控制工程專業(yè)實踐教學改革

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【摘要】本文針對專業(yè)認證對解決復雜工程問題能力的要求，我校材料成型及控制工程實踐課程進行相應的改進和調整。將工程實踐復雜工程問題融入到實踐教學環(huán)節(jié)，以實踐項目驅動學生思考、探索和創(chuàng)新，培養(yǎng)學生靈活運用學科知識解決本專業(yè)材料成型及控制工程（模具方向）復雜工程問題的能力，以達到工程教育專業(yè)認證對畢業(yè)要求。

【關鍵詞】專業(yè)認證復雜工程問題實踐教學

1.基于復雜工程問題的實踐教學分析和理念

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踐相結合，每門專業(yè)課程都開設了相應的實驗課程，有利于提高學生的實踐動手能力、分析與解決實際問題的能力。例如《機械工程材料》開設“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”等五個實驗課程。《沖壓工藝與模具設計》開設了“鈑金件沖裁成形過程實驗”、“模具在沖床上的安裝與調整”、“典型結構沖模拆裝”等三個實驗等。然而這種實驗教學內容單一性，實驗方法可“依葫蘆畫瓢”地按教師講解和指導書進行步驟操作，致許多學生僅把實驗當作一件任務來完成，這對于創(chuàng)新思維和分析問題、特別是對解決復雜工程問題能力的培養(yǎng)是非常不利的。為此，根據已有實驗項目，針對工程教育專業(yè)認證工作指南2015版提出的“綜合運用數學、專業(yè)基礎、專業(yè)知識、自然科學解決復雜工程問題”的要求，本專業(yè)結合實踐環(huán)節(jié)對上述實驗課程、實驗內容以及實踐環(huán)節(jié)的梳理、綜合和改進，提出基于“汽車鈑金件成型性能分析與模具設計及制造”復雜工程問題的材料成型專業(yè)串聯式實踐教學。該串聯式實驗教學涉及多學期多門課程多個實驗以及多個環(huán)節(jié)，其運用材料學、結構力學、機械學、彈塑性力學等，通過綜合多學科知識，解決汽車鈑金件成型過程中涉及結構分析、成型工藝分析、模具結構設計、模具制造、模具生產等所遇到的問題，從而充分調動學生的主動性和團隊創(chuàng)新協作精神，從理念、方法及實施各個階段培養(yǎng)學生運行所學知識解決料成型及控制工程專業(yè)（模具方向）領域復雜工程問題的能力。

2.基于復雜工程問題的實驗教學設計與實施

“汽車鈑金件成型性能分析與模具設計及制造”復雜工程問題串聯式實驗教學由學科基礎課程教學實驗、專業(yè)課程教學實驗以及實踐教學環(huán)節(jié)自由串聯所組成，這些課程或環(huán)節(jié)中實驗項目通過實驗對象的調整、時間上的連接達到持續(xù)進行。“汽車鈑金件成型性能分析與模具設計及制造”復雜工程問題的解決首先需要對汽車鈑金件材料進行選擇和分析。這將在大二學科基礎課《機械工程材料》開設“材料的組織特征與性能分析”、《理論力學》《材料力學》課程實驗項目“拉伸、壓縮實驗”、“測E實驗、扭轉實驗”、“材料的硬度測試及對比分析”中對汽車鈑金件材料力學性能和成形性能進行全面分析，獲得CAE仿真分析所需參數：板料密度、彈性模量、泊松比及各項異性指數等指標。接著在大三學科基礎課《材料成形原理》實驗課程“鈑金件成形過程實驗”中，汽車鈑金件的各種形面類型進行成形性能分析，為CAE工藝補充面的設計提供支持。然后在專業(yè)實踐教學環(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。在《材料成形CAD/CAM》對汽車鈑金件進行模具設計，建立模具三維圖，并編制模具數控編程加工程序。在《先進制造技術實訓》中對模具部件進行加工制造。最后在大四專業(yè)課程《沖壓工藝與模具設計》“鈑金件沖裁成形過程實驗”、“模具在沖床上的安裝與調整”、“典型結構沖模拆裝”等三個實驗中，對模具零部件進行裝配，安裝在沖床上對零件進行試沖，并對鈑金件成形后的質量進行評價和分析，給出改進意見和方案。根據以上大學幾年實驗課程的學習，形成一份“汽車鈑金件成型性能分析與模具設計及制造”實驗報告手冊，并根據實驗過程的理論和經驗，在大四綜合實訓中，重新對汽車鈑金件進行成型性能分析與模具設計及制造，獲得合格的成形汽車鈑金件。以上串聯式實驗教學通過汽車鈑金件分析—設計—檢測—改進—測試—生產等實驗課程環(huán)節(jié)，使學生解決復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計及制造”實驗對象本身就是企業(yè)復雜工程問題項目。通常本實驗教學改革，使本身單一的課程實驗得到深入的挖掘，滿足了專業(yè)認證標準中復雜工程問題的屬性，使課程實驗具備綜合性，涉及多方面技術、工程和其他因素，又建立合適的抽象模型，運用深入的工程原理使“汽車鈑金件成型性能分析與模具設計及制造”問題得到有效解決。

3.結論

本文基于專業(yè)認證2015版標準強度解決復雜工程問題的要求，結合本專業(yè)課程實驗進行針對性綜合改革，通過將工程實踐復雜工程問題融合到實踐課程實驗環(huán)節(jié)，以實踐項目驅動學生思考、探索和創(chuàng)新，從而以基礎知識為依托合理地培養(yǎng)學生運用學科知識解決本專業(yè)材料成型及控制工程（模具方向）復雜工程問題的能力。隨著本專業(yè)認證在認證道路上的不斷深化和持續(xù)改進，對于如何將復雜工程問題更好融入到教學各個環(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實的基礎。

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作者：曹亮 王高升 陳國強 單位：湖南工程學院機械工程學院