應用型本科材料成型專業實踐教學改革探索

姚 柳，王淑艷，秦 亮，伊軍英

（1.江蘇科技大學蘇州理工學院，江蘇 張家港 215600；2.江蘇科技大學冶金與材料工程學院，江蘇 張家港 215600）

0 引言

自2020 年新冠病毒暴發以來，學生管理工作變得復雜、不確定、風險高，各高校紛紛采取延期復學、調整假期、封閉管理等措施[1]。后疫情時代下，各高校積極創新教育教學模式[2]。江蘇科技大學蘇州理工學院，位于江蘇省蘇州市張家港市，疫情以來，學校為了降低疫情防控壓力，每個學期都依據疫情的形式相應地對教學工作安排做了一定的調整，采取了不同程度的防疫措施，但同時也給實踐教學帶來了一定的影響，實踐教學改革迫在眉睫。

江蘇科技大學蘇州理工學院初創于2007 年，材料成形及控制工程專業是由江蘇科技大學材料學院相關專業分離成立的新專業。首先，學院建立時間不長，材料成型專業教育的歷史底蘊不夠深厚，缺乏教學和實踐經驗積累；其次，學校沒有國家、省及部委巨額的財力支持的先天優勢，辦學資金不夠充裕；學生素質參差不齊，閱歷不足，難以將書本知識與生產實踐聯系起來。如今高等教育招生面臨日益殘酷的競爭局勢，學校根據自身現狀以及社會對人才的需求，提出“應用型本科”的辦學定位。

本文將分析學院材料成型專業在疫情形式和發展應用型本科的需求下實踐教學存在的問題，尋求提高實驗實踐教學效果的措施，促進學院學科和人才培養的雙發展。

1 教學現狀分析

應用型本科新在“應用”二字，要實現這個目的，必須在新的高等教育形勢下構建滿足和適應經濟與社會發展需要的新的學科方向、專業結構、課程體系，更新教學內容、教學環節、教學方法和教學手段，全面提高教學水平，培養具有較強社會適應能力和競爭能力的高素質應用型人才。學院材料成形及控制工程人才培養要力爭滿足地方企業需求，專業課程設計體現相關企業關切，注重提高學生實踐能力，培養應用型人才。江蘇科技大學蘇州理工學院扎根張家港，疫情影響下張家港企業庫存壓力大，風險復雜多樣化，急需開發新產品來擴大經營范圍[3]。學生知識體系可以通過課堂教育獲得，但實踐能力培養離不開“實踐教學”這個核心環節。目前實踐教學存在以下問題。

1.1 實踐經驗豐富的教師數量不足

冶金與材料學院現有專、兼職教師42 人，隨著老教師的退休，學院為補充教師隊伍，招收了部分剛畢業不久的新老師。目前學校中青年教師比例為80%。青年教師年富力強，具有較高的學術熱情，不過另外一方面，青年教師大多是剛出一個校門又進了另外一個校門，在疫情的影響下，剛畢業的老師在原有的學校自身的實驗實踐方面的知識相對老教師要薄弱，這就造成他們缺乏足夠的工程實踐和科研經歷，“打鐵還需自身硬”，實踐能力欠缺的青年教師難以承擔起培養善動手學生的現實任務。

1.2 實習基地數目進一步減少

蘇州理工學院自搬遷至張家港以來，雖然鋼鐵是張家港市經濟的支柱產業，鋼鐵企業眾多，但學生實習不僅不能夠給企業帶來經濟效益，而且還需要企業對學生承擔一定安全責任，該形勢下，在疫情暴發以前，即使是學院愿意支付相關費用給企業，企業也沒有足夠的意愿接納學生實習。

根據2022 年秋季學期學校的防疫政策，需要出校實習的，至少提前三天向實踐教學科備案，實踐教學科根據防疫情況核準是否外出實習，外出實習原則上在張家港市內進行，嚴格控制蘇州大市范圍內的實習活動，蘇州之外的實習計劃需調整到張家港市內進行或延后。學校的防疫政策無疑是進一步縮小了實習基地的范圍。

1.3 實習、實驗效果不明顯

企業為了降低防疫風險，將原本不長的實習時間進一步壓縮，學生實習過程中出現走馬觀花的現象是現在很多學校實習過程中碰到的共同問題[4]。這個問題追本溯源：首先是由于學生不能快速準確將實踐和從老師、書本獲取知識建立連接；其次還是教師對生產的最新設備、工藝不夠了解，講授的是缺乏與生產現場相結合的知識，干癟、不鮮活的理論知識讓學生無法提起興趣。目前，江蘇科技大學蘇州理工學院因處于獨立學院轉設準備期，疫情等多重因素的影響，在實驗設備上的投入減少，實驗教學用的設備大多陳舊落后、測試數據不精準等[5]，這使得學生掌握新技術、新工藝的需要難以得到滿足[6]。實驗內容與行業實際要求脫節嚴重[7]。

1.4 用于實習、實驗的時間受到影響

江蘇科技大學蘇州理工學院，位于江蘇省蘇州市張家港市，疫情以來，學校為了預防疫情，做了大量的防疫工作，至今為止，學校為了保障全體師生員工的安全，每個學期都會根據疫情的情況開展一段時間的線上教學，在疫情相對嚴峻的時候，嚴格控制進入每一個實驗室的人流量，大大增加了實驗教學的教學周期。特別是今年上半年由于蘇州地區疫情防控形式嚴峻，2022 年春季學期非畢業班整學期都沒有返校，畢業班也僅在學期結束前2 周允許部分同學自愿返校。根據學校規定，實習實踐、實驗類課程的教學工作全部調整到2022 年秋季學期校內完成。因而2022 年秋季學期的實習實踐、實驗類課程的教學任務加倍，加之受疫情的影響，2022 年秋季學期學校目前已經開展了近3 周的線上教學，并且為了保障全體師生的安全，學校實現封閉式管理，設置專門的核酸檢測點，全體師生需要不定期的全員或部分參與核酸檢測，也占用了師生部分時間。

1.5 部分實驗存在一定的安全隱患

材料專業部分實驗會涉及危險化學品的使用，例如，金屬金相實驗用的腐蝕液多采用各種酸配置而成，學生使用不當容易產生安全風險。也有一部分實驗涉及高溫，如金屬熔煉，金屬鑄造，金屬流動性測試，熱處理，熱軋實驗等，存在一定的燙傷風險。另有一部分實驗涉及大型機械，例如，軋制、拉拔、鍛壓、沖壓以及液壓機的使用，學生存在一定被大型機械傷害的風險。

2 改進和補充措施

針對疫情常態化下學校材料專業實踐教學中存在的問題，提出了以下解決方案。

2.1 虛擬仿真實驗的建設與使用

虛擬仿真實驗依托網絡技術，計算機，教學過程沒有時間、空間限制，實驗內容可靈活的擴展和更新，實現真正的“開放式”共享[8]。虛擬仿真實驗教學能有效提高實驗教學效果，讓學生產生濃厚的學習興趣，挖掘學生的創新潛能，有利于培養與社會需求接軌的高質量人才[9]，增加了實驗課程的空間形態，有利于新時代自由開放的課堂秩序的建立[10]。在疫情的大背景下，虛擬仿真實驗教學是解決實驗時間安排困難、設備落后與生產脫節、實驗設備購買經費不足、部分實驗存在安全隱患問題的好方法。作為學校自身，加大對自主虛擬仿真實驗的建設的政策扶持力度，鼓勵更多的老師建成高水平的虛擬仿真實驗項目。

2.2 校內連鑄、中厚板仿真實訓中心

仿真是一門多學科的綜合性技術，它是利用系統模型對實際或者設想的系統進行動態試驗。原冶金工業部直屬的遼寧科技大學和江西理工大學在冶金學科發展過程中也遇到過學生實習崗位短缺的局面。他們將目光投入仿真技術并取得了較好的效果[11]。因而，我校也在校內建一個鋼鐵生產仿真實訓中心，讓學生不出校門就能在身臨現場的環境進行操作訓練，既可切實解決高危、高復雜工藝環境下鋼鐵生產實踐的教學難題，又能使每個學生都能親身感受鋼鐵聯合生產工藝和流程。虛擬環境下的仿真訓練不僅能消除現場實習帶來的安全威脅，也能讓學生能夠按照自己的觀點來進行工藝參數探索，無形中增強工程意識并提高實踐能力。“鋼鐵生產虛擬仿真實訓中心”不僅能面向教學，進行鋼鐵生產工藝實習，包括工藝制度設計、設備參數制定等設計與訓練等，還可在虛擬條件下進行驗證，如鋼鐵生產各工藝環節的控制與操作訓練、過程控制與控制算法設計訓練、計算機綜合信息管理編程等[12]；同時還可以面向行業培訓，為鋼鐵行業工藝設計工程師、技術人員進行專業培訓及鋼鐵生產各工藝環節的操作人員進行崗前培訓，有利于加強校企合作。

2.3 校內比賽與校外比賽有機結合

為學生提供各種競賽平臺，指導學生在各類競賽中獲獎，提高學生創新實踐能力。

學院已經成功舉辦多屆金相技能大賽，化學化工實驗競賽、熱處理大賽及鑄造工藝設計等校內賽事，為參加各類國賽省賽提供優秀的學生。其中全國鑄造工藝設計賽作為中國大學生機械創新創意大賽的專業賽項之一，對于獲三等獎以上的同學賽務組還會頒發“見習鑄造工程師證書”，評委多來自企業，這項賽事本身加強了學生、老師與企業的聯系，提高了學生的實踐能力，在疫情嚴峻的時候，整個賽事無論是校賽還是國賽的舉辦都能順利進行。賽事的舉辦給學生更多展現自我的平臺，建議今后將比賽中學生表現納入并適當擴大其在評先評優中所占的權重，讓學生在專業知識學習和專業技能方面形成“必學趕超”的良好局面。

2.4 模擬軟件相關課程進一步加強

大量的仿真模擬軟件為提高產品質量，降低生產成本，縮短產品開發周期而得到了廣泛的應用。在疫情常態化狀態下，學校執行相對嚴格的防疫措施，開展實驗困難較大，可以利用模擬軟件的學習，替代部分線下實驗，與生產實踐緊密結合，提升學生工藝設計能力。目前學院已經有deform 模擬軟件相關的課程開設，但是使用軟件需要有三維模型，而所需的三維制圖的軟件的相關課程并沒有開設，教學時都是采用老師建好的三維模型進行練習的，不利于學生形成完整的知識體系。學院可以適當開設pro-e，SolidWorks 等三維制圖軟件的課程。另外，可以增設其他模擬軟件課程的開設，例如，鑄造用的模擬軟件AnyCast 或Procast，或者能應用于連鑄、力學分析、流場分析等場景的ANSYS軟件。

3 結語

在后疫情時代下，高校學生管理工作變得復雜多變，對應用型本科院校材料成型專業的實踐教學產生了較大影響。為此提出了對應的解決措施：學校積極推進虛擬仿真實驗的建設與使用，構建自由開放的課堂教學秩序；在校內建立連鑄、中厚板生產仿真實訓中心，增強學生工程意識，提高學生動手能力；將校內專業技能競賽與國內外競賽有機結合，以賽促學；進一步加強模擬軟件相關課程建設，提升學生工藝設計能力。這些能替代部分線下實驗與現場實習，與生產實踐緊密結合，有利于材料成型專業的實踐教學的開展，提高學生的實踐能力。