材料工程專業(yè)創(chuàng)新實驗探究

張錦洲

(長江大學(xué) 機械工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

材料工程專業(yè)創(chuàng)新實驗探究

張錦洲

(長江大學(xué) 機械工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

近幾年來,長江大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)圍繞“五個結(jié)合”的指導(dǎo)思想,結(jié)合專業(yè)課程設(shè)計、創(chuàng)新實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等實踐教學(xué)環(huán)節(jié),全面開展創(chuàng)新實驗,取得了較好的效果。

材料成型及控制工程;創(chuàng)新實驗;效果;改進措施

世界各國均把材料成型及控制工程專業(yè)列為優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位,美國2002年工學(xué)院排名前10名的大學(xué)中有7所大學(xué)設(shè)有材料成型及控制工程系,他們非常注重加強基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí),拓寬專業(yè)面,強調(diào)創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng),將創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、實踐能力、終身學(xué)習(xí)能力放在教育的首位。國內(nèi)高校也非常重視材料成型及控制工程專業(yè)創(chuàng)新實驗的開展,清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校都大力開展材料成型及控制工程專業(yè)創(chuàng)新實驗。

長江大學(xué)機械工程學(xué)院材料成型與控制工程專業(yè)非常重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),已經(jīng)形成了較完備的創(chuàng)新實驗體系。為了提升創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力,對材料成型與控制工程專業(yè)的創(chuàng)新實驗進行探索與研究是非常必要的。

一、創(chuàng)新實驗的指導(dǎo)思想

作為機械類創(chuàng)新實踐建設(shè)的重要組成部分之一,材料成型及控制工程專業(yè)創(chuàng)新實驗建設(shè)堅持“五個結(jié)合”的指導(dǎo)思想:即機械基礎(chǔ)課程的實驗與創(chuàng)新實踐相結(jié)合,創(chuàng)新活動與石油特色相結(jié)合,專業(yè)實驗室建設(shè)與創(chuàng)新實踐相結(jié)合,石油機械與機電一體化和計算機技術(shù)相結(jié)合,學(xué)生的創(chuàng)新實踐及科研與實驗室建設(shè)相結(jié)合。以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)為出發(fā)點,以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和探究性為目標(biāo),以提高學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新能力為目的,做到創(chuàng)新實驗教學(xué)體系的多層次、創(chuàng)新實驗教學(xué)類型的多樣化、創(chuàng)新實驗教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)化和特色化。

二、創(chuàng)新實驗的主要內(nèi)容

(一)非導(dǎo)電材料電加工

隨著陶瓷材料的廣泛應(yīng)用,絕緣體的電火花加工技術(shù)相繼被開發(fā)出來。2004年,長江大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)承擔(dān)了湖北省教育廳重點研究項目“絕緣材料電火花加工技術(shù)研究”,研究與開發(fā)了陶瓷等絕緣材料電火花加工新工藝,對其加工機制作了深入研究;購置了陶瓷表面金屬化處理設(shè)備和超聲波清洗儀等專用設(shè)備;開展了陶瓷等絕緣材料電火花加工創(chuàng)新實驗,該實驗項目與模具制造工業(yè)和電子工業(yè)緊密聯(lián)系,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法及實踐能力。

(二)機械三維造型創(chuàng)新設(shè)計與制作

虛擬實驗是計算機仿真技術(shù)在計算機輔助教學(xué)中的具體應(yīng)用。利用計算機強大的圖形圖象處理功能,借助于常用的實體造型軟件,學(xué)生的創(chuàng)新構(gòu)思通過計算機三維圖形和動畫方式得以實現(xiàn)。這樣,可以彌補創(chuàng)新實踐活動中經(jīng)費和制作條件的不足,讓更多的學(xué)生參加到創(chuàng)新實踐活動中來。

根據(jù)創(chuàng)新實驗教學(xué)的需要,我們引進了清華大學(xué)、華中科技大學(xué)和大慶石油學(xué)院等高校的多媒體教學(xué)軟件,并在創(chuàng)新實踐活動中,以石油行業(yè)中最常用的抽油機為突破口,引導(dǎo)學(xué)生積極開展創(chuàng)新活動,完成了多種新型抽油機結(jié)構(gòu)方案的創(chuàng)新設(shè)計。針對常用的傳動裝置,引導(dǎo)學(xué)生對其性能進行分析,結(jié)合創(chuàng)新技法,提出改進方案。實驗室還從美國購置了激光掃描照像快速成型機,通過編制各部件的程序,并將該程序?qū)朐O(shè)備進行加工制作,然后組裝成型,驗證創(chuàng)新方案是否可行。

(三)石油檢測儀器設(shè)計與制作

磁記憶無損檢測技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的一種新型無損檢測評估技術(shù),區(qū)別于常規(guī)無損檢測技術(shù)的獨特之處在于,能對設(shè)備和構(gòu)件進行早期診斷,防止設(shè)備和構(gòu)件出現(xiàn)突然性疲勞破壞;能在構(gòu)件出現(xiàn)宏觀疲勞裂紋之前檢測出應(yīng)力集中區(qū),也能檢測應(yīng)力集中而產(chǎn)生的缺陷。金屬磁記憶檢測技術(shù)由于能有效地對鐵磁構(gòu)件的早期損傷(尤其是隱性不連續(xù)變化)進行診斷,日益受到人們的重視。材料成型及控制工程專業(yè)試制成功了新型磁記憶應(yīng)力集中檢測儀,并在石油管桿、井架、井下工具、軸承等裝備及鐵磁材料疲勞壽命評估上得到應(yīng)用。借助于先進的計算機技術(shù),目前開展了“鐵磁材料應(yīng)力集中檢測實驗”、“在役結(jié)構(gòu)件應(yīng)力集中檢測實驗”、“應(yīng)力集中檢測儀組態(tài)與原理驗證實驗”和“檢測結(jié)果數(shù)值分析實驗”等實驗項目。

(四)高分子材料改性實驗

長江大學(xué)機械工程學(xué)院已投資30多萬購置了注塑機和各種模具,并在“湖北省工程示范中心”資助經(jīng)費的支持下,購置了擠出機、塑料拉伸試驗機、沖擊試驗機、熔融指數(shù)測定儀等實驗設(shè)備。目前,借助于長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院相關(guān)設(shè)備已開展了“DCP對 PP/POE流動性能的影響”、“廢舊料HIPS的增韌增強”、“聚丙烯汽車保險杠廢舊料的去漆處理及力學(xué)性能測試”等實驗項目。

實驗室購置了恒溫磁力攪拌器、電動攪拌器和恒溫水浴鍋等改善水溶性的高分子材料性能的設(shè)備。目前,正在開展“改性聚天冬氨酸的制備與阻垢性能的研究”、“改性聚天冬氨酸在油田助劑中的應(yīng)用研究”、“改性聚天冬氨酸的緩蝕性能研究”等創(chuàng)新實驗,這些項目可直接為石油工業(yè)服務(wù)。其中,“改性聚天冬氨酸與腐植酸復(fù)配的緩蝕性能研究”已成為國家級創(chuàng)新實驗項目。

高分子材料改性實驗,一方面,有助于學(xué)生了解不同功能塑料的性能,通過擠出機塑化,提高功能塑料的性能,利用注塑機注塑出樣條,測試材料的拉伸性能和沖擊性能,熟悉塑料的加工性能;另一方面,有助于學(xué)生了解高分子材料在石油工業(yè)中的應(yīng)用情況,讓學(xué)生在實驗中鍛煉動手能力和實踐能力。

三、實驗效果評價及改進措施

近幾年來,長江大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)圍繞“五個結(jié)合”的指導(dǎo)思想,貫徹“三新技術(shù)”,結(jié)合專業(yè)課程設(shè)計、創(chuàng)新實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等實踐教學(xué)環(huán)節(jié),全面開展創(chuàng)新實驗,取得了較好的效果,共獲得國家級一等獎1項、省級一等獎5項、二等獎10項、三等獎2項。通過創(chuàng)新實驗,學(xué)生分析問題、解決實際問題的綜合能力得到顯著提高,創(chuàng)新能力有了明顯增強。但是,在具體實施過程中,還存在著一些矛盾和問題,如實驗設(shè)備有限與學(xué)生人數(shù)較多的矛盾,指導(dǎo)教師人數(shù)較少與學(xué)生的需求較大的矛盾,實驗設(shè)備相對落后與加工技術(shù)不斷進步的矛盾等。

針對創(chuàng)新實驗中存在的矛盾和問題,筆者認為,可以從以下幾個方面采取措施:一是加強創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)建設(shè),為學(xué)生營造良好的能力培養(yǎng)的空間。二是整合優(yōu)化教學(xué)資源,加強師資力量建設(shè)。三是加強社會實踐活動,培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和組織能力。四是多層次、全方位開展第二課堂活動,積極支持本科生參加來自政府部門、各高校的創(chuàng)新競賽和活動。比如,大學(xué)生機械設(shè)計創(chuàng)新大賽、湖北省大學(xué)生科技成果比賽、湖北省挑戰(zhàn)杯大學(xué)生比賽,等等。在學(xué)院搭建創(chuàng)新平臺,計算機三維實體模型設(shè)計大賽已經(jīng)初具規(guī)模。每年定期舉辦專業(yè)類學(xué)術(shù)論文報告會、機械設(shè)計大賽、三維造型大賽。

[1]楊雄,鄢仁生.利用真空擴散焊接技術(shù)開展焊接工程創(chuàng)新性實驗教學(xué)[J].長江大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2008(5).

[2]劉戰(zhàn)英,張貴杰,張榮華.材料成型與控制工程專業(yè)精品課的建設(shè)[J].河北理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2008(4).

TG484

A

1673-1395(2011)03-0159-02

2011-02-10

湖北省教育廳教研項目(20050283)

張錦洲(1976—),男,重慶人,講師,碩士,主要從事材料加工工程研究。

責(zé)任編輯 葉利榮 E-mail:yelirong@126.com