面向裝備制造業(yè)創(chuàng)建應(yīng)用型材料成型及控制工程專業(yè)＊

趙 偉，沈麗麗

（福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院，福建福州 350108）

1 引言

2010年，為緩解福建省制造業(yè)領(lǐng)域成型專業(yè)人才緊缺，加快工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的繁榮和海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)，福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院增設(shè)了以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的工科專業(yè)-材料成型及控制工程專業(yè)。材料成型及控制工程專業(yè)是機(jī)械工程與材料科學(xué)的交叉學(xué)科，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，是制造業(yè)的核心專業(yè)，是先進(jìn)制造業(yè)和智能制造技術(shù)的主要專業(yè)。旨在培養(yǎng)綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力較高，具有較廣的材料科學(xué)理論基礎(chǔ)、材料成型加工及其控制、模具設(shè)計(jì)制造及焊接等專業(yè)知識(shí)，能在機(jī)械制造業(yè)、汽車及船舶制造業(yè)、金屬及高分子材料加工業(yè)等領(lǐng)域從事與材料成型、模具設(shè)計(jì)與制造、焊接等相關(guān)的生產(chǎn)過程控制、經(jīng)營(yíng)管理、工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)及科研的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才[1～2]。

2 對(duì)接產(chǎn)業(yè)及存在問題

材料成型及控制工程專業(yè)對(duì)接福建省急需大力發(fā)展的裝備制造業(yè)。裝備制造業(yè)是福建省著力培育發(fā)展的三大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，高端裝備制造同時(shí)是我省七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一?！陡＝ㄊ?shí)施<中國(guó)制造2025>行動(dòng)計(jì)劃》明確了高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)、節(jié)能與新能源汽車、海洋工程裝備及高端高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備系統(tǒng)、航空工業(yè)、特色農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域的主攻方向。材料成型及控制工程專業(yè)對(duì)應(yīng)裝備制造業(yè)中的關(guān)鍵零部件成型制造工藝，大型、精密模具，鍛壓、焊接等基礎(chǔ)工藝設(shè)計(jì)與實(shí)施，產(chǎn)品或零部件質(zhì)量控制，對(duì)高端裝備的產(chǎn)品質(zhì)量、使用性能、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力起著至關(guān)重要的作用。

模具是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)，被譽(yù)為“工業(yè)之母”。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的[3]。汽車零部件的95%、家電零部件的90%、IT等消費(fèi)電子、電器、包裝品等諸多產(chǎn)業(yè)當(dāng)中的80%的零部件都是由模具孕育出來的。模具制造水平的高低，己成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志[4]。

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，將CAD/CAE/CAM技術(shù)運(yùn)用于模具設(shè)計(jì)與制造，不僅能縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本，而且能很直觀的量化成形過程，發(fā)現(xiàn)成形中的缺陷，進(jìn)而對(duì)工藝、模具和坯料進(jìn)行修改，從而得到尺寸精度高，力學(xué)性能好的零件[5]。從某種程度講，裝備制造業(yè)的快速發(fā)展很大程度要?dú)w因于三維CAD/CAE/CAM技術(shù)在材料成型領(lǐng)域的運(yùn)用。

福建省模具行業(yè)普遍存在的問題主要有：企業(yè)規(guī)模主要以中小企業(yè)為主，模具設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，模具制造實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAM等數(shù)字化、智能化技術(shù)的企業(yè)相對(duì)較少；數(shù)字化模具設(shè)計(jì)與制造應(yīng)用型技術(shù)人才相對(duì)匱乏，而高校的培養(yǎng)模式和理念相對(duì)落后，無法滿足現(xiàn)代化模具制造的需求。為克服上述不足，福建省經(jīng)貿(mào)委在《關(guān)于支持我省模具行業(yè)發(fā)展的若干措施》中提出重點(diǎn)支持福州青口東臺(tái)工業(yè)區(qū)和廈門集美建設(shè)模具集聚示范區(qū)，且明確指出進(jìn)入集聚示范區(qū)的模具生產(chǎn)企業(yè)要實(shí)現(xiàn)全三維CAD/CAE/CAM設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)，表明我省模具行業(yè)實(shí)現(xiàn)模具制造實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAM等數(shù)字化、智能化技術(shù)的急切性。

3 建設(shè)目標(biāo)

（1）轉(zhuǎn)變教育理念、優(yōu)化課程體系，引入先進(jìn)教學(xué)方法、加強(qiáng)校企合作。

以福建省裝備制造業(yè)的發(fā)展對(duì)人才的需求為導(dǎo)向，整合校內(nèi)資源，轉(zhuǎn)變教育理念，弱化傳統(tǒng)以理論為主的教學(xué)方式，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為學(xué)習(xí)機(jī)制，以實(shí)踐教學(xué)引導(dǎo)理論學(xué)習(xí)，將工程實(shí)踐教育貫穿到應(yīng)用型人才培養(yǎng)全過程；開展多元化教學(xué)模式，在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中引入優(yōu)質(zhì)的教學(xué)方式，如引入翻轉(zhuǎn)課堂、開設(shè)慕課學(xué)習(xí)等[6～7]，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性；加強(qiáng)校企聯(lián)合培養(yǎng)的運(yùn)行機(jī)制，逐步引入企業(yè)杰出人才和優(yōu)質(zhì)資源，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目和真實(shí)案例開展工程教學(xué)，使教學(xué)更加貼合實(shí)際運(yùn)用。吸引我省模具制造業(yè)等來校共建教學(xué)與實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，力爭(zhēng)形成高效產(chǎn)學(xué)研合作運(yùn)營(yíng)體制。

（2）緊抓基礎(chǔ)建設(shè)，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)施，改善實(shí)驗(yàn)條件。

進(jìn)一步完善材料成型及控制工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)設(shè)備創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)管理模式創(chuàng)新研究工作。重點(diǎn)建設(shè)有限元數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)字化模具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、金屬成形實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，為我省裝備制造業(yè)全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化設(shè)計(jì)與制造提供應(yīng)用型人才[8]。

（3）加強(qiáng)學(xué)科競(jìng)賽，鼓勵(lì)考取職業(yè)證書，提升競(jìng)爭(zhēng)力。

積極組織學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽，如全國(guó)模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)技能大賽、機(jī)械創(chuàng)新大賽、大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽等等，以賽促學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。鼓勵(lì)學(xué)生考取專業(yè)相關(guān)職業(yè)資格證書，如CAD職業(yè)資格證書，模具設(shè)計(jì)職業(yè)資格證書等等，提升學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)力。

4 建設(shè)任務(wù)

4.1 培養(yǎng)模式改革

為滿足我省模具制造業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才的需求，加快我省裝備制造業(yè)的發(fā)展，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，結(jié)合專業(yè)自身特點(diǎn)，弱化傳統(tǒng)以理論為主的培養(yǎng)模式，加大工程實(shí)踐在培養(yǎng)計(jì)劃中的比例，以實(shí)踐教學(xué)引導(dǎo)理論學(xué)習(xí)，將工程實(shí)踐教育貫穿到應(yīng)用型人才培養(yǎng)全過程。針對(duì)傳統(tǒng)的以教師為主體的教學(xué)方式所存在的問題，采用成果導(dǎo)向的培養(yǎng)模式，以學(xué)生為主體進(jìn)行教育，即將教師從傳統(tǒng)認(rèn)知的指導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者，將學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)，提供學(xué)生發(fā)展創(chuàng)造與自我表現(xiàn)的充分機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)潛能[6]。不斷探索新的培養(yǎng)模式和教學(xué)方法，讓學(xué)生積極主動(dòng)的參與到應(yīng)用型人才教育的各環(huán)節(jié)，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高，為促進(jìn)應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力做出積極的推動(dòng)作用。

4.2 課程體系重構(gòu)

根據(jù)《中國(guó)制造2025》以及《關(guān)于支持我省模具行業(yè)發(fā)展的若干措施》中提出的對(duì)應(yīng)用型人才的需求，結(jié)合我省模具制造業(yè)在實(shí)現(xiàn)模具CAD/CAE/CAM等數(shù)字化、智能化技術(shù)的不足，探索材料成型及控制工程專業(yè)應(yīng)用型人才課程體系。著力發(fā)展塑性成形及模具設(shè)計(jì)和焊接成形兩個(gè)模塊方向，其中重點(diǎn)建設(shè)塑性成形及模具設(shè)計(jì)方向，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化模具設(shè)計(jì)的能力。

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，在于克服傳統(tǒng)教育以理論為主的教學(xué)方法，加大實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中的比例，增加突出實(shí)踐能力的課程。課程體系重構(gòu)主要按以下原則進(jìn)行：減少過于理論化的課程，對(duì)其中某些相關(guān)的知識(shí)在其他課程中查漏補(bǔ)缺；增加有限元數(shù)值模擬方面課程，培養(yǎng)學(xué)生模具CAD/CAE的能力；增加實(shí)踐教學(xué)課程在培養(yǎng)模式中的比例，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力；開展校企合作真實(shí)案例教學(xué)，讓學(xué)生了解行業(yè)發(fā)展前沿。根據(jù)以上應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程體系重構(gòu)的原則，設(shè)計(jì)如下課程體系：

（1）專業(yè)核心課程。

材料成型及控制工程專業(yè)隸屬于機(jī)械類目錄下的材料專業(yè)，兼具機(jī)械學(xué)科與材料學(xué)科的特點(diǎn)，具有明顯的學(xué)科交叉性質(zhì)。專業(yè)核心課程應(yīng)包括：機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、電工學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、材料力學(xué)性能和材料分析方法等。以及機(jī)械工程實(shí)踐、電器工程實(shí)踐、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、科研/科技實(shí)踐等實(shí)踐課程。

（2）專業(yè)方向課程。

塑性成形及模具設(shè)計(jì)方向包括：塑性成形原理、沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)、塑料成型模具設(shè)計(jì)、模具CAD/CAE、鍛造工藝及模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝學(xué)、塑性成形設(shè)備。以及材料成型課程設(shè)計(jì)（沖壓模具設(shè)計(jì)）、塑性成形及模具設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐課程。

4.3 實(shí)踐教學(xué)條件建設(shè)

按照應(yīng)用型大學(xué)辦學(xué)定位，結(jié)合我省裝備制造業(yè)對(duì)專業(yè)應(yīng)用型人才的需求，構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為主的實(shí)踐基地。

（1）完善材料成型及控制工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。

材料成型及控制工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)已初具規(guī)模，已建成塑性加工成型實(shí)驗(yàn)室、模具拆裝實(shí)驗(yàn)室、材料力學(xué)性能及組織結(jié)構(gòu)測(cè)定實(shí)驗(yàn)室等。后續(xù)將不斷完善實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，努力培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力，且具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。

（2）建立CAD/CAE/CAM虛擬實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

針對(duì)我省模具設(shè)計(jì)水平相對(duì)落后，整合現(xiàn)有的軟件資源，逐步建立系統(tǒng)的CAD、CAE、CAM應(yīng)用技術(shù)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，包含虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字化模具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室和模具加工制造實(shí)驗(yàn)室。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室（CAE）包含沖壓模具成形過程仿真、鍛造模具成形過程仿真、塑料成形過程仿真。數(shù)字化模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)驗(yàn)室（CAD/CAM）包括沖壓模具、鍛造模具、塑料模具的虛擬設(shè)計(jì)與虛擬制造。模具加工制造實(shí)驗(yàn)室包括模具的制造與加工、模具試模等，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也可作為學(xué)生進(jìn)行學(xué)科競(jìng)賽提供基地和加工設(shè)備，如全國(guó)模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)技能大賽、機(jī)械創(chuàng)新大賽、大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽等等。

（3）與校外企業(yè)合作，建立校外實(shí)習(xí)基地。

加強(qiáng)與現(xiàn)有企業(yè)合作的基礎(chǔ)上，逐步增加一批有代表性的企業(yè)作為企業(yè)實(shí)踐基地，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等等。讓學(xué)生更多地接觸企業(yè)的生產(chǎn)條件，了解行業(yè)的現(xiàn)狀，幫助學(xué)生更明確在校學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和方向，畢業(yè)后更好地融入企業(yè)[9]。未來，將不斷與企業(yè)深度融合，與企業(yè)合作協(xié)同育人，創(chuàng)建新型的校外實(shí)訓(xùn)基地，與企業(yè)全方位、實(shí)質(zhì)性合作。

4.4 師資隊(duì)伍建設(shè)

加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，提高教師自身實(shí)踐教學(xué)能力和科研能力是應(yīng)用型大學(xué)培養(yǎng)社會(huì)急需的應(yīng)用型人才的必要條件。擬建設(shè)一支以學(xué)科帶頭人、主講教師為主體的實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

（1）鼓勵(lì)現(xiàn)有教師進(jìn)行培訓(xùn)、交流和深造。

建立教師培訓(xùn)、交流和深造的常規(guī)機(jī)制，鼓勵(lì)現(xiàn)有教師積極開展在職培養(yǎng)、到企業(yè)掛職培訓(xùn)、開展學(xué)術(shù)交流等，提高教師自身的學(xué)術(shù)水平以及實(shí)踐教學(xué)能力，形成一支了解社會(huì)需求、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、熱愛教學(xué)工作的高水平專兼結(jié)合的優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

（2）校企合作，共同育人。

合理聘請(qǐng)企業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師為兼職教師，來校進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，并安排自有教師與企業(yè)教師進(jìn)行交流合作，促進(jìn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)綜合素質(zhì)和工程教育能力的提高，通過校際、校企間的深度合作，打造一支高水平的“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)而更好的為培養(yǎng)應(yīng)用型人才服務(wù)。對(duì)企業(yè)來校教學(xué)的導(dǎo)師，可采用集中授課的模式開展教學(xué)。

4.5 質(zhì)量保障體系建設(shè)

探索構(gòu)建與服務(wù)產(chǎn)業(yè)特色專業(yè)建設(shè)相適應(yīng)的教育教學(xué)質(zhì)量保障體系，成立以專業(yè)負(fù)責(zé)人為中心的質(zhì)量監(jiān)督體系。由專業(yè)負(fù)責(zé)人結(jié)合行業(yè)需求，組織制定專業(yè)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃與培養(yǎng)模式等，并組織實(shí)施和檢查執(zhí)行情況；成立質(zhì)量監(jiān)督督導(dǎo)小組，由質(zhì)量監(jiān)督督導(dǎo)小組組織督促和完善教學(xué)質(zhì)量保障與監(jiān)控體系，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提高；跟蹤部分畢業(yè)生的社會(huì)表現(xiàn)，對(duì)其定期回訪，根據(jù)畢業(yè)生反饋結(jié)果及時(shí)調(diào)整建設(shè)計(jì)劃，完善培養(yǎng)方案。

5 結(jié)語

模具是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)，但應(yīng)用型人才的缺乏限制了福建省高端裝備制造業(yè)的發(fā)展。結(jié)合材料成型及控制工程在人才培養(yǎng)中的地位和現(xiàn)狀，采取改革培養(yǎng)模式、重構(gòu)課程體系、加強(qiáng)師資隊(duì)伍和實(shí)踐教學(xué)條件建設(shè)等方法優(yōu)化了人才培養(yǎng)模式。經(jīng)多屆培養(yǎng)，取得了較好效果，得到了社會(huì)認(rèn)可。