“金屬成形模擬技術”校企合作課程建設與實踐

陳錕 吳蓁 周冰 王曉瑞

摘 要 “金屬成形模擬技術”是材料科學與工程專業（金屬壓力加工技術方向）的四年級本科生必修的專業課程，該課程是一門實踐性很強的課程，通常還需要一定的工程實踐經驗。本文結合該課程自身的教學特點，對“金屬成形模擬技術”課程實施校企合作建設與實踐，具體包括教學內容建設、教學方法與手段革新、教師隊伍建設等方面，旨在加強模擬技術理論與實踐的有機融合，提升學生的專業技能、實踐能力和整體素質，探索具有自身特色的工程教育新模式。

關鍵詞 模擬技術 校企合作 課程建設與實踐 工程教育

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2020.01.029

The Construction and Practice of School Enterprise Cooperation

Course in Metal Forming Simulation Technology

CHEN Kun， WU Zhen， ZHOU Bin， WANG Xiaorui

（School of Material Science and Engineering， Shanghai Institute of Technology， Shanghai 201418）

Abstract "Metal Forming Simulation Technology" is a compulsory course for material science and engineering （metal processing technology） undergraduates， which features strong practicality， and which usually needs some engineering experience. Combining these teaching characteristics of the course， the construction and practice of school enterprise cooperation were carried out in the aspects of teaching content， teaching means， teaching method and teaching team in this paper. The purpose is to strengthen the organic integration of simulation theory and practice， to promote students professional skills， practical ability， and overall quality， and to research on a new mode of engineering education with self features.

Keywords simulation technology; school enterprise cooperation; the construction and practice of course; engineering education

“金屬成形模擬技術”是材料科學與工程專業（金屬壓力加工技術方向）的四年級本科生在學習了專業必修課程“計算機在材料科學中的應用”的基礎上，開設的專業必修課程，該課程是一門基于計算機技術發展起來的、具有很強的專業綜合性的課程。[1]其主要目的是為了介紹現代計算機模擬和仿真技術在材料加工中的應用，使學生掌握材料成形模擬與仿真的基礎知識及基本原理，培養學生應用模擬技術分析、解決工程實際問題的能力。所以，材料成形模擬技術是一門實踐性比較強的課程，并且還要求具有一定的工程實踐經驗。但是由于學生的工程實踐知識薄弱，如何將模擬技術的理論與實踐實現有機融合，以及工程實踐中如何應用模擬技術分析材料成形過程的關鍵技術問題等方面的教學內容就尤為重要。因此，圍繞應用型人才培養目標，對“金屬成形模擬技術”課程實施校企合作建設，以實際工程為背景，以工程技術為主線，改革課程體系與教學形式，加強模擬技術理論與實踐的有機融合，探索具有自身特色的工程教育新模式，為其他專業課程實施校企合作積累經驗。[2-4]

1 課程目標

圍繞應用型人才培養目標，重點介紹現代計算機模擬和仿真技術在材料加工中的應用，體現計算機模擬技術所解決的最新成果和最新動向，緊密結合工程實踐，提高學生應用模擬軟件實現產品成形工藝分析的基本技能，以科學的思維方式和先進的手段解決實際生產中的具體問題。

2 課程建設實踐

2.1 教學內容建設

以實際工程為背景，將學生缺乏的工程實踐知識按照所研究物理場場變量的不同分為一系列工程實際應用案例，并將其引入到理論教學及實驗教學中，強化模擬技術理論與實踐的有機融合，形成特色，為其他專業課程實施校企合作積累經驗。例如，開設了“電渣錠內部孔洞缺陷閉合過程的數值模擬”綜合性實驗，要求學生自行設計電渣錠內部孔洞缺陷閉合過程的模擬方案，利用計算機模擬軟件建立符合實際的三維有限元模型，通過對電渣錠鍛造成形過程的數值模擬，以動畫、圖片的形式給出孔洞缺陷的閉合過程，得出孔洞缺陷的閉合規律，培養學生應用模擬技術分析、解決工程實際問題以及進行材料成形工藝設計及開發的能力，激發學生掌握技術的興趣和意愿。圖1所示為某電渣錠中心處圓柱形孔洞缺陷的閉合過程。由此實現了根據企業實際需求，以真實項目任務為依據，選取并整合教學內容，達到理論與實踐一體化。同時，通過企業教師的言傳身教影響學生，使學生明確作為企業服務社會、改變生活的使命，同時建立和企業共同成長的價值理念，提升行業使命感。

2.2 教學方法與手段革新

在教學過程中，根據課程內容和學生特點，依托企業教師的工程實踐經驗，依托任課教師的科研最新成果，設計模擬技術工程應用實例方面的學生自助式實驗和教學互動科研專題實驗，分別對應不同的層次要求。自助式實驗為驗證型實驗，學生通過一系列典型的成形工藝問題的案例來學習計算機模擬軟件，對于與實驗有偏差的模擬結果，鼓勵學生主動找出產生誤差的原因，由此形成上機實驗報告，課內在線提交，在線考核;科研專題實驗為綜合型實驗，學生在教師的指導下進行文獻閱讀和方案設計，對材料成形工藝過程進行計算機數值模擬，完成后以專題型團隊作業的形式提交，綜合考核學生對基礎知識掌握情況，對模擬技術應用情況，自學、閱讀、思考以及分析和解決工程實際問題的能力，增強教與學的效果。

進一步更新教育觀念，充分合理而有效地運用現代教育技術和虛擬現實技術，將多媒體機房引進理論課堂教學，探索結合計算機虛擬實驗的先進教學方法。運用新媒體技術將課程內容有關的各種類型的信息呈現在學生面前，[5]并實現網絡平臺資源共享，為學生提供自我思考，自我動手的一種教學形式，尤其是授課內容中的重點、難點以及理解起來吃力的內容，學生可實時進行虛擬實驗，通過數值可視化的手法深刻理解各種材料加工過程的內在本質，建立起專業理論知識與工程實踐銜接的橋梁，挖掘創新潛力。

此外，嘗試采用課堂教學與生產現場教學共同進行的教學模式。企業教師將與我校教師技術合作開發項目，高強鋼殘余應力分布的測量及數值模擬分析，以專題的形式串講于教學中，分別從現場實測與數值模擬分析兩個方面進行系統的闡述。闡述現場實測的教學內容時，組織學生到現場參觀學習，進行現場實例教學，使學生了解計算機模擬作為一種先進的模擬方法對于解決生產實際問題所起到的重要作用，明確方法創新在實踐創新中的重要地位。

2.3 教師隊伍建設

本課程的教學團隊成員主要由在教學第一線承擔教學主要任務的中堅力量組成，具有高水平教授參與教學與課程建設，任課教師都是活躍于一線的科研人員與工程技術人員。以校企合作課程建設為契機，基于“強強聯合”的理念，加強專兼職教師的融合，充分發揮專任教師理論研究的優勢，以及企業教師工程實踐與工程設計的優勢，逐步建立起一支實力較強理論教學與實踐教學密切配合的專兼職教師隊伍，提高“金屬成形模擬技術”教學團隊的整體水平。

3 結束語

“金屬成形模擬技術”是一門專業綜合性和實踐性較強的課程，通常還需要一定的工程實踐經驗，教學過程中實施校企合作，有利于改革學校的課程體系與教學形式，強化應用型人才培養特色，提高教學水平和人才培養質量，在此基礎上，著力提高學生的專業技能、實踐能力和整體素質，培養造就一大批適應行業企業人才需求、創新能力強的一線應用型工程師。

基金項目：校企合作課程建設項目（3911XQ180021）;教師教學能力建設計劃（39110N183015）;上海市教委本科重點課程建設項目 （39110M181021）;上海建筑防水材料工程技術研究中心（18DZ2253200）

參考文獻

[1] 高恩志，王杰.“航空材料先進熱加工技術”課程教學改革與實踐[J].教育進展，2018.8（2）：94-99.

[2] 徐偉，謝啟，徐惠鋼.柔性測試技術校企合作課程建設與實踐[J].中國教育技術裝備，2016（22）：152-154.

[3] 吳艷云，常傳斌，張東民等.“能力導向型”校企合作課程建設實施與思考——以模具制造工藝學課程為例[J].大學教育，2018（4）：161-163.

[4] 黃風立，鹿業波，戰昕等.地方應用型本科院校機械專業的校企合作課程建設與實施[J].教育教學論壇，2018（44）：22-23.

[5] 陳錕，劉克家，施宇濤等.“計算機在材料科學中的應用”課程改革與實踐[J].廣州化工，2019.47（1）：103-104.