材料成型与控制工程专业实验教学改革

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摘要：现代高等教育中，实验教学是培养学生创新和实践能力的重要基地和平台，同时也是高等教育工程认证重点考核的内容。为了适应新时期的培养方案，培养具有创新意识的人才，文章分析了我校材料成型专业塑性成形方向实验教学的不足之处，采取新的教学思路，进行了材料成型专业塑性成形方向综合实验的教学改革与实践探索。

关键词：材料成型；工程认证；实验；教学改革

一、前言

当前我国提倡创新创业的时代背景下，培养具有“创新精神和实践能力的人才”是高等学校重要的教学目标之一。这就要求我们必须更新传统的教育理念、内容、方法、手段和模式。实验教学是培养学生创新和实践能力的重要基地和平台，同时也是高校审核评估和工程认证中重点考核内容。工程教育认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，成果导向教育（Outcomebasededucation，OBE）是工程教育认证的一个核心理念，区别于传统的能力本位教育（Competencybasededucation，CBE）。工程教育认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。工程教育认证要求专业课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置等都围绕学生毕业能力达成这一核心任务展开，并强调建立专业持续改进机制和文化以保证专业教育质量和专业教育活力。为了适应新的培养目标和方案，亟须改革我校材料成型专业塑性成形方向专业综合实验，结合新的培养目标和工程认证体系，改进综合实验教学模式，变更教学内容。本文结合我校材料成型专业塑性成形方向专业课程，分析了现有实验教学的不足之处，提出改进措施和目标，并通过研究型综合实验教学的实施，获得了良好的教学效果。研究型综合实验的教学不仅能激发学生的学习兴趣和创新思维，还可以在很大程度上促进理论教学目标的达成，为今后在实际工作中将研究和思考作为灵魂，有助于培养创新专业人才。这就要求实验过程中鼓励自主实践，激发对科学问题的兴趣和思考，引导学生深入细致地探索现象和本质之间的关系，解决问题，从而开发构建研究型实验教学体系，这个过程对提高学生自主创新能力具有重要意义。

二、实验教学中存在的问题

材料成型专业在实验教学中存在的不足之处有：（1）先进性和创新性不足，体现在教学内容落后于课程知识前沿。近三年来，为申请专业工程认证，专业课程体系和内容有很大更新，但是专业综合实验依然没有变化。（2）实验教学模式的多元化和深入性不足，体现在实验内容比较单一、综合性不强，缺少研究性、工艺连续性实验，不能体现各专业理论课程之间的联系。（3）实验教学资源的优化不足，体现在教学设备的配置不够合理，有些教学设备比较老旧，难以用于新的综合实验教学。实验教学和理论教学没有很好地结合，不能完整涵盖专业知识结构，导致教学过程中无法激发学生的创新思维。因此实验教学模式和内容的改革势在必行。

三、研究型实验改革的方案和实施过程

1.改革方案。针对以上教学中存在的不足，拟采取如下方案进行研究型实验的教学改革，可简述为三个关系和三个内容。首先要理顺三方面的关系，分别为：（1）主干专业课程和专业综合实验内容的关系；（2）实验教师和专业课教师之间的关系；（3）实验教学模式和专业课教学模式的关系。这三方面分别关联着研究型实验的教学内容、教学主体和教学模式。处理好以上关系，才能做好研究型实验的开发。在理顺以上三方面的关系后，需要做综合实验开发的前期准备工作：（1）研究型实验教学思路的更新，主要体现在专业课教师和实验教师教学思路的更新，通过教学培训、研讨等形式改进实验教学方法；（2）修改综合实验教学文件，包括教学大纲和实验指导书等；（3）实验设备的更新以及工具的设计。以上内容既包括教师教学方法、思路的变革，也包括教学内容的更新以及教学设施等硬件方面的准备，这些工作是并行的。

2.实验教学改革的实施。依据前文提出的实验改革方案（三个关系和三个内容），具体实施过程包括以下五个方面的内容。（1）实验教学思路的更新。由于专业课程综合实验的课堂教学和实践教学是分离的，随着课堂教学内容的更新和专业理论的逐渐发展，实验教学依旧没有变化，导致实验教学落后于专业前沿。所以开发研究型实验，需要实验指导教师和专业课教师共同沟通和研讨，将实验目标和实验内容紧跟专业课程核心内容，把课堂理论教学中具有研究型的内容引入实验教学，并引导学生以研究的思想去实践。教学过程由理论课教师与实验人员共同完成。（2）实验内容的确定。目前，塑性成形方向的专业主干课程有塑性成形原理、锻造工艺及模具设计、冷冲压工艺与模具设计、塑料成型工艺与模具设计、轧制理论与工艺、模具制造工艺等。这些课程的主要内容是成型理论、工艺及模具设计，由材料成型理论支撑。首先，从专业课程中找出可以建立研究性和工艺连续性实验的课程，例如轧制理论与工艺、冷冲压工艺与模具设计两门课程可以综合在一起，通过轧制实验获得板材，再进行板材的冷冲压实验。其他课程实验可以与模具制造工艺相结合，先设计工艺和模具，再通过编程、数控加工等方法制作模具中的典型零件。开展研究型实验教学，还要将实验结果和数据分析与塑性成形理论有机结合，制定实验大纲，设计实验要求、目标和内容，撰写指导性文件———《专业课综合实验指导书》等。（3）实验相关文件的制定。在原有专业实验内容的基础上，考虑课堂教学中的工艺问题，更新实验参数，并全面考虑可能的影响因素，将参数分类为定量和定性。将实验流程按照研究型的思路设置背景、目标、方法、手段、结果和分析等步骤，将传统的实验模式转变为科学引导、寻求方法、采取手段、观察现象和理论分析等环节，即以研究为核心，最终能够验证或解决工程和工艺中的问题。这就需要制定实验相关的规程文件，除实验大纲和指导书外，实验室也要配备实验设备看板、实验操作流程看板以及安全注意事项标识等。（4）实验设备与工模具的更新。为了满足研究型实验教学需求，需要更新和配置实验设备，根据塑性成形方向的主干工艺课程，购置了相应的实验设备，设计了合理的实验工模具并委托制造，使之适应实验教学。（5）研究型实验教学的应用和实践。研究型综合实验的实施分为专业课程相关的理论指导、查阅资料、动手实验和实验报告各环节，验证设计性实验的开发效果，是否真正达到了设计的实验目的。基于“以学生为本”的基本原则，通过与学生的交流和反馈，进一步改进教学方法。

四、结束语

通过以上实验教学改革和教学过程的实施，目前，大连交通大学材料成型专业塑性成形方向的专业综合实验涵盖了所有专业课程，实验内容能够体现各专业课程之间的联系，同时也更新了一部分教学设备，使教学硬件得以保障。通过专业课教师和实验教师之间的沟通和合作，教学方法有了很大改进，体现了OBE的教学理念，提升了实验教学效果。

参考文献：

[1]工程教育认证标准(2017年11月修订)[J].电气电子教学学报,2019,41(01):1-4.

[2]向东.浅谈材料成型及控制工程专业本科生的创新能力培养[J].教育教学论坛,2018,(26):222-223.

作者：郭丽丽 运新兵 陈莉 丁立英 詹红 张大勇 单位：大连交通大学 材料科学与工程学院