基于鑄造實驗室開放平臺的應用型人才培養(yǎng)探索

（太原科技大學晉城校區(qū)，山西 晉城 048011）

晉城市古為冶煉之都，目前是山西省中高檔鑄件產業(yè)基地；在此背景下，材料成型及控制工程專業(yè)(鑄造方向)建立，且在發(fā)展中一直秉承根植科大、立足晉城、服務全省、輻射中原的辦學理念；結合當前區(qū)域內產業(yè)集群與規(guī)劃，重點布局智能制造、資源能源和智慧應用學科集群。

因此，專業(yè)的人才培養(yǎng)和專業(yè)建設等也提升了一個新高度，鑄造實驗室開放平臺建設隨著本科應用型人才的培養(yǎng)目標、教學定位的不同發(fā)生了變革。借鑒我校老牌鑄造實驗室、軋制中心的發(fā)展和多年的本科人才培養(yǎng)實踐和校企合作經驗，探索實施以鑄造鑄造業(yè)，培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才的新模式，有效解決鑄造方向大部分實驗課題具有高危、高成本、高消耗[2-3]，設備利用率低，嚴重制約實驗教學效果[3-6]等缺點。

隨著課程思政教學模式創(chuàng)新有效激發(fā)了新工科背景下[7-9]應用型人才培養(yǎng)的創(chuàng)新機制，讓實驗課程的改革面臨更多的機遇和挑戰(zhàn)，因此基于鑄造實驗室開放平臺的應用型人才培養(yǎng)探索具有重要意義。在新工科背景、課程思政教學契合下，分別從鑄造實驗室的現狀、實驗室開放平臺的構建以及怎樣進行制度保障等方面進行闡述其創(chuàng)新培養(yǎng)模式，這將為應用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)及地方服務實現有益的探索和實踐。

1 鑄造實驗室核心作用及現狀

目前鑄造實驗室在材料成型及控制工程專業(yè)的人才培養(yǎng)中，其核心作用是輔助學生掌握專業(yè)領域的基礎知識和專業(yè)知識，提升學生解決復雜工程技術問題的能力；主要承擔本科課程鑄件形成理論、鑄造合金及其熔煉、鑄造工藝學、鑄造凝固CAE、鑄造測試技術等專業(yè)課程的教學實驗實踐任務。

校區(qū)鑄造實驗室籌建較晚，但是借助于主校教學實踐經驗，校區(qū)實驗室在相關教職人員的指導下快速籌建，已開設專業(yè)相關課程實驗課程；目前各類鑄造所需設備和工具已具備滿足本科生課程實驗的需求，鑄造實驗室在構建開放平臺之前，各課程實驗之間不具備系統(tǒng)性，課程安排沒有達到承前啟后的作用。

目前由于受到辦學條件的制約，在創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維等方面現狀如下：

①現行教學大綱和培養(yǎng)方案不能滿足學生獨立自主實踐創(chuàng)新的要求；

②產教融合、校企合作、協(xié)同培養(yǎng)模式改革中，激勵機制的缺失，降低了教師和學生的熱情；

③產學研[1]過程缺乏統(tǒng)一組織管理，不利于大多數學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

應用型人才培養(yǎng)對本專業(yè)核心能力要求較高，針對材料成型及控制工程專業(yè)應用型人才的培養(yǎng)，其綜合素養(yǎng)包括：

1)工程知識：系統(tǒng)地掌握專業(yè)領域寬廣的基礎理論和基本知識，對材料成型與控制工程領域及研究前沿最新的發(fā)展動態(tài)有所了解。

2)問題分析：具有綜合運用所學理論知識及技術從事與本專業(yè)有關的產品和工藝研究設計、開發(fā)和生產組織與管理能力及解決復雜工程技術問題能力，此外，還應具備創(chuàng)新設計能力。

3)設計/開發(fā)解決方案：能夠設計或者開發(fā)針對復雜工程問題的解決方案，比如滿足特定需求的系統(tǒng)、單元或工藝流程，能夠在設計環(huán)節(jié)中體現創(chuàng)新意識，考慮可持續(xù)發(fā)展等因素。

4)工程應用與研究：能夠用科學方法對實際復雜工程問題進行深入研究，包括實驗設計、數據分析、并通過信息綜合研判合理有效的結論。

鑄造實驗室開放平臺的構建可以滿足應用型人才培養(yǎng)的綜合素養(yǎng)。

2 鑄造實驗室開放平臺構建

從基礎知識和專業(yè)知識的實驗實踐課程來分析，由于鑄造類的實驗合金種類和規(guī)格多樣、耗材消耗大，實驗過程中具有污染性等特點[10]；而且大部分實驗具有高危險性，能耗高，實驗總體成本很高。以鑄件成型技術課程實驗為例，一次實驗需要660°C～700°C 熔融鋁及鋁合金，實驗過程中如果操作不當就有可能發(fā)生危險事故。所以開放平臺的構建以CAE 為核心，高溫鑄造實驗都要經過CAE 數值模擬，可以有效降低危險事故的發(fā)生率，因此CAD/CAE/CAM 社團平臺應運而生，可實現整個CAE 數值模擬的流程。

構建開放平臺是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和綜合能力的基礎，具體內容有探索新的實驗教學模式和教學方法，實驗課程考核體系改革，探索和實踐產教融合、校企合作協(xié)同培養(yǎng)模式。其以應用型創(chuàng)新人才及綜合能力的培養(yǎng)為主線，根據校區(qū)新工科背景下的應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標和學科競賽以及科技創(chuàng)新活動的需求，以及實驗課程思政教學改革的推進，以新的專業(yè)培養(yǎng)目標和方案為定位，新型應用型人才鑄造實驗室開放平臺的思路構建如圖1所示。

圖1 創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)平臺構架

2.1 鑄造實驗室開放平臺構架

根據專業(yè)應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案，建立如圖2 所示的綜合實驗體系架構網絡。在圖中，綜合實驗體系架構以鑄造CAE 虛擬仿真實驗和鑄造工藝學實驗為核心，鑄造測試技術實驗為支撐，隸屬鑄造實驗室開放平臺的核心架構，重點培養(yǎng)應用型人才的綜合素養(yǎng)。鑄造CAE 虛擬仿真實驗室作為開放平臺的核心，起到關鍵作用，整個關系網絡實驗支撐整個產學研實現過程。這樣在滿足課程教學的同時，也為學生創(chuàng)新實踐提供有力保障，實現各課程實驗之間的系統(tǒng)性，實驗課程考核體系也隨之多樣性，可以滿足應用型人才培養(yǎng)對本專業(yè)核心能力要求。

圖2 各學科綜合實驗網絡

2.2 構筑綜合基礎平臺

鑄造實驗室開放平臺需要專業(yè)培養(yǎng)方案的重新修訂，將學科競賽和課程實驗思政、產教融合、校企合作、協(xié)同培養(yǎng)模式等納入培養(yǎng)方案，大力鼓勵學生開展課外創(chuàng)新實踐活動；以學生社團的模式，構筑綜合基礎平臺，以達到學生獨立自主進行實踐創(chuàng)新活動的要求。

其具體實施方案為：所有課外實踐創(chuàng)新活動以社團的形式組織，其主要對象為各年級的學生，教師為創(chuàng)新活動的導師，活動內容以解決校企在運行中遇到的實際問題為主，學科競賽為輔展開創(chuàng)新實踐，如果創(chuàng)新方案可行，企業(yè)導師將進行試產，通過試產來決定企業(yè)是否采納。在整個過程中產教始終貫穿在其中，實現以學生為主，企業(yè)來出題和考核，從而實現產教融合和協(xié)同培養(yǎng)，同時學科競賽在新的培養(yǎng)方案中也將納入創(chuàng)新學分考核體系。

2.3 組建CAD/CAE/CAM 專業(yè)社團平臺

根據專業(yè)特點和學生科技創(chuàng)新活動的需求和引領，以社團的方式開設CAD/CAE/CAM 專業(yè)社團平臺，下設各興趣小組，例如機構機器人、虛擬仿真技術興趣小組等。

社團主要為創(chuàng)新實踐活動提供平臺，新入成員在平臺中先學習CAD/CAM/CAE 軟件，打好基礎之后分配導師，在導師指導下展開實踐活動；同時也可進入團隊實習，實習期滿組隊，在導師和企業(yè)導師指導下開展創(chuàng)新實踐活動。

通過組建專業(yè)社團的模式，開拓學生課余時間實踐活動，在此基礎上柔和課程實驗思政模式，充分調動師生主體的主觀能動性，激發(fā)師生的創(chuàng)新實踐熱情，提升創(chuàng)新實踐意識和能力。

2.4 產教融合、校企合作協(xié)同培養(yǎng)模式實踐

以培養(yǎng)應用型人才為導向，對產教融合、校企合作、協(xié)同培養(yǎng)模式進行實踐和改革。目前校區(qū)與晉城市多家鑄造企業(yè)簽訂校企合作協(xié)議并建立長期合作機制，共建智能鑄造產業(yè)技術創(chuàng)新聯盟。創(chuàng)新聯盟可以有利保障學生以為企業(yè)解決實際問題為導向的創(chuàng)新實踐活動，包括聘請有經驗的高級技工人才為導師，學生進入企業(yè)車間實踐等等，以及創(chuàng)新實踐成果的轉化。這些模式將通過培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新意識和能力、促進企業(yè)合作，促進知識產權和成果轉化，探索教學與實踐相結合的模式，讓課堂進入到企業(yè)中，形成了應用型創(chuàng)新人才的新培養(yǎng)模式。

3 鑄造實驗室開放平臺的制度保障

為保障鑄造實驗室開放平臺的健康有序發(fā)展，校企合作協(xié)同模式的順利開展，在原有的制度基礎上，經過校區(qū)多輪的“改革創(chuàng)新、奮發(fā)有為”大討論，為了上述平臺平穩(wěn)有序地運行，充分發(fā)揮創(chuàng)新實踐作用，通過不斷改革創(chuàng)新，校區(qū)正在逐步完善材料成型與控制工程專業(yè)學生課外創(chuàng)新實踐活動的運行與保障機制。根據我校區(qū)創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)導向和定位，建立如圖4 所示的基于鑄造實驗室開放平臺的創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)平臺的運行和保障機制。

3.1 開放平臺條件保障

3.1.1 建設高素質師資隊伍混搭模式

鑄造實驗室開放平臺至關重要的一點是高素質師資隊伍[10]的建設。首先高素質師資隊伍應具備過硬的品德素質、優(yōu)秀的專業(yè)技術素質、具備創(chuàng)新思維以及具有較高業(yè)務水平和一定管理能力。人才的培養(yǎng)是基石，教師力量的優(yōu)化，實驗教學與理論教學師資隊伍共享共建，最終目標仍是建立一支教學與實踐相結合的高素質師資隊伍。校區(qū)通過引進高層次人才充實教師隊伍，同時加強對現有教師人才的培養(yǎng)向高素質師資隊伍邁進。其中也包括合作校企中高級技工人才以及有實踐經驗、職業(yè)技能豐富的工程師，學生創(chuàng)新活動的導師由我校教師和企業(yè)高級技工和工程師組成，共同構建混搭模式。

圖3 開放平臺的運行保障機制

3.1.2 優(yōu)化培養(yǎng)方案的探索

校區(qū)經過多輪的“改革創(chuàng)新、奮發(fā)有為”大討論，在新工科背景下，積極進行大學生課外實踐創(chuàng)新活動培養(yǎng)方案的探索。具體實行方案為：由學校和企業(yè)共同確定人才培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標，實行層次化和模塊化的實驗課程考核評價體系，并將創(chuàng)新實踐活動納入其中。目前現有的培養(yǎng)方案在實行過程中，作為開放平臺的條件保障，通過要建立相應的機制，在實踐中不斷完善和優(yōu)化實踐創(chuàng)新培養(yǎng)方案。

3.2 開放平臺管理制度的建設

鑄造實驗室開放平臺管理制度的建設，宗旨是創(chuàng)新和完善鑄造實驗開放平臺創(chuàng)新實踐教學管理運行機制，形成可行完善的實踐平臺質量評價體系。首先成立創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)領導小組，該小組直接由分管校區(qū)工作的副校長任組長，在實行政策等方面實現最根本的保障。其次，領導小組審議各項制度，例如實驗室開放平臺管理規(guī)定等。在組織構建方面，設立導師負責高年級有經驗的學生輔導制度，學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目經過初評，分配導師，由導師負責帶隊。

3.3 組織保障

組織保障機制的管理實行學院和教研室兩級管理機制，學院通過組建領導小組來負責制定管理辦法和實踐創(chuàng)新活動實施的各項規(guī)章制度，教研室負責協(xié)調管理，逐步實現規(guī)范化管理。在實施過程中可以聘請雙創(chuàng)導師來督導平臺的有序運轉。學校為保障開放平臺的有序運行，具體是由導師負責、高年級經驗豐富學生輔導制的保障體系，負責本專業(yè)各年級學科競賽、課外創(chuàng)新實踐活動及產學研聯合培養(yǎng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的規(guī)劃、申報、指導、監(jiān)督，由高質量師資對學生各類實踐活動進行組織、宣導，為大學生創(chuàng)新實踐活動提供有力的組織保障。

4 結語

鑄造實驗室開放平臺的構建、保障和實施，為培養(yǎng)服務區(qū)域經濟發(fā)展需要的應用型高級專門創(chuàng)新人才起到很大的作用，成型專業(yè)學生開始在全國大賽中嶄露頭角，在本科階段參與到校企項目的合作中，使得校企協(xié)同培養(yǎng)模式更加成熟，努力把工匠精神融入教育教學全過程。

基于鑄造實驗室開放平臺的應用型人才培養(yǎng)的實施，對高校培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才、提高創(chuàng)新意識和能力、促進師生的知識產權意識和成果的轉化，以及企業(yè)實際科研需求都十分有益。