工程教育認(rèn)證非技術(shù)類畢業(yè)要求課程實(shí)現(xiàn)
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摘要：基于“以學(xué)生為中心”的工程教育認(rèn)證理念，在應(yīng)用型本科院校中面向全體合格畢業(yè)生設(shè)計(jì)授課教學(xué)單元和實(shí)踐環(huán)節(jié)，以課程教學(xué)為主要手段解決對(duì)非技術(shù)性能力和要求的掌握和培養(yǎng)。重組理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)體系，建立課程目標(biāo)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系。以畢業(yè)要求內(nèi)涵引導(dǎo)課程設(shè)置，所開(kāi)課程須支撐學(xué)生達(dá)到畢業(yè)要求，利用技術(shù)類課程的課堂教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生非技術(shù)能力，使非技術(shù)類畢業(yè)要求具有可衡量性和可操作性。將課堂理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用背景。
關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；非技術(shù)類畢業(yè)要求；塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)；工程機(jī)械背景；課程實(shí)現(xiàn)
在以工程教育為目的的教學(xué)活動(dòng)中，如何將課堂理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用背景[1,2]，是新形勢(shì)下應(yīng)用型高校教學(xué)環(huán)節(jié)安排面臨的主要課題[3]。金屬塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)是材料成型及控制工程專業(yè)一門重要的專業(yè)核心課程，主要講述金屬體積、板料成形工藝、模具結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計(jì)流程及方法，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和工程實(shí)踐背景[4]。課程培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合零件特征合理選擇塑性成形工藝、設(shè)計(jì)、分析、協(xié)作，能夠就專業(yè)問(wèn)題進(jìn)行交流的能力。在金屬塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)的課程教學(xué)環(huán)節(jié)安排上，基于“以學(xué)生為中心”理念[5]，重組課程體系，建立課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系。以畢業(yè)要求內(nèi)涵引導(dǎo)課程設(shè)置[6]，以課程教學(xué)為主要手段解決對(duì)非技術(shù)性能力和要求的掌握和培養(yǎng)，使非技術(shù)類畢業(yè)要求具有可衡量性和可操作性。
1調(diào)整課程目標(biāo)
合理的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該在通識(shí)基礎(chǔ)理論上體現(xiàn)專業(yè)特色，并綜合考慮實(shí)踐應(yīng)用、前沿趨勢(shì)。徐州工程學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)具有突出的工程機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用背景，工程機(jī)械制造行業(yè)也是教師開(kāi)展科研項(xiàng)目、學(xué)生就業(yè)的主要領(lǐng)域。因此，課程教學(xué)主要面向工程材料領(lǐng)域，選擇華中科技大學(xué)夏巨諶教授主編的《金屬塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)》作為教材，并結(jié)合自身情況，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了部分調(diào)整。
1.1以學(xué)生為中心設(shè)置課程目標(biāo)
強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用與實(shí)踐，從早期的“重理論、重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸O(shè)計(jì)兼顧制造安裝，使用維護(hù)”的全周期、全流程設(shè)計(jì)，突出工程實(shí)踐背景。著重于學(xué)生學(xué)會(huì)了什么，設(shè)立3個(gè)課程目標(biāo)。課程目標(biāo)1：掌握體積金屬和板料金屬相關(guān)成形制造工藝過(guò)程。掌握典型的模具結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法，能夠設(shè)計(jì)典型的金屬體積成形和板料成形模具。課程目標(biāo)2：掌握模具材料的選擇、模具的制造技術(shù)；掌握與材料成形設(shè)備的連接方式，模具的安裝、拆卸及維修技能。以個(gè)人和團(tuán)隊(duì)的形式考慮制造、連接、安裝、拆卸、維修等因素，優(yōu)選模具設(shè)計(jì)方案以解決實(shí)際工程問(wèn)題。課程目標(biāo)3：在對(duì)復(fù)雜材料成形工程問(wèn)題開(kāi)展測(cè)試、實(shí)驗(yàn)等研究工作時(shí)，能夠設(shè)計(jì)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?。了解相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠分析新技術(shù)、新工藝的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用對(duì)社會(huì)、健康、環(huán)境、安全、法律及文化的影響，并做出合理評(píng)價(jià)，理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。
1.2教學(xué)內(nèi)容突出重點(diǎn)
隨著工程機(jī)械制造行業(yè)節(jié)能減排要求及技術(shù)進(jìn)步，工程機(jī)械零部件需要更多精密、近凈成形、少無(wú)切削加工零件，教學(xué)內(nèi)容加強(qiáng)了精密成形工藝及模具設(shè)計(jì)的部分。板料金屬塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)部分教學(xué)內(nèi)容中，加強(qiáng)工程車輛覆蓋件成形工藝及模具設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。但不同于家庭轎車外觀覆蓋件追求外形美觀，造型新穎的設(shè)計(jì)目的，工程車輛覆蓋件更突出對(duì)功能和成本的要求。
1.3教學(xué)內(nèi)容突出工程實(shí)踐
根據(jù)專業(yè)特色，增加齒輪、各類軸、回轉(zhuǎn)支撐、吊臂類、桁架類工程機(jī)械常用零件成形的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。這些零件是在復(fù)雜惡劣工況下承載的主要零件，應(yīng)用廣泛。在教學(xué)活動(dòng)中，增加了工程機(jī)械常用零件的成形工藝及模具設(shè)計(jì)方法，為學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐、就業(yè)等活動(dòng)提供支持。由于加工方式和內(nèi)部流線決定了零件的承載能力和服役壽命，教學(xué)內(nèi)容上結(jié)合材料的微觀結(jié)構(gòu)講解宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，闡明有別于冷加工的成形特點(diǎn)。
1.4教學(xué)內(nèi)容突出前沿
增加微塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。產(chǎn)品微型化已經(jīng)成為工程技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)趨勢(shì)，在電子制造、微系統(tǒng)技術(shù)及微機(jī)電系統(tǒng)方面，都有廣泛的應(yīng)用，極具發(fā)展?jié)摿?。由于出版教材的時(shí)效性，在選定教材中微塑性成形及其在尺度效應(yīng)方面的教學(xué)內(nèi)容介紹偏少，因此在教學(xué)內(nèi)容方面酌情增加了微塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)的相關(guān)前沿研討內(nèi)容。同時(shí)根據(jù)我國(guó)工程機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀，尤其是高端裝備制造現(xiàn)狀，增加了工程機(jī)械關(guān)鍵零部件智能制造技術(shù)、微型工程機(jī)械制造等方面的前沿內(nèi)容，主要以專題研討、資料檢索等方式進(jìn)行。有利于學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展，拓展視野。
2改進(jìn)教學(xué)方法
在專業(yè)課的教學(xué)中，良好的教學(xué)方法會(huì)極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、持久度、專注度，有利于學(xué)生掌握知識(shí)，將紛繁復(fù)雜的課堂教學(xué)變得輕松有趣，對(duì)課堂教學(xué)效果起到事半功倍的促進(jìn)作用。對(duì)課堂教學(xué)方法主要進(jìn)行以下兩個(gè)方面的改進(jìn)。
2.1實(shí)施案例教學(xué)法
實(shí)施案例教學(xué)法，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，提升學(xué)習(xí)興趣。使學(xué)生明確通過(guò)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)能夠幫助解決什么實(shí)際工程問(wèn)題，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和保持學(xué)習(xí)持久度。在教學(xué)活動(dòng)中引入科研項(xiàng)目作為案例，尤其是任課教師自身從事的科研項(xiàng)目，非常容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生對(duì)任課教師從事的科研項(xiàng)目非常感興趣，因?yàn)榻處熢诠こ虒?shí)踐中如何利用相關(guān)知識(shí)去解決生產(chǎn)實(shí)踐中的復(fù)雜工程問(wèn)題，有較強(qiáng)的示范和榜樣作用。通過(guò)案例講解，學(xué)生最大的感觸就是，這些塑性成形工藝和模具設(shè)計(jì)在生產(chǎn)實(shí)踐中有一些實(shí)際問(wèn)題，教師能夠解決，學(xué)生以后也能夠做到，甚至做得更好。在教學(xué)活動(dòng)中，將“旋轉(zhuǎn)通道等徑角平行擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)”“基于Nakazima方法的板料成形極限模具設(shè)計(jì)”“工程車輛用曲軸模具設(shè)計(jì)”“掘進(jìn)機(jī)截割頭彎板模具設(shè)計(jì)”等作為案例貫穿到教學(xué)內(nèi)容的講解中，學(xué)生在輕松專注的氛圍中牢固掌握相關(guān)知識(shí)。本教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法的改進(jìn)，達(dá)成了學(xué)生工程與社會(huì)的非技術(shù)畢業(yè)要求。使學(xué)生了解材料加工領(lǐng)域相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠分析材料加工領(lǐng)域中新技術(shù)、新工藝的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用對(duì)社會(huì)、健康、環(huán)境、安全、法律及文化的影響，并做出合理評(píng)價(jià)，理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。
2.2采用項(xiàng)目教學(xué)法
采用項(xiàng)目教學(xué)法，使學(xué)生掌握正確高效的學(xué)習(xí)方法，改變以往教師講學(xué)生聽(tīng)的教學(xué)模式，使學(xué)生成為教學(xué)單元的實(shí)施主體，教師僅做引導(dǎo)者。使教學(xué)跟著學(xué)生的節(jié)奏走，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的專注度。突破以往先講理論再講實(shí)踐的傳統(tǒng)授課方式，以項(xiàng)目為載體，先大班基礎(chǔ)理論教學(xué)，后小組項(xiàng)目教學(xué)，最后大班互助答疑，集中點(diǎn)評(píng)講解，并布置完成相關(guān)報(bào)告利于學(xué)生反思。該教學(xué)方法面向全體學(xué)生，不同于部分學(xué)生參與的“大學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目”和“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金項(xiàng)目”。利用現(xiàn)有的課程學(xué)時(shí)，合理分配集中授課和小組教學(xué)的課時(shí)，完成課程目標(biāo)。在小組實(shí)踐教學(xué)中設(shè)置項(xiàng)目?jī)?nèi)容如下。
2.2.1模具結(jié)構(gòu)分析與拆繪項(xiàng)目要求掌握模具的基本類型、結(jié)構(gòu)和功能；掌握構(gòu)成模具的主要零件、作用及相互裝配關(guān)系，繪制三維CAD模型；掌握模具與壓力機(jī)的安裝、調(diào)整及操作要領(lǐng)。
2.2.2基于Nakazima方法的板料成形極限模具設(shè)計(jì)及板料成形性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求通過(guò)凸模脹形實(shí)驗(yàn)，掌握壓邊圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及脹形模具的結(jié)構(gòu)；掌握利用Nakazima凸模脹形實(shí)驗(yàn)確定板料成形極限圖的方法。
2.2.3開(kāi)式模鍛飛邊槽實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求了解開(kāi)式模鍛的變形特征；掌握飛邊所起的作用，研究型槽內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)隨飛邊橋部寬比的變化規(guī)律；掌握飛邊槽的主要結(jié)構(gòu)形式、適用范圍及尺寸的確定方法。
2.2.4基于Creo的模具設(shè)計(jì)建模項(xiàng)目要求掌握模具設(shè)計(jì)模塊三維造型方法；掌握建立上下模腔的方法。
2.2.5基于Creo的模具設(shè)計(jì)裝配項(xiàng)目要求掌握模具裝配造型方法；掌握與成形設(shè)備的裝配方法。
2.2.6齒輪精密模鍛開(kāi)模設(shè)計(jì)項(xiàng)目要求掌握齒輪類零件精密模鍛設(shè)計(jì)方法；掌握收縮量設(shè)置、分型面設(shè)置及開(kāi)模的方法。
2.2.7課程設(shè)計(jì)題目配合的課程設(shè)計(jì)題目為分組訓(xùn)練閉角零件工藝分析及模具設(shè)計(jì)，連桿零件工藝分析及模具設(shè)計(jì)。項(xiàng)目教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。作為個(gè)體和團(tuán)隊(duì)成員，能夠在多學(xué)科背景團(tuán)隊(duì)中與其他成員有效溝通，合作共事。能夠在團(tuán)隊(duì)中獨(dú)立或合作開(kāi)展工作，并能夠組織、協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)成員實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。還培養(yǎng)了學(xué)生的溝通能力。學(xué)生在進(jìn)行互助答疑，聽(tīng)取教師講解點(diǎn)評(píng)及撰寫項(xiàng)目報(bào)告的過(guò)程中，能夠就專業(yè)問(wèn)題，以口頭、文稿、圖表等形式，準(zhǔn)確表達(dá)自己觀點(diǎn)，并能與業(yè)界同行和社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通與交流。
3豐富教學(xué)手段
現(xiàn)代社會(huì)信息發(fā)達(dá)、渠道廣，單一的教學(xué)手段很難使學(xué)生保持長(zhǎng)久的積極性，因此，需要豐富教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果。
3.1建設(shè)課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站
網(wǎng)站主要有兩大功能塊：一是網(wǎng)上教學(xué)功能，包括課程概況、教學(xué)課件、模型及動(dòng)畫庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)習(xí)題等子目錄；二是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)功能，可以通過(guò)網(wǎng)站了解該領(lǐng)域的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，了解國(guó)內(nèi)兄弟院校在該課程的教學(xué)和科研現(xiàn)狀，與課堂教學(xué)相得益彰。
3.2增加模型教學(xué)和三維動(dòng)畫教學(xué)
購(gòu)買相關(guān)三維教學(xué)模型，在課堂進(jìn)行展示，并進(jìn)行拆裝拆繪，增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)。對(duì)主要模具模型的工作過(guò)程設(shè)計(jì)三維動(dòng)畫，使講解設(shè)備工作原理的過(guò)程更加生動(dòng)形象，事半功倍。
3.3增加視頻教學(xué)
將平時(shí)生產(chǎn)實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)積累的視頻資料中有關(guān)塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容整理成教學(xué)視頻，具有真實(shí)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，因此是對(duì)理論教學(xué)、模型教學(xué)很好的補(bǔ)充。
3.4利用網(wǎng)絡(luò)資源
利用網(wǎng)絡(luò)和新聞媒體，通過(guò)新聞事件、宣傳紀(jì)錄片，讓學(xué)生感悟塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用視野。
4結(jié)語(yǔ)
工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)課程教學(xué)提出了更高的要求，根據(jù)培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱，結(jié)合具有工程機(jī)械背景的材料成形及控制工程專業(yè)特點(diǎn)，以學(xué)生為中心，合理設(shè)計(jì)教學(xué)單元和環(huán)節(jié)，以課程教學(xué)為主要手段解決對(duì)非技術(shù)性能力和要求的掌握和培養(yǎng)。重組理論教學(xué)和實(shí)踐體系，建立課程目標(biāo)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用技術(shù)類課程的課堂教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生非技術(shù)能力，使非技術(shù)類畢業(yè)要求具有可衡量性和可操作性。將課堂理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用背景。著力培養(yǎng)基本功扎實(shí)、具有工程實(shí)踐能力的本科生，取得較好效果。
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作者：何敏 黃傳輝 王樹臣 石端虎 楊峰 單位：徐州工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院
