基于铸造实验室开放平台的应用型人才培养探索

2020-08-01

铸造设备与工艺 2020年3期

（太原科技大学晋城校区，山西晋城 048011）

晋城市古为冶炼之都，目前是山西省中高档铸件产业基地；在此背景下，材料成型及控制工程专业(铸造方向)建立，且在发展中一直秉承根植科大、立足晋城、服务全省、辐射中原的办学理念；结合当前区域内产业集群与规划，重点布局智能制造、资源能源和智慧应用学科集群。

因此，专业的人才培养和专业建设等也提升了一个新高度，铸造实验室开放平台建设随着本科应用型人才的培养目标、教学定位的不同发生了变革。借鉴我校老牌铸造实验室、轧制中心的发展和多年的本科人才培养实践和校企合作经验，探索实施以铸造铸造业，培养应用型创新人才的新模式，有效解决铸造方向大部分实验课题具有高危、高成本、高消耗[2-3]，设备利用率低，严重制约实验教学效果[3-6]等缺点。

随着课程思政教学模式创新有效激发了新工科背景下[7-9]应用型人才培养的创新机制，让实验课程的改革面临更多的机遇和挑战，因此基于铸造实验室开放平台的应用型人才培养探索具有重要意义。在新工科背景、课程思政教学契合下，分别从铸造实验室的现状、实验室开放平台的构建以及怎样进行制度保障等方面进行阐述其创新培养模式，这将为应用创新型人才的培养及地方服务实现有益的探索和实践。

1 铸造实验室核心作用及现状

目前铸造实验室在材料成型及控制工程专业的人才培养中，其核心作用是辅助学生掌握专业领域的基础知识和专业知识，提升学生解决复杂工程技术问题的能力；主要承担本科课程铸件形成理论、铸造合金及其熔炼、铸造工艺学、铸造凝固CAE、铸造测试技术等专业课程的教学实验实践任务。

校区铸造实验室筹建较晚，但是借助于主校教学实践经验，校区实验室在相关教职人员的指导下快速筹建，已开设专业相关课程实验课程；目前各类铸造所需设备和工具已具备满足本科生课程实验的需求，铸造实验室在构建开放平台之前，各课程实验之间不具备系统性，课程安排没有达到承前启后的作用。

目前由于受到办学条件的制约，在创新意识、创新思维等方面现状如下：

①现行教学大纲和培养方案不能满足学生独立自主实践创新的要求；

②产教融合、校企合作、协同培养模式改革中，激励机制的缺失，降低了教师和学生的热情；

③产学研[1]过程缺乏统一组织管理，不利于大多数学生创新实践能力的培养。

应用型人才培养对本专业核心能力要求较高，针对材料成型及控制工程专业应用型人才的培养，其综合素养包括：

1)工程知识：系统地掌握专业领域宽广的基础理论和基本知识，对材料成型与控制工程领域及研究前沿最新的发展动态有所了解。

2)问题分析：具有综合运用所学理论知识及技术从事与本专业有关的产品和工艺研究设计、开发和生产组织与管理能力及解决复杂工程技术问题能力，此外，还应具备创新设计能力。

3)设计/开发解决方案：能够设计或者开发针对复杂工程问题的解决方案，比如满足特定需求的系统、单元或工艺流程，能够在设计环节中体现创新意识，考虑可持续发展等因素。

4)工程应用与研究：能够用科学方法对实际复杂工程问题进行深入研究，包括实验设计、数据分析、并通过信息综合研判合理有效的结论。

铸造实验室开放平台的构建可以满足应用型人才培养的综合素养。

2 铸造实验室开放平台构建

从基础知识和专业知识的实验实践课程来分析，由于铸造类的实验合金种类和规格多样、耗材消耗大，实验过程中具有污染性等特点[10]；而且大部分实验具有高危险性，能耗高，实验总体成本很高。以铸件成型技术课程实验为例，一次实验需要660°C～700°C 熔融铝及铝合金，实验过程中如果操作不当就有可能发生危险事故。所以开放平台的构建以CAE 为核心，高温铸造实验都要经过CAE 数值模拟，可以有效降低危险事故的发生率，因此CAD/CAE/CAM 社团平台应运而生，可实现整个CAE 数值模拟的流程。

构建开放平台是培养学生创新能力和综合能力的基础，具体内容有探索新的实验教学模式和教学方法，实验课程考核体系改革，探索和实践产教融合、校企合作协同培养模式。其以应用型创新人才及综合能力的培养为主线，根据校区新工科背景下的应用型创新人才的培养目标和学科竞赛以及科技创新活动的需求，以及实验课程思政教学改革的推进，以新的专业培养目标和方案为定位，新型应用型人才铸造实验室开放平台的思路构建如图1所示。

图1 创新应用型人才培养平台构架

2.1 铸造实验室开放平台构架

根据专业应用型创新人才培养方案，建立如图2 所示的综合实验体系架构网络。在图中，综合实验体系架构以铸造CAE 虚拟仿真实验和铸造工艺学实验为核心，铸造测试技术实验为支撑，隶属铸造实验室开放平台的核心架构，重点培养应用型人才的综合素养。铸造CAE 虚拟仿真实验室作为开放平台的核心，起到关键作用，整个关系网络实验支撑整个产学研实现过程。这样在满足课程教学的同时，也为学生创新实践提供有力保障，实现各课程实验之间的系统性，实验课程考核体系也随之多样性，可以满足应用型人才培养对本专业核心能力要求。

图2 各学科综合实验网络

2.2 构筑综合基础平台

铸造实验室开放平台需要专业培养方案的重新修订，将学科竞赛和课程实验思政、产教融合、校企合作、协同培养模式等纳入培养方案，大力鼓励学生开展课外创新实践活动；以学生社团的模式，构筑综合基础平台，以达到学生独立自主进行实践创新活动的要求。

其具体实施方案为：所有课外实践创新活动以社团的形式组织，其主要对象为各年级的学生，教师为创新活动的导师，活动内容以解决校企在运行中遇到的实际问题为主，学科竞赛为辅展开创新实践，如果创新方案可行，企业导师将进行试产，通过试产来决定企业是否采纳。在整个过程中产教始终贯穿在其中，实现以学生为主，企业来出题和考核，从而实现产教融合和协同培养，同时学科竞赛在新的培养方案中也将纳入创新学分考核体系。

2.3 组建CAD/CAE/CAM 专业社团平台

根据专业特点和学生科技创新活动的需求和引领，以社团的方式开设CAD/CAE/CAM 专业社团平台，下设各兴趣小组，例如机构机器人、虚拟仿真技术兴趣小组等。

社团主要为创新实践活动提供平台，新入成员在平台中先学习CAD/CAM/CAE 软件，打好基础之后分配导师，在导师指导下展开实践活动；同时也可进入团队实习，实习期满组队，在导师和企业导师指导下开展创新实践活动。

通过组建专业社团的模式，开拓学生课余时间实践活动，在此基础上柔和课程实验思政模式，充分调动师生主体的主观能动性，激发师生的创新实践热情，提升创新实践意识和能力。

2.4 产教融合、校企合作协同培养模式实践

以培养应用型人才为导向，对产教融合、校企合作、协同培养模式进行实践和改革。目前校区与晋城市多家铸造企业签订校企合作协议并建立长期合作机制，共建智能铸造产业技术创新联盟。创新联盟可以有利保障学生以为企业解决实际问题为导向的创新实践活动，包括聘请有经验的高级技工人才为导师，学生进入企业车间实践等等，以及创新实践成果的转化。这些模式将通过培养和提高学生的创新意识和能力、促进企业合作，促进知识产权和成果转化，探索教学与实践相结合的模式，让课堂进入到企业中，形成了应用型创新人才的新培养模式。

3 铸造实验室开放平台的制度保障

为保障铸造实验室开放平台的健康有序发展，校企合作协同模式的顺利开展，在原有的制度基础上，经过校区多轮的“改革创新、奋发有为”大讨论，为了上述平台平稳有序地运行，充分发挥创新实践作用，通过不断改革创新，校区正在逐步完善材料成型与控制工程专业学生课外创新实践活动的运行与保障机制。根据我校区创新型应用人才培养导向和定位，建立如图4 所示的基于铸造实验室开放平台的创新应用型人才培养平台的运行和保障机制。

3.1 开放平台条件保障

3.1.1 建设高素质师资队伍混搭模式

铸造实验室开放平台至关重要的一点是高素质师资队伍[10]的建设。首先高素质师资队伍应具备过硬的品德素质、优秀的专业技术素质、具备创新思维以及具有较高业务水平和一定管理能力。人才的培养是基石，教师力量的优化，实验教学与理论教学师资队伍共享共建，最终目标仍是建立一支教学与实践相结合的高素质师资队伍。校区通过引进高层次人才充实教师队伍，同时加强对现有教师人才的培养向高素质师资队伍迈进。其中也包括合作校企中高级技工人才以及有实践经验、职业技能丰富的工程师，学生创新活动的导师由我校教师和企业高级技工和工程师组成，共同构建混搭模式。

图3 开放平台的运行保障机制

3.1.2 优化培养方案的探索

校区经过多轮的“改革创新、奋发有为”大讨论，在新工科背景下，积极进行大学生课外实践创新活动培养方案的探索。具体实行方案为：由学校和企业共同确定人才培养方案和培养目标，实行层次化和模块化的实验课程考核评价体系，并将创新实践活动纳入其中。目前现有的培养方案在实行过程中，作为开放平台的条件保障，通过要建立相应的机制，在实践中不断完善和优化实践创新培养方案。

3.2 开放平台管理制度的建设

铸造实验室开放平台管理制度的建设，宗旨是创新和完善铸造实验开放平台创新实践教学管理运行机制，形成可行完善的实践平台质量评价体系。首先成立创新应用型人才培养领导小组，该小组直接由分管校区工作的副校长任组长，在实行政策等方面实现最根本的保障。其次，领导小组审议各项制度，例如实验室开放平台管理规定等。在组织构建方面，设立导师负责高年级有经验的学生辅导制度，学生的创新创业项目经过初评，分配导师，由导师负责带队。

3.3 组织保障

组织保障机制的管理实行学院和教研室两级管理机制，学院通过组建领导小组来负责制定管理办法和实践创新活动实施的各项规章制度，教研室负责协调管理，逐步实现规范化管理。在实施过程中可以聘请双创导师来督导平台的有序运转。学校为保障开放平台的有序运行，具体是由导师负责、高年级经验丰富学生辅导制的保障体系，负责本专业各年级学科竞赛、课外创新实践活动及产学研联合培养的创新创业项目的规划、申报、指导、监督，由高质量师资对学生各类实践活动进行组织、宣导，为大学生创新实践活动提供有力的组织保障。