導語：材料成型工程設(shè)計課程教學與實踐一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文章首先分析了“材料成型工程設(shè)計”課程教學現(xiàn)狀，然后論述了基于工程教育專業(yè)認證的“材料成型工程設(shè)計”課程教學改革與實踐，包括精選工程設(shè)計題目，緊密結(jié)合工程應(yīng)用；加強CAD在工程設(shè)計中的應(yīng)用，鼓勵和支持自主創(chuàng)新；項目驅(qū)動，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作與項目管理能力；企業(yè)深度參與指導，健全考核評價機制。

關(guān)鍵詞：“材料成型工程設(shè)計”課程教學；工程教育專業(yè)認證；CAD

作為一種國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，工程教育專業(yè)認證是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)。自2016年6月我國正式加入國際上最具影響力的工程教育互認協(xié)議———《華盛頓協(xié)議》以來，針對我國工程類專業(yè)的工程教育專業(yè)認證工作已全面展開，越來越多的工程類專業(yè)參與并通過了工程教育專業(yè)認證，極大地促進了工程類專業(yè)的教育改革[1-3]。但通過工程教育專業(yè)認證不意味著一勞永逸，而應(yīng)該是專業(yè)發(fā)展新的起點和開始，工程教育專業(yè)認證更重要的目的是促進工程類專業(yè)建設(shè)的持續(xù)改進和人才培養(yǎng)質(zhì)量的持續(xù)提高。2020年，筆者所在的西南石油大學新能源與材料學院材料成型及控制工程專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認證，但在認證過程中，對照認證標準，很多課程仍然存在一些需要進一步改進和完善的問題。其中，“材料成型工程設(shè)計”課程是在學生完成通識教育課程、專業(yè)理論課程及大多數(shù)實踐類課程學習的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門實踐類課程，對于培養(yǎng)學生面對材料成型復雜工程問題，能夠綜合利用所學專業(yè)知識，以及能夠?qū)⒗碚撆c實踐相結(jié)合并具備獨立分析和解決問題的能力具有重要意義。然而在進行材料成型工程設(shè)計過程中，會涉及材料、機械、力學、電氣、計算機等多學科知識的綜合應(yīng)用，若教師不能合理地安排任務(wù)、有效地進行組織管理、有針對性地進行教學和輔導，學生設(shè)計往往會流于形式和表面化，難以達到工程教育專業(yè)認證的要求。因此，在工程教育專業(yè)認證背景下，結(jié)合不斷發(fā)展的教學理念和方法，以學生為中心，以目標為導向，進一步提高學生的工程師素養(yǎng)，保障我國應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，是該課程需要不斷關(guān)注和持續(xù)改進的問題[4-5]。

一、“材料成型工程設(shè)計”課程教學現(xiàn)狀

作為材料成型及控制工程專業(yè)一門重要的實踐課程，“材料成型工程設(shè)計”課程與實際工程應(yīng)用的聯(lián)系十分緊密，能夠培養(yǎng)學生理論與實踐相結(jié)合、設(shè)計開發(fā)、團隊協(xié)作、項目管理等多方面的能力，但在工程教育專業(yè)認證過程中，筆者所在的課程組也發(fā)現(xiàn)了一些問題和不足，需要不斷改進和完善。

（一）設(shè)計題目與工程應(yīng)用結(jié)合不緊密

一直以來，“材料成型工程設(shè)計”是教師結(jié)合材料成型及控制工程專業(yè)相關(guān)的一些典型產(chǎn)品或構(gòu)件，擬定設(shè)計題目，明確設(shè)計任務(wù)，然后指導學生按照設(shè)計任務(wù)要求，綜合應(yīng)用所學專業(yè)知識及文獻資料，完成比較完整的焊接、鑄造、鍛造、沖壓等方面的設(shè)計工作[6-7]。另外，在“材料成型工程設(shè)計”課程教學過程中，教師偏重于對學生在零件結(jié)構(gòu)和成形工藝方面的基礎(chǔ)設(shè)計能力的培養(yǎng)，而在設(shè)計題目和任務(wù)的更新方面比較緩慢，尤其是一些設(shè)計題目比較陳舊，往往與企業(yè)生產(chǎn)實際脫節(jié)，不能與時俱進。在現(xiàn)代化工業(yè)和科學技術(shù)飛速發(fā)展的今天，社會對于人才的需求量不斷增加，對于人才素質(zhì)和能力的要求也越來越高，而“材料成型工程設(shè)計”課程教學中，教師沒有緊跟行業(yè)發(fā)展步伐，與市場接軌，也沒有使設(shè)計題目與最新的工程應(yīng)用緊密聯(lián)系起來，導致學生缺少進行工程設(shè)計的興趣和熱情，更沒有認真開展工程設(shè)計的積極性。

（二）設(shè)計方式單一，創(chuàng)新性不足

“材料成型工程設(shè)計”課程的學分為2個，考慮到工程設(shè)計所用到的專業(yè)知識較多，一般在第7學期期末集中安排2周完成。工程設(shè)計過程中，學生在教師的指導下按照對產(chǎn)品（零件）結(jié)構(gòu)進行分析和設(shè)計、對成形工藝方案進行擬定、繪制圖紙、制作工藝卡、撰寫設(shè)計說明書等步驟按部就班地完成工程設(shè)計任務(wù)，但由于學生既要學習設(shè)計軟件，又要進行結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計，加之設(shè)計周期短、設(shè)計任務(wù)重，且常常會與第二課堂等其他教學任務(wù)有一定沖突，導致學生在設(shè)計過程中往往根據(jù)相關(guān)資料生搬硬套，“仿其形而未得其意”。同時，學生對常規(guī)的計算機輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign，CAD）軟件還不能熟練掌握并有效地加以利用，更未能充分發(fā)揮現(xiàn)代化工具在工程設(shè)計中的應(yīng)用。概括來說，學生雖然能夠完成工程設(shè)計基本能力的訓練，達到課程教學目標的要求，但設(shè)計方式仍然相對單一，且在設(shè)計過程中多是為了完成基本任務(wù)要求，沒有充足的時間和精力進行思考與優(yōu)化，導致整體上圖紙繪制不夠規(guī)范、產(chǎn)品（零件）結(jié)構(gòu)設(shè)計較為簡單、工藝方案制定不夠合理、設(shè)計總體創(chuàng)新性不足。

（三）學生團隊協(xié)作和項目管理能力體現(xiàn)不充分

對標工程教育專業(yè)認證要求，“材料成型工程設(shè)計”課程除了培養(yǎng)學生面對材料成型復雜工程問題時的分析、解決問題和設(shè)計開發(fā)能力，還要培養(yǎng)學生團隊協(xié)作、溝通交流和項目管理等方面的能力。在實際教學過程中，教師往往讓3～4個學生組成一個小組，要求每個小組共同完成一個設(shè)計題目，但是由于設(shè)計任務(wù)復雜、完成時間緊，學生缺乏項目管理的理論和實踐經(jīng)驗，而教師課堂集中輔導有限，且更多地關(guān)注學生在設(shè)計方面遇到的專業(yè)和技能問題，對學生的任務(wù)分工和團隊協(xié)作的監(jiān)管不夠，尤其在學生團隊協(xié)作、溝通交流和項目管理等方面能力的培養(yǎng)方面不夠重視，導致部分小組分工不夠合理、缺乏必要的溝通交流、相互協(xié)作配合不夠，最終致使工程設(shè)計任務(wù)不能很好地完成。

（四）企業(yè)參與不夠，考核評價機制不健全

基于工程教育專業(yè)認證背景，“材料成型工程設(shè)計”課程目標要求學生在設(shè)計過程中所提出的總體解決方案能夠兼顧社會、健康、安全、環(huán)境、法律、經(jīng)濟等方面的要求。然而，由于學生的工程設(shè)計基本都是在學校完成的，缺乏企業(yè)指導教師的參與，同時教師往往對于工程實際應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計所涉及的社會、經(jīng)濟等方面的問題不夠敏感和明確，因此學生在設(shè)計過程中所提出的方案往往難以兼顧社會、健康、安全、環(huán)境、法律、經(jīng)濟等方面的要求。同時，對于工程設(shè)計過程的考核主要依據(jù)平時的考勤和輔導答疑記錄，以及期末的設(shè)計說明書、圖紙、工藝卡和答辯等，雖然課程質(zhì)量的評價重點關(guān)注了課程目標的達成情況，但對設(shè)計過程中所涉及的社會、健康、安全、環(huán)境、法律、經(jīng)濟等方面的考核不夠明確，最終導致考核評價機制不健全。

二、基于工程教育專業(yè)認證的“材料成型工程設(shè)計”課程教學改革與實踐

（一）精選工程設(shè)計題目，緊密結(jié)合工程應(yīng)用

在工程教育專業(yè)認證背景下，為了更好地培養(yǎng)學生的工程師素養(yǎng)和工程設(shè)計能力，并面向人才市場需求，與時俱進，筆者所在的課程組進一步對工程設(shè)計的題目進行精選，頻繁與企業(yè)溝通交流，了解企業(yè)在產(chǎn)品或構(gòu)件方面的需求，及時更新工程設(shè)計題目，并盡量針對企業(yè)正在生產(chǎn)和開發(fā)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，如結(jié)合學生在四川川鍋鍋爐有限責任公司生產(chǎn)實習過程中對壓力容器結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)技術(shù)的了解與認識，擬定了不同工況要求的鍋爐汽包、集箱等產(chǎn)品的工程設(shè)計題目。同時，在保證完成課程目標要求的前提下，允許學生自主選題，如結(jié)合“永冠杯”中國大學生鑄造工藝設(shè)計大賽、全國大學生焊接創(chuàng)新大賽的題目進行設(shè)計，以求工程設(shè)計的任務(wù)能夠與實際應(yīng)用緊密結(jié)合[8-9]。

（二）加強CAD在工程設(shè)計中的應(yīng)用，鼓勵和支持自主創(chuàng)新

隨著計算機的發(fā)展和普及，計算機技術(shù)在企業(yè)工程設(shè)計中的應(yīng)用越來越普遍，其中CAD已成為企業(yè)工程設(shè)計必不可少的手段。目前，CAD技術(shù)逐漸由二維繪圖向三維設(shè)計過渡，且集產(chǎn)品創(chuàng)新、模型構(gòu)建、功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、加工制造等于一體[10]。為適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)對于人才的需求，在材料成型工程設(shè)計過程中，引導學生借助計算機技術(shù)，應(yīng)用先進軟件平臺完成設(shè)計任務(wù)，一直是“材料成型工程設(shè)計”課程教學持續(xù)改進的方向之一。然而，由于學生在前期開設(shè)的課程中對于CAD制圖及設(shè)計的實踐訓練不夠，導致多數(shù)學生在工程設(shè)計過程中對于常規(guī)二維CAD軟件的應(yīng)用尚不熟練，能夠應(yīng)用三維設(shè)計軟件的學生更是少數(shù)。如此，學生就需要在CAD軟件學習和操作訓練方面花費較多的時間，這會導致學生用在其他方面的時間比較緊張，沒有過多的精力去創(chuàng)新和思考。針對這種情況，在專業(yè)通過工程教育專業(yè)認證的基礎(chǔ)上，可從以下兩個方面加以解決。一方面，經(jīng)專業(yè)討論和申請，將“材料成型工程設(shè)計”課程的時間安排進行調(diào)整，從原來的集中2周完成改成在7周內(nèi)完成，給予學生充足的軟件學習和工程設(shè)計時間，期間，指導教師要根據(jù)具體情況不定期安排答疑輔導，以加強對學生在CAD制圖及設(shè)計方面的指導和訓練，引導學生將二維和三維設(shè)計軟件相結(jié)合完成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、圖紙繪制等。另一方面，秉承以學生為中心的思想，在保證達到工程設(shè)計任務(wù)要求的前提下，教師可設(shè)計開放式的項目，并允許學生結(jié)合實際工程應(yīng)用和相關(guān)文獻資料自主命題，以鼓勵和支持學生自主創(chuàng)新設(shè)計，這樣學生不僅能夠完成工程設(shè)計的任務(wù)，同時還能夠利用教學實驗設(shè)備完成所設(shè)計的產(chǎn)品或構(gòu)件模型的制作與分析，這樣可以充分發(fā)揮學生的主觀能動性，激發(fā)其創(chuàng)作熱情和動力。

（三）項目驅(qū)動，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作與項目管理能力

基于工程教育專業(yè)認證持續(xù)改進的思想，為了進一步加強學生團隊協(xié)作、溝通交流和項目管理等方面能力的培養(yǎng)，針對“材料成型工程設(shè)計”課程教學組織和管理，工程設(shè)計任務(wù)從2周延長至7周，雖然設(shè)計時間更加充足，但拉長的任務(wù)周期對學生的團隊協(xié)作和項目管理能力提出了更高的要求。7周的時間如果不能合理安排和有效利用，學生依然不能很好地完成設(shè)計任務(wù)要求，因此筆者所在的課程組在之前分組完成任務(wù)的基礎(chǔ)上，基于項目驅(qū)動，按照項目管理方式，從分工合作、組織管理、過程控制等方面加強了對每個小組的監(jiān)督和輔導。首先，指定每個小組的組長，在選定工程設(shè)計題目之后，及時明確各小組成員的任務(wù)分工和計劃方案，其中以組長負責統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，小組成員相互配合協(xié)作，以保證工程設(shè)計任務(wù)順利實施和完成。其次，在實施過程中，指導教師要分階段檢查各組的工程設(shè)計實施進度，及時發(fā)現(xiàn)每個小組存在的問題并使其整改，同時督促小組成員之間加強溝通交流，以強化學生的團隊意識，保證每個學生的進度總體一致。最后，加強各小組工程項目管理方面的訓練，讓學生明確每個設(shè)計題目都是一個項目，要按照項目管理的基本流程分階段實施，從項目啟動、項目策劃、項目執(zhí)行、項目監(jiān)測和控制、項目收尾五個階段來管控自己的設(shè)計任務(wù)，以進一步提高學生的項目管理能力，并為學生獨立承擔、組織、開展項目奠定一定的實踐基礎(chǔ)。

（四）企業(yè)深度參與指導，健全考核評價機制

在工程教育專業(yè)認證背景下，為了培養(yǎng)出市場需要的高素質(zhì)工程技術(shù)人才，企業(yè)參與生產(chǎn)實習、畢業(yè)設(shè)計等教學環(huán)節(jié)已經(jīng)成為共識。但是，企業(yè)公參與這兩個實踐環(huán)節(jié)是遠遠不夠的，由于工程設(shè)計與企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)密切相關(guān)，因此企業(yè)也要參與這一實踐教學環(huán)節(jié)。比如，對于工程設(shè)計制圖的要求、工藝卡的制作、過程的管理控制，企業(yè)都有一套嚴格的制度和標準規(guī)范，且隨著現(xiàn)代化技術(shù)手段的進步，企業(yè)也在不斷引入現(xiàn)代化的設(shè)計手段和平臺。換言之，企業(yè)深度參與工程設(shè)計，有利于學生在設(shè)計過程中考慮得更加全面，并能夠兼顧社會、健康、安全、環(huán)境、法律、經(jīng)濟等方面的要求。因此，為了進一步培養(yǎng)學生的工程師素養(yǎng)，提高學生的工程設(shè)計能力，“材料成型工程設(shè)計”課程要在面向工程教育認證標準的基礎(chǔ)上，從工程設(shè)計大綱修訂到課程的考核評價整個過程都進行持續(xù)改進，以便使企業(yè)能夠深度參與學生工程設(shè)計。①在修訂教學大綱時，積極與企業(yè)專家和工程技術(shù)人員進行溝通交流，討論并確定修訂方案。②在設(shè)計教學任務(wù)時，工程設(shè)計的題目和指導書要邀請企業(yè)專家共同確定、編寫。③在教學組織過程中，通過線上和線下相結(jié)合的方式安排企業(yè)專家為學生答疑、輔導。④在考核和評價環(huán)節(jié)，邀請企業(yè)專家參與確定考核方案。即課程總成績＝平時成績*0.3+期末成績*0.7，平時成績相較于之前的比例（0.2）有所提高。平時成績主要通過課堂討論情況、日常表現(xiàn)、進度安排、執(zhí)行情況等進行評定，并制定出平時成績的評分標準。期末成績主要通過圖紙、工藝卡和答辯情況等進行評定，并制定出明確的評分標準，同時對標工程教育專業(yè)認證標準，明確考核內(nèi)容所對應(yīng)的課程目標和畢業(yè)要求，全面開展課程質(zhì)量評價，對課程目標的達成情況進行評價和分析，并作為下一步持續(xù)改進的參考和依據(jù)。

三、結(jié)語

為進一步提高新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量，面向工程教育專業(yè)認證標準和理念，“材料成型工程設(shè)計”課程教師要針對目前教學存在的問題和不足，以學生為中心，以目標為導向，從工程設(shè)計的題目設(shè)計、教學組織、過程管理和考核評價等方面著手進行持續(xù)改進，以便通過精選設(shè)計題目、調(diào)整教學安排、鼓勵自主創(chuàng)新、加強綜合能力培養(yǎng)和企業(yè)深度參與等方式不斷提高教學質(zhì)量，改進和完善課程的組織管理、過程控制和考核評價體系。當然，教學改革永無止境，“材料成型工程設(shè)計”課程必須緊跟最新的教育理念和時代發(fā)展變革，持續(xù)對教學方法和過程管控進行改進，才能滿足當前社會不斷更新的人才需求。

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作者：王杰 黃本生 范舟 楊眉 單位：西南石油大學新能源與材料學院