具有交通特色的材料成型及控制工程專業(yè)課程體系探索與構(gòu)建

張渝

摘 要 以教育部本科專業(yè)目錄調(diào)整為契機(jī)，依托我校原有專業(yè)方向和骨干學(xué)科，利用我校交通行業(yè)的優(yōu)勢，進(jìn)行交通特色“材料成型及控制工程”專業(yè)課程體系的探索和構(gòu)建改革。以機(jī)械專業(yè)學(xué)科優(yōu)勢為基礎(chǔ)、緊密結(jié)合車輛工程學(xué)科、向船舶建造以及輕軌車輛制造延伸。根據(jù)當(dāng)前企業(yè)急需人才所需要的知識與能力，在課程體系的設(shè)置中做到有的放矢，通過對材料成型及控制工程本科專業(yè)特色課程體系的建設(shè)，修改與完善人才培養(yǎng)定位及培養(yǎng)方案，培養(yǎng)出受企業(yè)歡迎的人才。

關(guān)鍵詞 材料成型及控制工程 課程體系 教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.06.028

The Exploration and Setup of Course System with Transportation Characteristics for Material Shaping and Control Engineering Specialty

ZHANG Yu

（School of Mechatronics and Automotive Engineering， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074）

Abstract By taking the opportunity of the undergraduate catalog adjustment according to the ministry， we had carried out the exploration and setup of course system with transportation characteristics for material shaping and control engineering specialty based on the original speciality and backbone subject and the advantages of transportation industry. This reformation is the combination of mechanical professional disciplines， vehicle engineering discipline， ship construction and the manufacture industry of railway vehicle. According to the requirements of the enterprise for talents， the course setup can provide the knowledge and ability for the students by building the featured curriculum system and by amending the undergraduate education plan.

Key words Material shaping and control engineering; course system; teaching reform

1 背景

2012年以前的本科專業(yè)目錄中，材料成型及控制工程專業(yè)被歸類于材料科學(xué)與工程一級學(xué)科下，屬于材料類專業(yè)。為了適應(yīng)新形勢下教育發(fā)展的規(guī)律及社會對各類專門人才的需求，教育部于2012年10月頒布了新的普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄。新的專業(yè)目錄按照學(xué)科分類，結(jié)合我國國情設(shè)置專業(yè)，適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。新頒布的本科專業(yè)目錄將材料成型及控制工程本科專業(yè)歸類到機(jī)械工程一級學(xué)科下。

材料成型及控制工程二級學(xué)科專業(yè)通常包含三個方向：模具、焊接、鑄造。①借此新版本科目錄調(diào)整之際，我校將機(jī)械設(shè)計制造的模具方向進(jìn)行調(diào)整，同時以白車身焊裝和船舶建造為特色增設(shè)了焊接工程與技術(shù)方向，合并后成立了材料成型及控制工程本科專業(yè)。針對該新專業(yè)，我校構(gòu)建了符合重慶交通大學(xué)“交通特色”的材料成型及控制工程的課程體系、制定了相應(yīng)的培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱。

2 現(xiàn)狀

材料成型及控制工程專業(yè)是教育部1998年調(diào)整開設(shè)的專業(yè)。十多年來，國內(nèi)各有關(guān)院校相繼制訂了該專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容與課程體系。教育實踐證明，現(xiàn)有的專業(yè)課程設(shè)置大多為原來老專業(yè)課程的增減，有機(jī)整合力度不夠，學(xué)生們覺得專業(yè)課程太多太雜，而用人單位又覺得學(xué)生們?nèi)狈こ讨R、動手能力差，與畢業(yè)后的使用要求有距離。②③④

材料成型及控制工程作為一個交叉學(xué)科，其專業(yè)具有不同于其它相關(guān)專業(yè)的特點：對材料學(xué)以及工程材料方面的專業(yè)知識要求掌握得比機(jī)械類專業(yè)要高;另一方面，對機(jī)械方面的專業(yè)知識又比其它材料專業(yè)要求更多。因此，我國有的高校把該專業(yè)歸屬到機(jī)械學(xué)院，有的高校把該專業(yè)歸屬到材料學(xué)院。

目前，我國材料成型及控制工程專業(yè)的課程設(shè)置類型可分為三種：⑤（1）綜合型。以原有專業(yè)為基礎(chǔ)，整合出幾門專業(yè)核心課程，再另外增設(shè)一些具有共性的專業(yè)基礎(chǔ)課程。雖然專業(yè)知識面得到了拓寬，然而受學(xué)時的限制，授課內(nèi)容的深度得不到保障。（2）機(jī)械類。課程設(shè)置向機(jī)械類專業(yè)傾斜，只保留最基本的材料成型加工課程。此類課程體系的特點是培養(yǎng)的學(xué)生在機(jī)械制造方面的專業(yè)能力較強。（3）材料類。課程設(shè)置更側(cè)重材料學(xué)。此類課程體系的特點是培養(yǎng)的學(xué)生，材料以及成型方面的專業(yè)能力較強。

重慶市內(nèi)高校如重慶大學(xué)、重慶理工大學(xué)、重慶科技學(xué)院也開設(shè)有材料成型及控制工程專業(yè)。但是以上高校該專業(yè)都開設(shè)在材料科學(xué)與工程學(xué)院下，而不是開設(shè)在機(jī)械工程學(xué)院。因此，課程設(shè)置偏重材料學(xué)科，對機(jī)械制造方面的知識和能力較為欠缺。然而，從學(xué)生的就業(yè)去向看，材料成型及控制工程的畢業(yè)生大都是在機(jī)械制造行業(yè)就業(yè)，因此加強其機(jī)械方面的知識是非常必要的。也正因為如此，在眾多業(yè)內(nèi)人士的呼吁下，教育部2012本科目錄將材料成型及控制工程歸類到機(jī)械一級學(xué)科下。

另一方面，很多高校材料成型及控制工程專業(yè)由于不在機(jī)械學(xué)院，因此與機(jī)械和車輛等學(xué)科的接合比較欠缺。而重慶交通大學(xué)材料成型及控制專業(yè)歸屬在機(jī)電與汽車工程學(xué)院，與機(jī)械和車輛學(xué)科接合緊密，并將逐步向船舶建造以及輕軌車輛制造延伸，因此本校的材料成型及控制工程專業(yè)發(fā)展交通特色具有十分明顯的優(yōu)勢。

3 特色課程體系構(gòu)建

我校材料成型及控制工程專業(yè)的定位是立足重慶、面向全國，在金屬塑性成形、高分子材料加工、模具設(shè)計與制造、焊接等領(lǐng)域，本著服務(wù)重慶乃至全國區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，結(jié)合汽車摩托車、軌道車輛、船舶等制造業(yè)的需求，努力將本專業(yè)建設(shè)成為具有行業(yè)特色的專業(yè)。

建立交通特色的“材料成型及控制工程”本科專業(yè)課程體系的目的是充分利用我校交通行業(yè)背景，結(jié)合船舶制造發(fā)展船舶焊接，設(shè)立焊接工程與技術(shù)課程群;結(jié)合車輛工程發(fā)展汽車制造，設(shè)立模具設(shè)計與制造課程群。

交通特色材料成型及控制工程專業(yè)課程體系的建設(shè)，以本校機(jī)械設(shè)計制造及其自動化為依托，以車輛工程和船舶建造為特色，充分利用了現(xiàn)有的學(xué)科和師資的優(yōu)勢，將機(jī)械工程與材料成型及控制工程很好地進(jìn)行了結(jié)合，有顯著的創(chuàng)新性，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）整合基礎(chǔ)理論課程。在2012以前的我校專業(yè)設(shè)置中，模具設(shè)計與制造是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)下的一個方向，機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造以及造化方面的課程偏多，學(xué)生在機(jī)械方面的知識與能力較強。但是在教育部2012新本科目錄中，模具設(shè)計與制造被歸為材料成型及控制工程專業(yè)下的一個方向。因此，模具設(shè)計與制造的基礎(chǔ)課就不再沿用機(jī)械設(shè)計制造專業(yè)的基礎(chǔ)課，而是與材控專業(yè)下的另一個方向“焊接工程與技術(shù)”進(jìn)行整合，對機(jī)械類與材料類基礎(chǔ)課的平臺課程進(jìn)行了建設(shè)。

（2）加強工程實踐能力。除實習(xí)和課程設(shè)計以外，增設(shè)工程材料基礎(chǔ)實驗、模具結(jié)構(gòu)與加工實驗、專業(yè)綜合實驗等材料類平臺實驗，其中工程材料基礎(chǔ)實驗安排金相顯微鏡的使用及鐵碳合金平衡組織觀察實驗、鋼的熱處理實驗和碳鋼熱處理后的基本組織鑒別實驗等實驗內(nèi)容。模具結(jié)構(gòu)與加工實驗安排了沖壓模具拆裝實驗、金屬板材沖裁加工實驗、注射模具拆裝實驗、塑料的注射成型、模具零件的電加工實驗等實驗內(nèi)容。由于模具行業(yè)經(jīng)常需要處理復(fù)雜曲面的模具型腔，因此常常需要使用三維掃描和逆向建模等技術(shù)，因此在課程體系構(gòu)建中，設(shè)置了三維逆向掃描的實驗和熔融沉積快速成型實驗。

（3）注重計算機(jī)技術(shù)與材料成型加工技術(shù)有機(jī)結(jié)合開設(shè)計算機(jī)在材料成型中的應(yīng)用、聚合物成型過程計算機(jī)模擬與分析、CAD/CAM技術(shù)等教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生受到“現(xiàn)代工程意識和科學(xué)技術(shù)”的教育，培養(yǎng)其應(yīng)用計算機(jī)科學(xué)解決問題特別是解決工程問題的能力。⑥⑦為了能夠分析模具強度，有必要使學(xué)生掌握基本的彈性有限元的知識，能夠使用ANSYS軟件進(jìn)行強度分析;另外，由于工程問題往往具有參數(shù)多，影響因素多等特點，為了找到最佳方案需要對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，因此需要學(xué)生具備最優(yōu)化方面的知識?？紤]到上述兩因素，在課程體系中設(shè)置了“現(xiàn)代設(shè)計方法”課程，包含有限元、最優(yōu)化和可靠性三方面的內(nèi)容。

（4）突出交通特色。面向我校優(yōu)勢學(xué)科車輛工程與船舶與海洋工程專業(yè)，進(jìn)行了汽車制造所需基本知識的相關(guān)課程設(shè)置，例如“車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計”和“汽車覆蓋件成形技術(shù)”，設(shè)置了船舶建造工程相關(guān)的課程以及輕軌車輛制造所需技術(shù)的相關(guān)課程?？紤]到汽車輕量化的發(fā)展趨勢，特別開設(shè)了“車身輕量化材料”，主要向?qū)W生介紹當(dāng)前在車身中應(yīng)用越來越多的高強鋼、鋁合金和鎂合金等先進(jìn)材料。

（5）緊跟時代先進(jìn)技術(shù)。據(jù)用人單位反映，當(dāng)前很多高校的課程內(nèi)容已跟不上技術(shù)的發(fā)展而顯得陳舊。因此，將當(dāng)前制造企業(yè)所采用的新技術(shù)，例如熱沖壓、漸進(jìn)成形技術(shù)等進(jìn)行梳理進(jìn)而開設(shè)相應(yīng)的課程。特色課程有“逆向工程與快速成型技術(shù)”、“特種塑性成形技術(shù)”。

（6）服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。根據(jù)重慶市政府出臺的“重慶市十二五工業(yè)振興計劃”，未來重慶市將大力發(fā)展汽車工業(yè)、材料工業(yè)、裝備制造業(yè)。因此，根據(jù)當(dāng)前企業(yè)急需人才所需要的知識與能力，在課程體系的設(shè)置中做到有的放矢，培養(yǎng)出受企業(yè)歡迎的人才。

4 結(jié)束語

本專業(yè)要求學(xué)生最終達(dá)到具有材料科學(xué)、機(jī)械工程、自動化及計算機(jī)基礎(chǔ)知識和應(yīng)用能力，能夠在材料加工、材料成型過程自動控制、材料成型工藝設(shè)計以及成形裝備設(shè)計等領(lǐng)域從事技術(shù)應(yīng)用與開發(fā)、設(shè)計與制造、生產(chǎn)組織與管理，具有較強的實踐能力和創(chuàng)新意識的高級工程技術(shù)人才。

通過對材料成型及控制工程本科專業(yè)特色課程體系的建設(shè)，修改與完善人才培養(yǎng)定位及培養(yǎng)方案，其課程體系中專業(yè)課程保留傳統(tǒng)材料成型及控制技術(shù)方面的課程，同時增加特色工程技術(shù)類課程，體現(xiàn)了該學(xué)科與本校優(yōu)勢學(xué)科車輛工程和船舶與海洋工程的融合，有效地突出學(xué)校的交通特色;此外，課程體系還著重加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，強化學(xué)生的工程應(yīng)用能力，有利于拓展學(xué)生專業(yè)技術(shù)方面的能力，拓寬未來的就業(yè)領(lǐng)域。

注釋

① 郭建，徐向俊.材料成型及控制工程專業(yè)的改革實踐.中國冶金教育，2012（2）：26-29.

② 徐峰，馮小朋，夏鵬舉.材料成型及控制工程專業(yè)特色培育的研究與實踐.黑龍江教育（高教研究與評估），2012（5）：30-31.

③ 陳丁桂，陳文哲，陳胤.材料成型及控制工程專業(yè)課程體系改革的探索.長春理工大學(xué)學(xué)報（高教版），2009（9）：91-92.

④ 范鈞，王雷剛.材料成型及控制工程專業(yè)動態(tài)實踐教學(xué)的探索.中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012（14）：203-204.

⑤ 戴曉元，寇麗麗，華熳煜.材料成型及控制專業(yè)《工程材料》課程教學(xué)改革探索.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010（12）：173.

⑥ 李云濤，楊立軍，金飛翔等.材料成型及控制工程專業(yè)引入計算機(jī)模擬方法教學(xué)的研究.模具工業(yè)，2014.40（4）：67-69.

⑦ 龍玲，彭必友.材料成型CAD/CAE/CAM綜合性創(chuàng)新實驗教學(xué)研究.實驗室研究與探索，2010.27（3）：9-11，39.