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浅谈材料成型及控制工程专业仿真实习系统论文
在高校工科人才培养计划中，实习占着举足轻重、无可替代的重要地位，尤其是生产实习。生产实习是工科专业重要的实践教学内容，是培养学生工程实践能力和创新意识必不可少的重要环节，是培养应用型人才的重要途径。通过生产实习，能够使学生直接了解本专业的实际生产过程，强化理论与生产实际的结合，加深对所学专业知识的理解，并为后续专业课程的学习和走上工作岗位提供必要的感性认识和实际生产的初步经验。因此，生产实习在应用性本科人才培养过程中的地位和作用非常重要，必须认真探索生产实习课程的教学方法，总结生产实习教学中的经验和存在的问题，进一步提高生产实习的质量。
一、传统生产实习模式及存在的问题
1.实习单位难以联系和稳固
实习单位之所以难以联系和稳固主要有三个原因。一是近几年来，材料成型及控制专业招生数量不断增多，学生人数增加，导致大多数原有的定点实习单位不能一次接收这么多学生。二是企业对接纳学生实习缺少积极性，企业没有认识到培养高素质人才是学校和企业共同的责任，大多数企业只是选用人才，而不愿参与人才的培养，把培养人才的责任都交给了学校，把培训教育学生视为额外负担。三是企业担心大批学生实习对生产带来影响及存在安全隐患问题。特别是技术比较先进的实习单位更是难以联系，导致学生往往很难接触到国际领先的工艺、设备和技术。
2.实习经费不足
随着市场经济的不断发展，消费价格调控机制已成为市场运作的主要手段，实习过程中涉及到的交通、住宿、管理等费用逐步增加，在教育经费投入有限的情况下，实习经费出现了较大缺口。这种缺口对实习产生了直接影响，导致了实习效果得不到保证。以沈阳工业大学材料成型及控制工程专业为例，2005年该专业的生产实习费用需11万元左右，到2010年生产实习费用接近20万元，为了节省经费，只好将实习时间缩短，将实习工厂数量减少。随着物价的进一步上涨，今后的生产实习实际费用仍将继续增加。
3.实习形式和过程简单化
材料成型及控制工程专业基本采用集中式实习模式。大部分采用的形式是：每一个班配一名实习带队教师，按照实习日期下厂，进行参观性质的实习。学生对循环“游览式参观”的实习过程产生厌恶感，从而也会失去实习的兴趣。甚至在很多情况下，学生在一个生产车间参观的时间往往只有十几分钟，然后就被工厂负责参观的教师打发走了。
4.实习质量很不乐观
在生产企业实习中，由于整个生产流程附属内容很多，而且生产流水线通常较长，学生在实习过程中很容易被与专业内容无关的东西所吸引，造成要学的东西没学到，使得实习效果不佳。而目前的生产实习又多是参观式实习，学生很少能够真正参与到生产当中，导致学生对实习内容根本无法深入掌握。目前，材料成型及控制工程专业学生的生产实习质量很不乐观。其原因如下：
一是企业不愿意接待实习生。随着国家经济体制改革和人们思想意识的变化，企业生产任务繁重，在市场经济冲击下，由于企业改制，生产实习也不可能以行政命令的形式强制企业接受。随着学生数量增多，企业容量反而减少，因而企业担心学生在车间实习会影响生产秩序和效益。特别是经济效益好、设备先进、管理完善、制度健全的企业主要精力是完成更多的生产，提高其效益，往往找各种理由拒绝学生实习;虽然有些企业愿意接待学生实习，但他们生产任务不多、设备陈旧、工艺落后、人员素质欠缺，学生无法看到生产工艺的动态过程，只能看到静止不动的设备，这一来，学生就没有实际动手的机会，实习效果不尽人意。由于大多数生产企业都有安全风险问题，企业担心学生进入企业后出现安全问题，因此，企业不愿意承担安全风险。
二是学生积极性不高。当前由于材料行业中发展较好的企业并不多，以及学生的观念问题，导致学生们对专业产生厌恶心理，毕业后不愿意从事本行业，缺乏学习兴趣，致使实习积极性不高，实习效果不理想。甚至个别学生实习目的不明确，认为实习只不过是形式而已。
二、生产实习改革思路及成果
针对材料成型及控制工程专业学生生产实习中存在的问题，为了在有限的时间内提高实习质量和实践教学效果，让学生在学期间能够最大化地提高实践能力，除了需要建立稳固的校外生产实习基地、建立开放的校内实习基地、建设高水平实习指导教师队伍以外，还要创立多种实习形式来丰富实习内容。本项目具体改革思路如下：
(1)录制和制作材料成型及控制工程专业铸造、焊接和锻冲三个模块的国内外典型生产线、代表性零件的生产过程、生产组织及管理等方面的多媒体视频影像资料。
(2)开发制作典型设备和生产工艺的3D动画，揭示典型设备的工作原理和工作过程，以及典型生产工艺流程和细节。
(3)创建材料成型及控制工程专业数字化仿真实习系统，实现学生的自主学习和虚拟实习，为下一步到工厂实际生产实习打好坚实基础。
(4)通过本项目培养出一支具有较高水平的实习指导教师队伍。
(5)对沈阳工业大学材料成型及控制工程专业进行生产实习教改实践，由以前的传统生产实习模式改革为数字化生产实习和工厂实际生产实习相结合的模式。
改革成果：本项目创建材料成型及控制工程专业数字化仿真实习系统，引入多媒体虚拟实习，并注重国内外领先工艺和技术。其中数字化仿真实习系统软件包括三张光盘，内容涵盖国内材料成型及控制工程专业铸造、焊接、锻造三个模块的典型生产线、代表性零件生产过程、生产组织及管理、车间厂房、企业文化等方面的多媒体视频影像资料;国际上先进的材料成形工艺、设备和技术方面的视频材料;喷射沉积、平面流铸、高压多触头造型等典型设备和生产工艺的3D动画，等等。
实习时，先在校内进行数字化仿真实习，然后去企业进行实际生产实习，从而在降低实习费用的情况下，较大程度地提高生产实习质量，真正达到生产实习的实践教学效果，为培养合格的材料成型及控制工程专业的科技人才和高质量的铸造、焊接和锻压工程师奠定坚实基础。
三、生产实习改革的实施方案
第一，联系校外生产实习企业，进行金属材料类材料成型及控制工程专业实际生产状况方面的调研，总结出其三个模块(铸造、焊接和锻压)的主要工艺和设备、主要产品类型及其生产线，分析了金属材料类专业前沿技术和最新工艺的应用状况，以便修订与本专业发展相适应的生产实习教学大纲和实习内容。
第二，根据生产实习大纲、“材料成形工艺”及“材料成形设备”等课程内容，项目组研究确定材料成型及控制工程专业三个模块具体需要录制的工厂实际生产的视频影像内容，确定了需要制作动画的典型设备和生产工艺，确定了制作3D虚拟仿真实习系统的典型生产线，并在学院领导的组织协调下专门召开一次本专业的研讨会，广泛征求本专业资深教师意见，力求使本项目开发创建的数字化仿真实习系统科学、实用、先进。
第三，分别录制材料成型及控制工程专业三个模块所需要的典型生产线、代表性零件生产过程、生产组织及管理、车间厂房、企业文化等方面的多媒体视频影像资料，要突出重点，并注重录像效果和摄像技巧。同时，搜集国际最先进的材料成形工艺、设备和技术方面的视频影像资料。
第四，对多媒体视频影像资料进行非线性编辑、加工和合成。紧扣生产实习教学大纲，将内容进行精炼，并加配教师解说录音和文字字幕。让学生在使用数字化仿真实习视频后，能对本专业的国际和国内生产状况有一个全面的了解，并对下一步的工厂实际生产实习做到心中有数、胸有成竹。
第五，通过电脑制作典型设备和生产工艺的3D动画，如低压铸造工艺等无法实际观测到的工艺过程或工作原理，有利于学生更好地掌握典型设备的工作原理和工作过程，以及典型生产工艺的流程及其细节。
第六，创建了材料成型及控制工程专业数字化仿真实习系统，实现了学生的自主学习和虚拟实习(虚拟实习就是以国际上先进的生产线影视资料为主线，再通过动画形式展现生产线上每道工序工艺过程，立体再现生产线所涉及的设备、工装等工作原理，达到学生通过虚拟实习就好像亲临现场，同时又能了解生产工艺和设备的工作原理)。
第七，在数字化仿真实习系统的开发和实践过程中，培养出一支具有较高水平的实习指导教师队伍。无论在实习内容的把握和教学方面，还是教师本身的专业知识和计算机能力方面，通过本项目的实施，项目组教师的水平均将获得显著提高。
第八，于2011年和2012年连续两个年度对沈阳工业大学材料成型及控制工程专业本科学生进行了生产实习教改实践。以往的生产实习模式是：共实习四周，去长春一汽二周，然后去朝阳柴油发动机厂一周半左右，剩余时间学生整理实习日记和实习报告，最后一天完成实习成绩的考核和评定。经过两年教改，现改革为：时间仍然为四周，但在实习的第一天就让学生集中应用数字化仿真实习系统。在这一天的时间里，指导教师要指导学生应用数字化仿真实习系统软件，让学生对材料成型及控制工程专业生产的状况有一个全面了解，知道到企业中应该学习什么以及如何去学习;让学生对国内外先进的材料成形工艺、设备和技术方面有所了解。另外，学生在工厂实际生产实习的过程中，从工厂返回宿舍后的空余时间里，还可以自行利用数字化仿真实习系统软件来巩固实习效果。这样，由以前的传统生产实习模式改革为数字化仿真实习和工厂实际生产实习相结合的模式，从而真正提高了学生的生产实习质量和效果，达到了本项目的教学改革目标。
四、生产实习改革实施的效果及意义
第一，大大提高了学生的实习兴趣。学生对生产实习本来就很期待，他们其实是非常愿意接触工厂的生产实际的。生产实习的第一天就让他们对自身专业的实际生产状况有清晰而全面的了解，并对国内外先进的设备和工艺技术进行接触，这种通过数字化仿真实习系统，提前介入实习的方式，更加促使学生产生了去真正的工厂车间学习实际专业知识的浓厚兴趣。
第二，大大提高了学生的实习质量。数字化仿真实习系统充分利用计算机软件技术、视频摄像技术、图像处理技术、三维动画技术等，既注重工厂生产现场布局的全面观察，又突出显示生产过程中的局部和细节，使学生对生产实际中涉及的相关专业知识学得不但更全面而且更加深入。数字化仿真实习和工厂实际生产实习相结合的实习模式，在不增加学生实习经费的情况下，大大提高了学生的实习质量和效果。
第三，提高了学生的综合能力和素质。数字化仿真实习系统不但直接指导学生如何来进行实习，让学生对本专业的生产状况有全面了解，而且让学生领略到了多媒体技术、课件制作技术、图像动画技术等，扩大了知识面，增加了感性认识，有利于培养学生的实际生产意识，有利于增强学生的工程意识、社会意识和社会实践能力，有利于发展学生的创造能力。
第四，培养出了一支较高水平的实习指导教师队伍。
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