面向装备制造业创建应用型材料成型及控制工程专业＊

2022-11-21沈丽丽

模具制造 2022年2期

赵伟，沈丽丽

（福州大学至诚学院，福建福州 350108）

1 引言

2010年，为缓解福建省制造业领域成型专业人才紧缺，加快工业结构的调整与优化，促进国民经济的繁荣和海峡西岸经济区的建设，福州大学至诚学院增设了以培养应用型人才为目标的工科专业-材料成型及控制工程专业。材料成型及控制工程专业是机械工程与材料科学的交叉学科，是国民经济发展的支柱产业，是制造业的核心专业，是先进制造业和智能制造技术的主要专业。旨在培养综合素质和创新能力较高，具有较广的材料科学理论基础、材料成型加工及其控制、模具设计制造及焊接等专业知识，能在机械制造业、汽车及船舶制造业、金属及高分子材料加工业等领域从事与材料成型、模具设计与制造、焊接等相关的生产过程控制、经营管理、工艺与设备设计、技术开发及科研的应用型高级工程技术人才[1～2]。

2 对接产业及存在问题

材料成型及控制工程专业对接福建省急需大力发展的装备制造业。装备制造业是福建省着力培育发展的三大主导产业之一，高端装备制造同时是我省七大战略新兴产业之一。《福建省实施<中国制造2025>行动计划》明确了高档数控机床和机器人产业、节能与新能源汽车、海洋工程装备及高端高技术船舶、先进轨道交通装备系统、航空工业、特色农业机械等领域的主攻方向。材料成型及控制工程专业对应装备制造业中的关键零部件成型制造工艺，大型、精密模具，锻压、焊接等基础工艺设计与实施，产品或零部件质量控制，对高端装备的产品质量、使用性能、产品竞争力起着至关重要的作用。

模具是装备制造业的基础，被誉为“工业之母”。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的[3]。汽车零部件的95%、家电零部件的90%、IT等消费电子、电器、包装品等诸多产业当中的80%的零部件都是由模具孕育出来的。模具制造水平的高低，己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[4]。

近年来，随着计算机技术的高速发展，将CAD/CAE/CAM技术运用于模具设计与制造，不仅能缩短产品开发周期、降低生产成本，而且能很直观的量化成形过程，发现成形中的缺陷，进而对工艺、模具和坯料进行修改，从而得到尺寸精度高，力学性能好的零件[5]。从某种程度讲，装备制造业的快速发展很大程度要归因于三维CAD/CAE/CAM技术在材料成型领域的运用。

福建省模具行业普遍存在的问题主要有：企业规模主要以中小企业为主，模具设计主要依靠经验设计，模具制造实现CAD/CAE/CAM等数字化、智能化技术的企业相对较少；数字化模具设计与制造应用型技术人才相对匮乏，而高校的培养模式和理念相对落后，无法满足现代化模具制造的需求。为克服上述不足，福建省经贸委在《关于支持我省模具行业发展的若干措施》中提出重点支持福州青口东台工业区和厦门集美建设模具集聚示范区，且明确指出进入集聚示范区的模具生产企业要实现全三维CAD/CAE/CAM设计生产技术，表明我省模具行业实现模具制造实现CAD/CAE/CAM等数字化、智能化技术的急切性。

3 建设目标

（1）转变教育理念、优化课程体系，引入先进教学方法、加强校企合作。

以福建省装备制造业的发展对人才的需求为导向，整合校内资源，转变教育理念，弱化传统以理论为主的教学方式，以项目驱动为学习机制，以实践教学引导理论学习，将工程实践教育贯穿到应用型人才培养全过程；开展多元化教学模式，在传统的教学方法中引入优质的教学方式，如引入翻转课堂、开设慕课学习等[6～7]，提高学生学习的主动性、积极性；加强校企联合培养的运行机制，逐步引入企业杰出人才和优质资源，结合实际项目和真实案例开展工程教学，使教学更加贴合实际运用。吸引我省模具制造业等来校共建教学与实训平台，力争形成高效产学研合作运营体制。

（2）紧抓基础建设，完善实验设施，改善实验条件。

进一步完善材料成型及控制工程专业实验平台建设，开展实验教学与实验方法创新、实验设备创新、实验管理模式创新研究工作。重点建设有限元数值模拟实验平台、数字化模具设计实验平台、金属成形实训平台，为我省装备制造业全面实现数字化、智能化设计与制造提供应用型人才[8]。

（3）加强学科竞赛，鼓励考取职业证书，提升竞争力。

积极组织学生参加学科竞赛，如全国模具设计与制造技术技能大赛、机械创新大赛、大学生工程训练大赛等等，以赛促学，充分调动学生的主观能动性，培养学生的创新精神。鼓励学生考取专业相关职业资格证书，如CAD职业资格证书，模具设计职业资格证书等等，提升学生的竞争力。

4 建设任务

4.1 培养模式改革

为满足我省模具制造业对应用型人才的需求，加快我省装备制造业的发展，以社会需求为导向，结合专业自身特点，弱化传统以理论为主的培养模式，加大工程实践在培养计划中的比例，以实践教学引导理论学习，将工程实践教育贯穿到应用型人才培养全过程。针对传统的以教师为主体的教学方式所存在的问题，采用成果导向的培养模式，以学生为主体进行教育，即将教师从传统认知的指导者转变为引导者，将学生被动学习转变成主动学习，提供学生发展创造与自我表现的充分机会，引导学生开发潜能[6]。不断探索新的培养模式和教学方法，让学生积极主动的参与到应用型人才教育的各环节，促进教学质量的提高，为促进应用型大学建设，培养学生创新能力做出积极的推动作用。

4.2 课程体系重构

根据《中国制造2025》以及《关于支持我省模具行业发展的若干措施》中提出的对应用型人才的需求，结合我省模具制造业在实现模具CAD/CAE/CAM等数字化、智能化技术的不足，探索材料成型及控制工程专业应用型人才课程体系。着力发展塑性成形及模具设计和焊接成形两个模块方向，其中重点建设塑性成形及模具设计方向，培养学生数字化模具设计的能力。

应用型人才的培养，在于克服传统教育以理论为主的教学方法，加大实践教学在人才培养中的比例，增加突出实践能力的课程。课程体系重构主要按以下原则进行：减少过于理论化的课程，对其中某些相关的知识在其他课程中查漏补缺；增加有限元数值模拟方面课程，培养学生模具CAD/CAE的能力；增加实践教学课程在培养模式中的比例，培养学生工程实践能力；开展校企合作真实案例教学，让学生了解行业发展前沿。根据以上应用型人才培养课程体系重构的原则，设计如下课程体系：

（1）专业核心课程。

材料成型及控制工程专业隶属于机械类目录下的材料专业，兼具机械学科与材料学科的特点，具有明显的学科交叉性质。专业核心课程应包括：机械制图、机械原理、机械设计、电工学、机械制造技术基础、材料力学性能和材料分析方法等。以及机械工程实践、电器工程实践、机械设计课程设计、认识实习、毕业实习、毕业设计（论文）、创新设计、科研/科技实践等实践课程。

（2）专业方向课程。

塑性成形及模具设计方向包括：塑性成形原理、冲压工艺及模具设计、塑料成型模具设计、模具CAD/CAE、锻造工艺及模具设计、模具制造工艺学、塑性成形设备。以及材料成型课程设计（冲压模具设计）、塑性成形及模具设计综合实验等实践课程。

4.3 实践教学条件建设

按照应用型大学办学定位，结合我省装备制造业对专业应用型人才的需求，构建以培养学生工程实践能力和创新创业能力为主的实践基地。

（1）完善材料成型及控制工程实验平台建设。

材料成型及控制工程实验平台建设已初具规模，已建成塑性加工成型实验室、模具拆装实验室、材料力学性能及组织结构测定实验室等。后续将不断完善实验平台的建设，努力培养学生发现问题、分析问题以及解决问题的能力，且具有较强的工程实践能力。

（2）建立CAD/CAE/CAM虚拟实习实训平台。

针对我省模具设计水平相对落后，整合现有的软件资源，逐步建立系统的CAD、CAE、CAM应用技术实习实训平台，包含虚拟仿真实验室、数字化模具设计实验室和模具加工制造实验室。虚拟仿真实验室（CAE）包含冲压模具成形过程仿真、锻造模具成形过程仿真、塑料成形过程仿真。数字化模具设计与制造实验室（CAD/CAM）包括冲压模具、锻造模具、塑料模具的虚拟设计与虚拟制造。模具加工制造实验室包括模具的制造与加工、模具试模等，该实验平台也可作为学生进行学科竞赛提供基地和加工设备，如全国模具设计与制造技术技能大赛、机械创新大赛、大学生工程训练大赛等等。

（3）与校外企业合作，建立校外实习基地。

加强与现有企业合作的基础上，逐步增加一批有代表性的企业作为企业实践基地，进行创新实践、生产实习、毕业设计等等。让学生更多地接触企业的生产条件，了解行业的现状，帮助学生更明确在校学习的重点和方向，毕业后更好地融入企业[9]。未来，将不断与企业深度融合，与企业合作协同育人，创建新型的校外实训基地，与企业全方位、实质性合作。

4.4 师资队伍建设

加强教师队伍建设，提高教师自身实践教学能力和科研能力是应用型大学培养社会急需的应用型人才的必要条件。拟建设一支以学科带头人、主讲教师为主体的实践教学团队。

（1）鼓励现有教师进行培训、交流和深造。

建立教师培训、交流和深造的常规机制，鼓励现有教师积极开展在职培养、到企业挂职培训、开展学术交流等，提高教师自身的学术水平以及实践教学能力，形成一支了解社会需求、教学经验丰富、热爱教学工作的高水平专兼结合的优秀教学团队。

（2）校企合作，共同育人。

合理聘请企业经验丰富的工程师为兼职教师，来校进行实践教学，并安排自有教师与企业教师进行交流合作，促进教学团队综合素质和工程教育能力的提高，通过校际、校企间的深度合作，打造一支高水平的“双师型”教学团队，进而更好的为培养应用型人才服务。对企业来校教学的导师，可采用集中授课的模式开展教学。

4.5 质量保障体系建设

探索构建与服务产业特色专业建设相适应的教育教学质量保障体系，成立以专业负责人为中心的质量监督体系。由专业负责人结合行业需求，组织制定专业建设发展规划与培养模式等，并组织实施和检查执行情况；成立质量监督督导小组，由质量监督督导小组组织督促和完善教学质量保障与监控体系，促进实践教学质量的提高；跟踪部分毕业生的社会表现，对其定期回访，根据毕业生反馈结果及时调整建设计划，完善培养方案。