修訂)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2019,41(01):1-4.

[2]向東.淺談材料成型及控制工程專業(yè)本科生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].教育教學(xué)論壇,2018,(26):222-223.

作者：郭麗麗 運新兵 陳莉 丁立英 詹紅 張大勇 單位：大連交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院