“金屬成形模擬技術(shù)”校企合作課程建設(shè)與實踐

陳錕 吳蓁 周冰 王曉瑞

摘 要 “金屬成形模擬技術(shù)”是材料科學(xué)與工程專業(yè)（金屬壓力加工技術(shù)方向）的四年級本科生必修的專業(yè)課程，該課程是一門實踐性很強的課程，通常還需要一定的工程實踐經(jīng)驗。本文結(jié)合該課程自身的教學(xué)特點，對“金屬成形模擬技術(shù)”課程實施校企合作建設(shè)與實踐，具體包括教學(xué)內(nèi)容建設(shè)、教學(xué)方法與手段革新、教師隊伍建設(shè)等方面，旨在加強模擬技術(shù)理論與實踐的有機融合，提升學(xué)生的專業(yè)技能、實踐能力和整體素質(zhì)，探索具有自身特色的工程教育新模式。

關(guān)鍵詞 模擬技術(shù) 校企合作 課程建設(shè)與實踐 工程教育

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2020.01.029

The Construction and Practice of School Enterprise Cooperation

Course in Metal Forming Simulation Technology

CHEN Kun， WU Zhen， ZHOU Bin， WANG Xiaorui

（School of Material Science and Engineering， Shanghai Institute of Technology， Shanghai 201418）

Abstract "Metal Forming Simulation Technology" is a compulsory course for material science and engineering （metal processing technology） undergraduates， which features strong practicality， and which usually needs some engineering experience. Combining these teaching characteristics of the course， the construction and practice of school enterprise cooperation were carried out in the aspects of teaching content， teaching means， teaching method and teaching team in this paper. The purpose is to strengthen the organic integration of simulation theory and practice， to promote students professional skills， practical ability， and overall quality， and to research on a new mode of engineering education with self features.

Keywords simulation technology; school enterprise cooperation; the construction and practice of course; engineering education

“金屬成形模擬技術(shù)”是材料科學(xué)與工程專業(yè)（金屬壓力加工技術(shù)方向）的四年級本科生在學(xué)習(xí)了專業(yè)必修課程“計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用”的基礎(chǔ)上，開設(shè)的專業(yè)必修課程，該課程是一門基于計算機技術(shù)發(fā)展起來的、具有很強的專業(yè)綜合性的課程。[1]其主要目的是為了介紹現(xiàn)代計算機模擬和仿真技術(shù)在材料加工中的應(yīng)用，使學(xué)生掌握材料成形模擬與仿真的基礎(chǔ)知識及基本原理，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用模擬技術(shù)分析、解決工程實際問題的能力。所以，材料成形模擬技術(shù)是一門實踐性比較強的課程，并且還要求具有一定的工程實踐經(jīng)驗。但是由于學(xué)生的工程實踐知識薄弱，如何將模擬技術(shù)的理論與實踐實現(xiàn)有機融合，以及工程實踐中如何應(yīng)用模擬技術(shù)分析材料成形過程的關(guān)鍵技術(shù)問題等方面的教學(xué)內(nèi)容就尤為重要。因此，圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，對“金屬成形模擬技術(shù)”課程實施校企合作建設(shè)，以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，改革課程體系與教學(xué)形式，加強模擬技術(shù)理論與實踐的有機融合，探索具有自身特色的工程教育新模式，為其他專業(yè)課程實施校企合作積累經(jīng)驗。[2-4]

1 課程目標

圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，重點介紹現(xiàn)代計算機模擬和仿真技術(shù)在材料加工中的應(yīng)用，體現(xiàn)計算機模擬技術(shù)所解決的最新成果和最新動向，緊密結(jié)合工程實踐，提高學(xué)生應(yīng)用模擬軟件實現(xiàn)產(chǎn)品成形工藝分析的基本技能，以科學(xué)的思維方式和先進的手段解決實際生產(chǎn)中的具體問題。

2 課程建設(shè)實踐

2.1 教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

以實際工程為背景，將學(xué)生缺乏的工程實踐知識按照所研究物理場場變量的不同分為一系列工程實際應(yīng)用案例，并將其引入到理論教學(xué)及實驗教學(xué)中，強化模擬技術(shù)理論與實踐的有機融合，形成特色，為其他專業(yè)課程實施校企合作積累經(jīng)驗。例如，開設(shè)了“電渣錠內(nèi)部孔洞缺陷閉合過程的數(shù)值模擬”綜合性實驗，要求學(xué)生自行設(shè)計電渣錠內(nèi)部孔洞缺陷閉合過程的模擬方案，利用計算機模擬軟件建立符合實際的三維有限元模型，通過對電渣錠鍛造成形過程的數(shù)值模擬，以動畫、圖片的形式給出孔洞缺陷的閉合過程，得出孔洞缺陷的閉合規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用模擬技術(shù)分析、解決工程實際問題以及進行材料成形工藝設(shè)計及開發(fā)的能力，激發(fā)學(xué)生掌握技術(shù)的興趣和意愿。圖1所示為某電渣錠中心處圓柱形孔洞缺陷的閉合過程。由此實現(xiàn)了根據(jù)企業(yè)實際需求，以真實項目任務(wù)為依據(jù)，選取并整合教學(xué)內(nèi)容，達到理論與實踐一體化。同時，通過企業(yè)教師的言傳身教影響學(xué)生，使學(xué)生明確作為企業(yè)服務(wù)社會、改變生活的使命，同時建立和企業(yè)共同成長的價值理念，提升行業(yè)使命感。

2.2 教學(xué)方法與手段革新

在教學(xué)過程中，根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生特點，依托企業(yè)教師的工程實踐經(jīng)驗，依托任課教師的科研最新成果，設(shè)計模擬技術(shù)工程應(yīng)用實例方面的學(xué)生自助式實驗和教學(xué)互動科研專題實驗，分別對應(yīng)不同的層次要求。自助式實驗為驗證型實驗，學(xué)生通過一系列典型的成形工藝問題的案例來學(xué)習(xí)計算機模擬軟件，對于與實驗有偏差的模擬結(jié)果，鼓勵學(xué)生主動找出產(chǎn)生誤差的原因，由此形成上機實驗報告，課內(nèi)在線提交，在線考核;科研專題實驗為綜合型實驗，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進行文獻閱讀和方案設(shè)計，對材料成形工藝過程進行計算機數(shù)值模擬，完成后以專題型團隊作業(yè)的形式提交，綜合考核學(xué)生對基礎(chǔ)知識掌握情況，對模擬技術(shù)應(yīng)用情況，自學(xué)、閱讀、思考以及分析和解決工程實際問題的能力，增強教與學(xué)的效果。

進一步更新教育觀念，充分合理而有效地運用現(xiàn)代教育技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將多媒體機房引進理論課堂教學(xué)，探索結(jié)合計算機虛擬實驗的先進教學(xué)方法。運用新媒體技術(shù)將課程內(nèi)容有關(guān)的各種類型的信息呈現(xiàn)在學(xué)生面前，[5]并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺資源共享，為學(xué)生提供自我思考，自我動手的一種教學(xué)形式，尤其是授課內(nèi)容中的重點、難點以及理解起來吃力的內(nèi)容，學(xué)生可實時進行虛擬實驗，通過數(shù)值可視化的手法深刻理解各種材料加工過程的內(nèi)在本質(zhì)，建立起專業(yè)理論知識與工程實踐銜接的橋梁，挖掘創(chuàng)新潛力。

此外，嘗試采用課堂教學(xué)與生產(chǎn)現(xiàn)場教學(xué)共同進行的教學(xué)模式。企業(yè)教師將與我校教師技術(shù)合作開發(fā)項目，高強鋼殘余應(yīng)力分布的測量及數(shù)值模擬分析，以專題的形式串講于教學(xué)中，分別從現(xiàn)場實測與數(shù)值模擬分析兩個方面進行系統(tǒng)的闡述。闡述現(xiàn)場實測的教學(xué)內(nèi)容時，組織學(xué)生到現(xiàn)場參觀學(xué)習(xí)，進行現(xiàn)場實例教學(xué)，使學(xué)生了解計算機模擬作為一種先進的模擬方法對于解決生產(chǎn)實際問題所起到的重要作用，明確方法創(chuàng)新在實踐創(chuàng)新中的重要地位。

2.3 教師隊伍建設(shè)

本課程的教學(xué)團隊成員主要由在教學(xué)第一線承擔(dān)教學(xué)主要任務(wù)的中堅力量組成，具有高水平教授參與教學(xué)與課程建設(shè)，任課教師都是活躍于一線的科研人員與工程技術(shù)人員。以校企合作課程建設(shè)為契機，基于“強強聯(lián)合”的理念，加強專兼職教師的融合，充分發(fā)揮專任教師理論研究的優(yōu)勢，以及企業(yè)教師工程實踐與工程設(shè)計的優(yōu)勢，逐步建立起一支實力較強理論教學(xué)與實踐教學(xué)密切配合的專兼職教師隊伍，提高“金屬成形模擬技術(shù)”教學(xué)團隊的整體水平。

3 結(jié)束語

“金屬成形模擬技術(shù)”是一門專業(yè)綜合性和實踐性較強的課程，通常還需要一定的工程實踐經(jīng)驗，教學(xué)過程中實施校企合作，有利于改革學(xué)校的課程體系與教學(xué)形式，強化應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色，提高教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上，著力提高學(xué)生的專業(yè)技能、實踐能力和整體素質(zhì)，培養(yǎng)造就一大批適應(yīng)行業(yè)企業(yè)人才需求、創(chuàng)新能力強的一線應(yīng)用型工程師。

基金項目：校企合作課程建設(shè)項目（3911XQ180021）;教師教學(xué)能力建設(shè)計劃（39110N183015）;上海市教委本科重點課程建設(shè)項目 （39110M181021）;上海建筑防水材料工程技術(shù)研究中心（18DZ2253200）

參考文獻

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[2] 徐偉，謝啟，徐惠鋼.柔性測試技術(shù)校企合作課程建設(shè)與實踐[J].中國教育技術(shù)裝備，2016（22）：152-154.

[3] 吳艷云，常傳斌，張東民等.“能力導(dǎo)向型”校企合作課程建設(shè)實施與思考——以模具制造工藝學(xué)課程為例[J].大學(xué)教育，2018（4）：161-163.

[4] 黃風(fēng)立，鹿業(yè)波，戰(zhàn)昕等.地方應(yīng)用型本科院校機械專業(yè)的校企合作課程建設(shè)與實施[J].教育教學(xué)論壇，2018（44）：22-23.

[5] 陳錕，劉克家，施宇濤等.“計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用”課程改革與實踐[J].廣州化工，2019.47（1）：103-104.