应用型本科材料成型专业实践教学改革探索

姚 柳，王淑艳，秦 亮，伊军英

（1.江苏科技大学苏州理工学院，江苏 张家港 215600；2.江苏科技大学冶金与材料工程学院，江苏 张家港 215600）

0 引言

自2020 年新冠病毒暴发以来，学生管理工作变得复杂、不确定、风险高，各高校纷纷采取延期复学、调整假期、封闭管理等措施[1]。后疫情时代下，各高校积极创新教育教学模式[2]。江苏科技大学苏州理工学院，位于江苏省苏州市张家港市，疫情以来，学校为了降低疫情防控压力，每个学期都依据疫情的形式相应地对教学工作安排做了一定的调整，采取了不同程度的防疫措施，但同时也给实践教学带来了一定的影响，实践教学改革迫在眉睫。

江苏科技大学苏州理工学院初创于2007 年，材料成形及控制工程专业是由江苏科技大学材料学院相关专业分离成立的新专业。首先，学院建立时间不长，材料成型专业教育的历史底蕴不够深厚，缺乏教学和实践经验积累；其次，学校没有国家、省及部委巨额的财力支持的先天优势，办学资金不够充裕；学生素质参差不齐，阅历不足，难以将书本知识与生产实践联系起来。如今高等教育招生面临日益残酷的竞争局势，学校根据自身现状以及社会对人才的需求，提出“应用型本科”的办学定位。

本文将分析学院材料成型专业在疫情形式和发展应用型本科的需求下实践教学存在的问题，寻求提高实验实践教学效果的措施，促进学院学科和人才培养的双发展。

1 教学现状分析

应用型本科新在“应用”二字，要实现这个目的，必须在新的高等教育形势下构建满足和适应经济与社会发展需要的新的学科方向、专业结构、课程体系，更新教学内容、教学环节、教学方法和教学手段，全面提高教学水平，培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才。学院材料成形及控制工程人才培养要力争满足地方企业需求，专业课程设计体现相关企业关切，注重提高学生实践能力，培养应用型人才。江苏科技大学苏州理工学院扎根张家港，疫情影响下张家港企业库存压力大，风险复杂多样化，急需开发新产品来扩大经营范围[3]。学生知识体系可以通过课堂教育获得，但实践能力培养离不开“实践教学”这个核心环节。目前实践教学存在以下问题。

1.1 实践经验丰富的教师数量不足

冶金与材料学院现有专、兼职教师42 人，随着老教师的退休，学院为补充教师队伍，招收了部分刚毕业不久的新老师。目前学校中青年教师比例为80%。青年教师年富力强，具有较高的学术热情，不过另外一方面，青年教师大多是刚出一个校门又进了另外一个校门，在疫情的影响下，刚毕业的老师在原有的学校自身的实验实践方面的知识相对老教师要薄弱，这就造成他们缺乏足够的工程实践和科研经历，“打铁还需自身硬”，实践能力欠缺的青年教师难以承担起培养善动手学生的现实任务。

1.2 实习基地数目进一步减少

苏州理工学院自搬迁至张家港以来，虽然钢铁是张家港市经济的支柱产业，钢铁企业众多，但学生实习不仅不能够给企业带来经济效益，而且还需要企业对学生承担一定安全责任，该形势下，在疫情暴发以前，即使是学院愿意支付相关费用给企业，企业也没有足够的意愿接纳学生实习。

根据2022 年秋季学期学校的防疫政策，需要出校实习的，至少提前三天向实践教学科备案，实践教学科根据防疫情况核准是否外出实习，外出实习原则上在张家港市内进行，严格控制苏州大市范围内的实习活动，苏州之外的实习计划需调整到张家港市内进行或延后。学校的防疫政策无疑是进一步缩小了实习基地的范围。

1.3 实习、实验效果不明显

企业为了降低防疫风险，将原本不长的实习时间进一步压缩，学生实习过程中出现走马观花的现象是现在很多学校实习过程中碰到的共同问题[4]。这个问题追本溯源：首先是由于学生不能快速准确将实践和从老师、书本获取知识建立连接；其次还是教师对生产的最新设备、工艺不够了解，讲授的是缺乏与生产现场相结合的知识，干瘪、不鲜活的理论知识让学生无法提起兴趣。目前，江苏科技大学苏州理工学院因处于独立学院转设准备期，疫情等多重因素的影响，在实验设备上的投入减少，实验教学用的设备大多陈旧落后、测试数据不精准等[5]，这使得学生掌握新技术、新工艺的需要难以得到满足[6]。实验内容与行业实际要求脱节严重[7]。

1.4 用于实习、实验的时间受到影响

江苏科技大学苏州理工学院，位于江苏省苏州市张家港市，疫情以来，学校为了预防疫情，做了大量的防疫工作，至今为止，学校为了保障全体师生员工的安全，每个学期都会根据疫情的情况开展一段时间的线上教学，在疫情相对严峻的时候，严格控制进入每一个实验室的人流量，大大增加了实验教学的教学周期。特别是今年上半年由于苏州地区疫情防控形式严峻，2022 年春季学期非毕业班整学期都没有返校，毕业班也仅在学期结束前2 周允许部分同学自愿返校。根据学校规定，实习实践、实验类课程的教学工作全部调整到2022 年秋季学期校内完成。因而2022 年秋季学期的实习实践、实验类课程的教学任务加倍，加之受疫情的影响，2022 年秋季学期学校目前已经开展了近3 周的线上教学，并且为了保障全体师生的安全，学校实现封闭式管理，设置专门的核酸检测点，全体师生需要不定期的全员或部分参与核酸检测，也占用了师生部分时间。

1.5 部分实验存在一定的安全隐患

材料专业部分实验会涉及危险化学品的使用，例如，金属金相实验用的腐蚀液多采用各种酸配置而成，学生使用不当容易产生安全风险。也有一部分实验涉及高温，如金属熔炼，金属铸造，金属流动性测试，热处理，热轧实验等，存在一定的烫伤风险。另有一部分实验涉及大型机械，例如，轧制、拉拔、锻压、冲压以及液压机的使用，学生存在一定被大型机械伤害的风险。

2 改进和补充措施

针对疫情常态化下学校材料专业实践教学中存在的问题，提出了以下解决方案。

2.1 虚拟仿真实验的建设与使用

虚拟仿真实验依托网络技术，计算机，教学过程没有时间、空间限制，实验内容可灵活的扩展和更新，实现真正的“开放式”共享[8]。虚拟仿真实验教学能有效提高实验教学效果，让学生产生浓厚的学习兴趣，挖掘学生的创新潜能，有利于培养与社会需求接轨的高质量人才[9]，增加了实验课程的空间形态，有利于新时代自由开放的课堂秩序的建立[10]。在疫情的大背景下，虚拟仿真实验教学是解决实验时间安排困难、设备落后与生产脱节、实验设备购买经费不足、部分实验存在安全隐患问题的好方法。作为学校自身，加大对自主虚拟仿真实验的建设的政策扶持力度，鼓励更多的老师建成高水平的虚拟仿真实验项目。

2.2 校内连铸、中厚板仿真实训中心

仿真是一门多学科的综合性技术，它是利用系统模型对实际或者设想的系统进行动态试验。原冶金工业部直属的辽宁科技大学和江西理工大学在冶金学科发展过程中也遇到过学生实习岗位短缺的局面。他们将目光投入仿真技术并取得了较好的效果[11]。因而，我校也在校内建一个钢铁生产仿真实训中心，让学生不出校门就能在身临现场的环境进行操作训练，既可切实解决高危、高复杂工艺环境下钢铁生产实践的教学难题，又能使每个学生都能亲身感受钢铁联合生产工艺和流程。虚拟环境下的仿真训练不仅能消除现场实习带来的安全威胁，也能让学生能够按照自己的观点来进行工艺参数探索，无形中增强工程意识并提高实践能力。“钢铁生产虚拟仿真实训中心”不仅能面向教学，进行钢铁生产工艺实习，包括工艺制度设计、设备参数制定等设计与训练等，还可在虚拟条件下进行验证，如钢铁生产各工艺环节的控制与操作训练、过程控制与控制算法设计训练、计算机综合信息管理编程等[12]；同时还可以面向行业培训，为钢铁行业工艺设计工程师、技术人员进行专业培训及钢铁生产各工艺环节的操作人员进行岗前培训，有利于加强校企合作。

2.3 校内比赛与校外比赛有机结合

为学生提供各种竞赛平台，指导学生在各类竞赛中获奖，提高学生创新实践能力。

学院已经成功举办多届金相技能大赛，化学化工实验竞赛、热处理大赛及铸造工艺设计等校内赛事，为参加各类国赛省赛提供优秀的学生。其中全国铸造工艺设计赛作为中国大学生机械创新创意大赛的专业赛项之一，对于获三等奖以上的同学赛务组还会颁发“见习铸造工程师证书”，评委多来自企业，这项赛事本身加强了学生、老师与企业的联系，提高了学生的实践能力，在疫情严峻的时候，整个赛事无论是校赛还是国赛的举办都能顺利进行。赛事的举办给学生更多展现自我的平台，建议今后将比赛中学生表现纳入并适当扩大其在评先评优中所占的权重，让学生在专业知识学习和专业技能方面形成“必学赶超”的良好局面。

2.4 模拟软件相关课程进一步加强

大量的仿真模拟软件为提高产品质量，降低生产成本，缩短产品开发周期而得到了广泛的应用。在疫情常态化状态下，学校执行相对严格的防疫措施，开展实验困难较大，可以利用模拟软件的学习，替代部分线下实验，与生产实践紧密结合，提升学生工艺设计能力。目前学院已经有deform 模拟软件相关的课程开设，但是使用软件需要有三维模型，而所需的三维制图的软件的相关课程并没有开设，教学时都是采用老师建好的三维模型进行练习的，不利于学生形成完整的知识体系。学院可以适当开设pro-e，SolidWorks 等三维制图软件的课程。另外，可以增设其他模拟软件课程的开设，例如，铸造用的模拟软件AnyCast 或Procast，或者能应用于连铸、力学分析、流场分析等场景的ANSYS软件。

3 结语

在后疫情时代下，高校学生管理工作变得复杂多变，对应用型本科院校材料成型专业的实践教学产生了较大影响。为此提出了对应的解决措施：学校积极推进虚拟仿真实验的建设与使用，构建自由开放的课堂教学秩序；在校内建立连铸、中厚板生产仿真实训中心，增强学生工程意识，提高学生动手能力；将校内专业技能竞赛与国内外竞赛有机结合，以赛促学；进一步加强模拟软件相关课程建设，提升学生工艺设计能力。这些能替代部分线下实验与现场实习，与生产实践紧密结合，有利于材料成型专业的实践教学的开展，提高学生的实践能力。