材料工程專業創新實驗探究

張錦洲

(長江大學 機械工程學院,湖北 荊州 434023)

材料工程專業創新實驗探究

張錦洲

(長江大學 機械工程學院,湖北 荊州 434023)

近幾年來,長江大學材料成型及控制工程專業圍繞“五個結合”的指導思想,結合專業課程設計、創新實習和畢業設計等實踐教學環節,全面開展創新實驗,取得了較好的效果。

材料成型及控制工程;創新實驗;效果;改進措施

世界各國均把材料成型及控制工程專業列為優先發展的戰略地位,美國2002年工學院排名前10名的大學中有7所大學設有材料成型及控制工程系,他們非常注重加強基礎知識學習,拓寬專業面,強調創新能力和實踐能力的培養,將創新思維、創新能力、實踐能力、終身學習能力放在教育的首位。國內高校也非常重視材料成型及控制工程專業創新實驗的開展,清華大學、哈爾濱工業大學、華中科技大學等高校都大力開展材料成型及控制工程專業創新實驗。

長江大學機械工程學院材料成型與控制工程專業非常重視學生創新能力的培養,已經形成了較完備的創新實驗體系。為了提升創新性人才培養的質量,培養學生的創新意識和實踐能力,對材料成型與控制工程專業的創新實驗進行探索與研究是非常必要的。

一、創新實驗的指導思想

作為機械類創新實踐建設的重要組成部分之一,材料成型及控制工程專業創新實驗建設堅持“五個結合”的指導思想:即機械基礎課程的實驗與創新實踐相結合,創新活動與石油特色相結合,專業實驗室建設與創新實踐相結合,石油機械與機電一體化和計算機技術相結合,學生的創新實踐及科研與實驗室建設相結合。以培養學生的創新意識和綜合素質為出發點,以調動學生的學習自主性和探究性為目標,以提高學生的綜合實踐能力和創新能力為目的,做到創新實驗教學體系的多層次、創新實驗教學類型的多樣化、創新實驗教學內容的系統化和特色化。

二、創新實驗的主要內容

(一)非導電材料電加工

隨著陶瓷材料的廣泛應用,絕緣體的電火花加工技術相繼被開發出來。2004年,長江大學材料成型及控制工程專業承擔了湖北省教育廳重點研究項目“絕緣材料電火花加工技術研究”,研究與開發了陶瓷等絕緣材料電火花加工新工藝,對其加工機制作了深入研究;購置了陶瓷表面金屬化處理設備和超聲波清洗儀等專用設備;開展了陶瓷等絕緣材料電火花加工創新實驗,該實驗項目與模具制造工業和電子工業緊密聯系,有利于培養學生的創新思維、創新方法及實踐能力。

(二)機械三維造型創新設計與制作

虛擬實驗是計算機仿真技術在計算機輔助教學中的具體應用。利用計算機強大的圖形圖象處理功能,借助于常用的實體造型軟件,學生的創新構思通過計算機三維圖形和動畫方式得以實現。這樣,可以彌補創新實踐活動中經費和制作條件的不足,讓更多的學生參加到創新實踐活動中來。

根據創新實驗教學的需要,我們引進了清華大學、華中科技大學和大慶石油學院等高校的多媒體教學軟件,并在創新實踐活動中,以石油行業中最常用的抽油機為突破口,引導學生積極開展創新活動,完成了多種新型抽油機結構方案的創新設計。針對常用的傳動裝置,引導學生對其性能進行分析,結合創新技法,提出改進方案。實驗室還從美國購置了激光掃描照像快速成型機,通過編制各部件的程序,并將該程序導入設備進行加工制作,然后組裝成型,驗證創新方案是否可行。

(三)石油檢測儀器設計與制作

磁記憶無損檢測技術是近幾年出現的一種新型無損檢測評估技術,區別于常規無損檢測技術的獨特之處在于,能對設備和構件進行早期診斷,防止設備和構件出現突然性疲勞破壞;能在構件出現宏觀疲勞裂紋之前檢測出應力集中區,也能檢測應力集中而產生的缺陷。金屬磁記憶檢測技術由于能有效地對鐵磁構件的早期損傷(尤其是隱性不連續變化)進行診斷,日益受到人們的重視。材料成型及控制工程專業試制成功了新型磁記憶應力集中檢測儀,并在石油管桿、井架、井下工具、軸承等裝備及鐵磁材料疲勞壽命評估上得到應用。借助于先進的計算機技術,目前開展了“鐵磁材料應力集中檢測實驗”、“在役結構件應力集中檢測實驗”、“應力集中檢測儀組態與原理驗證實驗”和“檢測結果數值分析實驗”等實驗項目。

(四)高分子材料改性實驗

長江大學機械工程學院已投資30多萬購置了注塑機和各種模具,并在“湖北省工程示范中心”資助經費的支持下,購置了擠出機、塑料拉伸試驗機、沖擊試驗機、熔融指數測定儀等實驗設備。目前,借助于長江大學化學與環境工程學院相關設備已開展了“DCP對 PP/POE流動性能的影響”、“廢舊料HIPS的增韌增強”、“聚丙烯汽車保險杠廢舊料的去漆處理及力學性能測試”等實驗項目。

實驗室購置了恒溫磁力攪拌器、電動攪拌器和恒溫水浴鍋等改善水溶性的高分子材料性能的設備。目前,正在開展“改性聚天冬氨酸的制備與阻垢性能的研究”、“改性聚天冬氨酸在油田助劑中的應用研究”、“改性聚天冬氨酸的緩蝕性能研究”等創新實驗,這些項目可直接為石油工業服務。其中,“改性聚天冬氨酸與腐植酸復配的緩蝕性能研究”已成為國家級創新實驗項目。

高分子材料改性實驗,一方面,有助于學生了解不同功能塑料的性能,通過擠出機塑化,提高功能塑料的性能,利用注塑機注塑出樣條,測試材料的拉伸性能和沖擊性能,熟悉塑料的加工性能;另一方面,有助于學生了解高分子材料在石油工業中的應用情況,讓學生在實驗中鍛煉動手能力和實踐能力。

三、實驗效果評價及改進措施

近幾年來,長江大學材料成型及控制工程專業圍繞“五個結合”的指導思想,貫徹“三新技術”,結合專業課程設計、創新實習和畢業設計等實踐教學環節,全面開展創新實驗,取得了較好的效果,共獲得國家級一等獎1項、省級一等獎5項、二等獎10項、三等獎2項。通過創新實驗,學生分析問題、解決實際問題的綜合能力得到顯著提高,創新能力有了明顯增強。但是,在具體實施過程中,還存在著一些矛盾和問題,如實驗設備有限與學生人數較多的矛盾,指導教師人數較少與學生的需求較大的矛盾,實驗設備相對落后與加工技術不斷進步的矛盾等。

針對創新實驗中存在的矛盾和問題,筆者認為,可以從以下幾個方面采取措施:一是加強創新人才培養的基礎建設,為學生營造良好的能力培養的空間。二是整合優化教學資源,加強師資力量建設。三是加強社會實踐活動,培養學生的合作意識和組織能力。四是多層次、全方位開展第二課堂活動,積極支持本科生參加來自政府部門、各高校的創新競賽和活動。比如,大學生機械設計創新大賽、湖北省大學生科技成果比賽、湖北省挑戰杯大學生比賽,等等。在學院搭建創新平臺,計算機三維實體模型設計大賽已經初具規模。每年定期舉辦專業類學術論文報告會、機械設計大賽、三維造型大賽。

[1]楊雄,鄢仁生.利用真空擴散焊接技術開展焊接工程創新性實驗教學[J].長江大學學報(社會科學版),2008(5).

[2]劉戰英,張貴杰,張榮華.材料成型與控制工程專業精品課的建設[J].河北理工大學學報(社會科學版),2008(4).

TG484

A

1673-1395(2011)03-0159-02

2011-02-10

湖北省教育廳教研項目(20050283)

張錦洲(1976—),男,重慶人,講師,碩士,主要從事材料加工工程研究。

責任編輯 葉利榮 E-mail:yelirong@126.com