“金属成形模拟技术”校企合作课程建设与实践
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作者:陈锟 吴蓁 周冰 王晓瑞
摘 要 “金属成形模拟技术”是材料科学与工程专业（金属压力加工技术方向）的四年级本科生必修的专业课程，该课程是一门实践性很强的课程，通常还需要一定的工程实践经验。本文结合该课程自身的教学特点，对“金属成形模拟技术”课程实施校企合作建设与实践，具体包括教学内容建设、教学方法与手段革新、教师队伍建设等方面，旨在加强模拟技术理论与实践的有机融合，提升学生的专业技能、实践能力和整体素质，探索具有自身特色的工程教育新模式。
关键词 模拟技术 校企合作 课程建设与实践 工程教育
中图分类号：G642 文献标识码：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
“金屬成形模拟技术”是材料科学与工程专业（金属压力加工技术方向）的四年级本科生在学习了专业必修课程“计算机在材料科学中的应用”的基础上，开设的专业必修课程，该课程是一门基于计算机技术发展起来的、具有很强的专业综合性的课程。[1]其主要目的是为了介绍现代计算机模拟和仿真技术在材料加工中的应用，使学生掌握材料成形模拟与仿真的基础知识及基本原理，培养学生应用模拟技术分析、解决工程实际问题的能力。所以，材料成形模拟技术是一门实践性比较强的课程，并且还要求具有一定的工程实践经验。但是由于学生的工程实践知识薄弱，如何将模拟技术的理论与实践实现有机融合，以及工程实践中如何应用模拟技术分析材料成形过程的关键技术问题等方面的教学内容就尤为重要。因此，围绕应用型人才培养目标，对“金属成形模拟技术”课程实施校企合作建设，以实际工程为背景，以工程技术为主线，改革课程体系与教学形式，加强模拟技术理论与实践的有机融合，探索具有自身特色的工程教育新模式，为其他专业课程实施校企合作积累经验。[2-4]
1 课程目标
围绕应用型人才培养目标，重点介绍现代计算机模拟和仿真技术在材料加工中的应用，体现计算机模拟技术所解决的最新成果和最新动向，紧密结合工程实践，提高学生应用模拟软件实现产品成形工艺分析的基本技能，以科学的思维方式和先进的手段解决实际生产中的具体问题。
2 课程建设实践
2.1 教学内容建设
以实际工程为背景，将学生缺乏的工程实践知识按照所研究物理场场变量的不同分为一系列工程实际应用案例，并将其引入到理论教学及实验教学中，强化模拟技术理论与实践的有机融合，形成特色，为其他专业课程实施校企合作积累经验。例如，开设了“电渣锭内部孔洞缺陷闭合过程的数值模拟”综合性实验，要求学生自行设计电渣锭内部孔洞缺陷闭合过程的模拟方案，利用计算机模拟软件建立符合实际的三维有限元模型，通过对电渣锭锻造成形过程的数值模拟，以动画、图片的形式给出孔洞缺陷的闭合过程，得出孔洞缺陷的闭合规律，培养学生应用模拟技术分析、解决工程实际问题以及进行材料成形工艺设计及开发的能力，激发学生掌握技术的兴趣和意愿。图1所示为某电渣锭中心处圆柱形孔洞缺陷的闭合过程。由此实现了根据企业实际需求，以真实项目任务为依据，选取并整合教学内容，达到理论与实践一体化。同时，通过企业教师的言传身教影响学生，使学生明确作为企业服务社会、改变生活的使命，同时建立和企业共同成长的价值理念，提升行业使命感。 2.2 教学方法与手段革新
在教学过程中，根据课程内容和学生特点，依托企业教师的工程实践经验，依托任课教师的科研最新成果，设计模拟技术工程应用实例方面的学生自助式实验和教学互动科研专题实验，分别对应不同的层次要求。自助式实验为验证型实验，学生通过一系列典型的成形工艺问题的案例来学习计算机模拟软件，对于与实验有偏差的模拟结果，鼓励学生主动找出产生误差的原因，由此形成上机实验报告，课内在线提交，在线考核;科研专题实验为综合型实验，学生在教师的指导下进行文献阅读和方案设计，对材料成形工艺过程进行计算机数值模拟，完成后以专题型团队作业的形式提交，综合考核学生对基础知识掌握情况，对模拟技术应用情况，自学、阅读、思考以及分析和解决工程实际问题的能力，增强教与学的效果。
进一步更新教育观念，充分合理而有效地运用现代教育技术和虚拟现实技术，将多媒体机房引进理论课堂教学，探索结合计算机虚拟实验的先进教学方法。运用新媒体技术将课程内容有关的各种类型的信息呈现在学生面前，[5]并实现网络平台资源共享，为学生提供自我思考，自我动手的一种教学形式，尤其是授课内容中的重点、难点以及理解起来吃力的内容，学生可实时进行虚拟实验，通过数值可视化的手法深刻理解各种材料加工过程的内在本质，建立起专业理论知识与工程实践衔接的桥梁，挖掘创新潜力。
此外，尝试采用课堂教学与生产现场教学共同进行的教学模式。企业教师将与我校教师技术合作开发项目，高强钢残余应力分布的测量及数值模拟分析，以专题的形式串讲于教学中，分别从现场实测与数值模拟分析两个方面进行系统的阐述。阐述现场实测的教学内容时，组织学生到现场参观学习，进行现场实例教学，使学生了解计算机模拟作为一种先进的模拟方法对于解决生产实际问题所起到的重要作用，明确方法创新在实践创新中的重要地位。
2.3 教师队伍建设
本课程的教学团队成员主要由在教学第一线承担教学主要任务的中坚力量组成，具有高水平教授参与教学与课程建设，任课教师都是活跃于一线的科研人员与工程技术人员。以校企合作课程建设为契机，基于“强强联合”的理念，加强专兼职教师的融合，充分发挥专任教师理论研究的优势，以及企业教师工程实践与工程设计的优势，逐步建立起一支实力较强理论教学与实践教学密切配合的专兼职教师队伍，提高“金属成形模拟技术”教学团队的整体水平。
3 结束语
“金属成形模拟技术”是一门专业综合性和实践性较强的课程，通常还需要一定的工程实践经验，教学过程中实施校企合作，有利于改革学校的课程体系与教学形式，强化应用型人才培养特色，提高教学水平和人才培养质量，在此基础上，着力提高学生的专业技能、实践能力和整体素质，培养造就一大批适应行业企业人才需求、创新能力强的一线应用型工程师。
基金项目：校企合作课程建设项目（3911XQ180021）;教师教学能力建设计划（39110N183015）;上海市教委本科重点课程建设项目 （39110M181021）;上海建筑防水材料工程技术研究中心（18DZ2253200）
参考文献
[1] 高恩志，王杰.“航空材料先进热加工技术”课程教学改革与实践[J].教育进展，2018.8（2）：94-99.
[2] 徐伟，谢启，徐惠钢.柔性测试技术校企合作课程建设与实践[J].中国教育技术装备，2016（22）：152-154.
[3] 吴艳云，常传斌，张东民等.“能力导向型”校企合作课程建设实施与思考——以模具制造工艺学课程为例[J].大學教育，2018（4）：161-163.
[4] 黄风立，鹿业波，战昕等.地方应用型本科院校机械专业的校企合作课程建设与实施[J].教育教学论坛，2018（44）：22-23.
[5] 陈锟，刘克家，施宇涛等.“计算机在材料科学中的应用”课程改革与实践[J].广州化工，2019.47（1）：103-104.
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