工程教育認證非技術類畢業(yè)要求課程實現(xiàn)

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摘要：基于“以學生為中心”的工程教育認證理念，在應用型本科院校中面向全體合格畢業(yè)生設計授課教學單元和實踐環(huán)節(jié)，以課程教學為主要手段解決對非技術性能力和要求的掌握和培養(yǎng)。重組理論教學和實驗體系，建立課程目標與實現(xiàn)畢業(yè)要求的對應關系。以畢業(yè)要求內涵引導課程設置，所開課程須支撐學生達到畢業(yè)要求，利用技術類課程的課堂教學培養(yǎng)學生非技術能力，使非技術類畢業(yè)要求具有可衡量性和可操作性。將課堂理論知識與生產實踐有機結合，培養(yǎng)學生的工程應用背景。

關鍵詞：工程教育認證；非技術類畢業(yè)要求；塑性成形工藝及模具設計；工程機械背景；課程實現(xiàn)

在以工程教育為目的的教學活動中，如何將課堂理論知識與生產實踐有機結合，培養(yǎng)學生工程應用背景[1,2]，是新形勢下應用型高校教學環(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計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、模具結構、模具設計流程及方法，具有很強的實用性和工程實踐背景[4]。課程培養(yǎng)學生結合零件特征合理選擇塑性成形工藝、設計、分析、協(xié)作，能夠就專業(yè)問題進行交流的能力。在金屬塑性成形工藝及模具設計的課程教學環(huán)節(jié)安排上，基于“以學生為中心”理念[5]，重組課程體系，建立課程目標與畢業(yè)要求的對應關系。以畢業(yè)要求內涵引導課程設置[6]，以課程教學為主要手段解決對非技術性能力和要求的掌握和培養(yǎng)，使非技術類畢業(yè)要求具有可衡量性和可操作性。

1調整課程目標

合理的教學內容應該在通識基礎理論上體現(xiàn)專業(yè)特色，并綜合考慮實踐應用、前沿趨勢。徐州工程學院材料成型及控制工程專業(yè)具有突出的工程機械領域應用背景，工程機械制造行業(yè)也是教師開展科研項目、學生就業(yè)的主要領域。因此，課程教學主要面向工程材料領域，選擇華中科技大學夏巨諶教授主編的《金屬塑性成形工藝及模具設計》作為教材，并結合自身情況，對教學內容進行了部分調整。

1.1以學生為中心設置課程目標

強調知識的應用與實踐，從早期的“重理論、重結構設計”轉變?yōu)椤霸O計兼顧制造安裝，使用維護”的全周期、全流程設計，突出工程實踐背景。著重于學生學會了什么，設立3個課程目標。課程目標1：掌握體積金屬和板料金屬相關成形制造工藝過程。掌握典型的模具結構和設計計算方法，能夠設計典型的金屬體積成形和板料成形模具。課程目標2：掌握模具材料的選擇、模具的制造技術；掌握與材料成形設備的連接方式，模具的安裝、拆卸及維修技能。以個人和團隊的形式考慮制造、連接、安裝、拆卸、維修等因素，優(yōu)選模具設計方案以解決實際工程問題。課程目標3：在對復雜材料成形工程問題開展測試、實驗等研究工作時，能夠設計復雜的實驗模具。了解相關的技術標準，能夠分析新技術、新工藝的開發(fā)和應用對社會、健康、環(huán)境、安全、法律及文化的影響，并做出合理評價，理解應承擔的責任。

1.2教學內容突出重點

隨著工程機械制造行業(yè)節(jié)能減排要求及技術進步，工程機械零部件需要更多精密、近凈成形、少無切削加工零件，教學內容加強了精密成形工藝及模具設計的部分。板料金屬塑性成形工藝及模具設計部分教學內容中，加強工程車輛覆蓋件成形工藝及模具設計相關內容。但不同于家庭轎車外觀覆蓋件追求外形美觀，造型新穎的設計目的，工程車輛覆蓋件更突出對功能和成本的要求。

1.3教學內容突出工程實踐

根據專業(yè)特色，增加齒輪、各類軸、回轉支撐、吊臂類、桁架類工程機械常用零件成形的相關教學內容。這些零件是在復雜惡劣工況下承載的主要零件，應用廣泛。在教學活動中，增加了工程機械常用零件的成形工藝及模具設計方法，為學生的生產實踐、就業(yè)等活動提供支持。由于加工方式和內部流線決定了零件的承載能力和服役壽命，教學內容上結合材料的微觀結構講解宏觀結構設計，闡明有別于冷加工的成形特點。

1.4教學內容突出前沿

增加微塑性成形工藝及模具設計相關內容。產品微型化已經成為工程技術發(fā)展的另一個趨勢，在電子制造、微系統(tǒng)技術及微機電系統(tǒng)方面，都有廣泛的應用，極具發(fā)展?jié)摿?。由于出版教材的時效性，在選定教材中微塑性成形及其在尺度效應方面的教學內容介紹偏少，因此在教學內容方面酌情增加了微塑性成形工藝及模具設計的相關前沿研討內容。同時根據我國工程機械發(fā)展現(xiàn)狀，尤其是高端裝備制造現(xiàn)狀，增加了工程機械關鍵零部件智能制造技術、微型工程機械制造等方面的前沿內容，主要以專題研討、資料檢索等方式進行。有利于學生了解學科發(fā)展，拓展視野。

2改進教學方法

在專業(yè)課的教學中，良好的教學方法會極大地提升學生的學習興趣、持久度、專注度，有利于學生掌握知識，將紛繁復雜的課堂教學變得輕松有趣，對課堂教學效果起到事半功倍的促進作用。對課堂教學方法主要進行以下兩個方面的改進。

2.1實施案例教學法

實施案例教學法，讓學生明確學習目的，提升學習興趣。使學生明確通過課程內容的學習能夠幫助解決什么實際工程問題，提升學生學習興趣和保持學習持久度。在教學活動中引入科研項目作為案例，尤其是任課教師自身從事的科研項目，非常容易激發(fā)學生的學習積極性。學生對任課教師從事的科研項目非常感興趣，因為教師在工程實踐中如何利用相關知識去解決生產實踐中的復雜工程問題，有較強的示范和榜樣作用。通過案例講解，學生最大的感觸就是，這些塑性成形工藝和模具設計在生產實踐中有一些實際問題，教師能夠解決，學生以后也能夠做到，甚至做得更好。在教學活動中，將“旋轉通道等徑角平行擠壓工藝及模具設計”“基于Nakazima方法的板料成形極限模具設計”“工程車輛用曲軸模具設計”“掘進機截割頭彎板模具設計”等作為案例貫穿到教學內容的講解中，學生在輕松專注的氛圍中牢固掌握相關知識。本教學內容及教學方法的改進，達成了學生工程與社會的非技術畢業(yè)要求。使學生了解材料加工領域相關的技術標準，能夠分析材料加工領域中新技術、新工藝的開發(fā)和應用對社會、健康、環(huán)境、安全、法律及文化的影響，并做出合理評價，理解應承擔的責任。

2.2采用項目教學法

采用項目教學法，使學生掌握正確高效的學習方法，改變以往教師講學生聽的教學模式，使學生成為教學單元的實施主體，教師僅做引導者。使教學跟著學生的節(jié)奏走，提升學生學習的專注度。突破以往先講理論再講實踐的傳統(tǒng)授課方式，以項目為載體，先大班基礎理論教學，后小組項目教學，最后大班互助答疑，集中點評講解，并布置完成相關報告利于學生反思。該教學方法面向全體學生，不同于部分學生參與的“大學生科研訓練項目”和“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金項目”。利用現(xiàn)有的課程學時，合理分配集中授課和小組教學的課時，完成課程目標。在小組實踐教學中設置項目內容如下。

2.2.1模具結構分析與拆繪項目要求掌握模具的基本類型、結構和功能；掌握構成模具的主要零件、作用及相互裝配關系，繪制三維CAD模型；掌握模具與壓力機的安裝、調整及操作要領。

2.2.2基于Nakazima方法的板料成形極限模具設計及板料成形性實驗項目要求通過凸模脹形實驗，掌握壓邊圈結構的設計及脹形模具的結構；掌握利用Nakazima凸模脹形實驗確定板料成形極限圖的方法。

2.2.3開式模鍛飛邊槽實驗項目要求了解開式模鍛的變形特征；掌握飛邊所起的作用，研究型槽內應力狀態(tài)隨飛邊橋部寬比的變化規(guī)律；掌握飛邊槽的主要結構形式、適用范圍及尺寸的確定方法。

2.2.4基于Creo的模具設計建模項目要求掌握模具設計模塊三維造型方法；掌握建立上下模腔的方法。

2.2.5基于Creo的模具設計裝配項目要求掌握模具裝配造型方法；掌握與成形設備的裝配方法。

2.2.6齒輪精密模鍛開模設計項目要求掌握齒輪類零件精密模鍛設計方法；掌握收縮量設置、分型面設置及開模的方法。

2.2.7課程設計題目配合的課程設計題目為分組訓練閉角零件工藝分析及模具設計，連桿零件工藝分析及模具設計。項目教學的目的是培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。作為個體和團隊成員，能夠在多學科背景團隊中與其他成員有效溝通，合作共事。能夠在團隊中獨立或合作開展工作，并能夠組織、協(xié)調團隊成員實現(xiàn)目標。還培養(yǎng)了學生的溝通能力。學生在進行互助答疑，聽取教師講解點評及撰寫項目報告的過程中，能夠就專業(yè)問題，以口頭、文稿、圖表等形式，準確表達自己觀點，并能與業(yè)界同行和社會公眾進行有效溝通與交流。

3豐富教學手段

現(xiàn)代社會信息發(fā)達、渠道廣，單一的教學手段很難使學生保持長久的積極性，因此，需要豐富教學手段，激發(fā)學生學習興趣，提升教學效果。

3.1建設課程學習網站

網站主要有兩大功能塊：一是網上教學功能，包括課程概況、教學課件、模型及動畫庫、網絡習題等子目錄；二是網絡學習功能，可以通過網站了解該領域的前沿技術和發(fā)展趨勢，了解國內兄弟院校在該課程的教學和科研現(xiàn)狀，與課堂教學相得益彰。

3.2增加模型教學和三維動畫教學

購買相關三維教學模型，在課堂進行展示，并進行拆裝拆繪，增強學生感性認識。對主要模具模型的工作過程設計三維動畫，使講解設備工作原理的過程更加生動形象，事半功倍。

3.3增加視頻教學

將平時生產實習、認識實習積累的視頻資料中有關塑性成形工藝及模具設計的內容整理成教學視頻，具有真實的工業(yè)現(xiàn)場應用，因此是對理論教學、模型教學很好的補充。

3.4利用網絡資源

利用網絡和新聞媒體，通過新聞事件、宣傳紀錄片，讓學生感悟塑性成形工藝及模具設計在工程機械領域的應用，培養(yǎng)學生的工程應用視野。

4結語

工程教育認證標準對課程教學提出了更高的要求，根據培養(yǎng)方案和教學大綱，結合具有工程機械背景的材料成形及控制工程專業(yè)特點，以學生為中心，合理設計教學單元和環(huán)節(jié)，以課程教學為主要手段解決對非技術性能力和要求的掌握和培養(yǎng)。重組理論教學和實踐體系，建立課程目標與實現(xiàn)畢業(yè)要求的對應關系，利用技術類課程的課堂教學培養(yǎng)學生非技術能力，使非技術類畢業(yè)要求具有可衡量性和可操作性。將課堂理論知識與生產實踐有機結合，培養(yǎng)學生的工程應用背景。著力培養(yǎng)基本功扎實、具有工程實踐能力的本科生，取得較好效果。

參考文獻

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[6]王保建,陳花玲,楊立娟,等.工程教育認證標準下的課程教學設置[J].實驗室研究與探索,2018,37(8):162-166.

作者：何敏 黃傳輝 王樹臣 石端虎 楊峰 單位：徐州工程學院機電工程學院