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材料成型及控制工程

材料成型及控制工程是研究热加工改变材料的微观结构、宏观性能和表面形状,研究热加工过程中的相关工艺因素对材料的影响,解决成型工艺开发、成型设备、工艺优化的理论和方法;研究模具设计理论及方法,研究模具制造中的材料、热处理、加工方法等问题。是国民经济发展的支柱产业。也是我国较多工科院校开设的重要专业。

本专业培养具备材料科学与工程的理论基础、材料成型加工及其控制工程、模具设计制造等专业知识,能在机械、模具、材料成型加工等领域从事科学研究、应用开发、工艺与设备的设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才和管理人才。本专业分为四个培养模块:

(一)焊接成型及控制:

培养能适应社会需求,掌握焊接成型的基础理论、金属材料的焊接、焊接检验、焊接方法及设备、焊接生产管理等全面知识的高级技术人才。

(二)铸造成型及控制

这是目前社会最需要人才的专业之一。主要有砂型铸造、压力铸造、精密铸造、金属型铸造、低压铸造、挤压铸造等专业技术及专业内新技术发展方向。

(三)压力加工及控制

分为锻造和冲压两大专业方向,在国民经济中起到非常重要的作用。

(四)模具设计与制造:

掌握材料塑性成型加工的基础理论、模具的设计与制造、模具的计算机辅助设计、材料塑性加工生产管理等全面知识的高级技术人才。

由于材料成型与控制包括焊接、铸造、压力加工、模具设计四个方面,每个方面之间差别较大。因而课程开设将依据学校的侧重点而异。

主要课程:高等数学、大学物理、基础外语、马克思主义哲学原理、计算机应用、机械制图、电工电子技术、金属学、材料冶金与成型工艺、材料成型设备及方法、材料成型微机应用、先进制造技术、检测技术与控制工程、技术经济、CAD/CAM基础、表面工程学、焊接冶金学、金属材料焊接、焊接方法与焊接设备、焊接检验、塑性成型理论、橡塑材料成型工艺学、橡塑成型模具、金属冲压工艺与模具设计、模具制造技术等专业基础和专业课程知识等等。

主要实践性教学环节:包括金工实习、机械热加工实习、机械设计课程设计、专业实习、综合设计、毕业设计(论文)等。

主要专业实验:包括材料冶金与成型工艺综合实验、材料成型设备方法综合实验、材料成型自动控制综合实验等。

本专业涉及的知识面广、信息量大,注重英语能力、计算机能力和实际动手能力的培养,使学生具有很强的适应能力、创新能力、分析和解决问题的能力。另外还注重学生的素质教育,培养富有创新精神的高素质复合型人才。

培养目标:本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力,能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。

本专业具有工学学士、工学硕士和工学博士学位的授予权,学生可以选择进一步深造。学生毕业后进入钢铁企业、机械制造业、汽车及船舶制造业、金属及橡塑材料加工业等领域从事与焊接材料成型、模具设计与制造等相关的生产过程控制、技术开发、科学研究、经营管理、贸易营销等方面的工作。与机械类专业有着类似的就业方向及成长路线。同时,由于就业方向单位多属重工单位,工作环境不是太理想,女生就业情况不如男生。

主干学科:机械工程、材料科学与工程。

主要课程:工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD/CAM基础。

主要实践性教学环节:包括军训,金工、电工、电子实习,认识实习,生产实习,社会实践,课程设计,毕业设计(论文)等,一般应安排40周以上。

主要专业实验:塑性成型工艺过程综合实验、铸造工艺过程综合实验、焊接工艺过程综合实验、材料性能及检证、CAD上机实验。

培养目标:本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力,能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。

本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法,受到现代机械工程师的基本训练,具有从事各类热加工工艺设备设计、生产组织管理的基本能力。

业务培养要求:本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法,受到现代机械工程师的基本训练,具有从事各类热加工工艺设备设计、生产组织管理的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力:

1.具有较扎实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力;

2.较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识,主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识;

3.具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力;

4.具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识,了解科学前沿及发展趋势;

5.具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。

主干学科:机械工程、材料科学与工程

主要课程:工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD/CAM基础等

主要实践性教学环节:包括军训,金工、电工、电子实习,认识实习,生产实习,社会实践,课程设计,毕业设计(论文)等,一般应安排40周以上。

主要专业实验:塑性成型工艺过程综合实验、铸造工艺过程综合实验、焊接工艺过程综合实验、材料性能及检证、CAD上机实验等

修业年限:四年

授予学位:工学学士

相近专业:机械设计制造及其自动化

新中国50余年的发展历史中,本科教育长期居于绝对的主导地位,国民经济和社会发展所需要的大批应用型、技术型和职业型人才主要是由本科教育培养的。20世纪50年代初期,中国在全面学习苏联的做法中,形成了“专业对口”、“学以致用”的本科教育思想。各学校纷纷成立了铸造、锻压、焊接热处理等按行业领域划分专业。在当时特定的历史时期,这种做法对推动中国高等教育的发展和为国民经济建设培养人才起到了重要的作用。但由此也产生了很多问题,诸如:专业设置过窄、人文素质教育薄弱、教学内容陈旧、教学方法偏死、培养模式单一等。这些问题随着中国高等教育由精英教育快速向大众化教育发展而变得愈益突出。

80年代初期,随着材料科学与工程学科的建立,中国一些高等院校的热加工类专业转向材料类学科发展,并由此形成了热加工类专业在材料学科和机械学科各占半壁江山的局面。原金属材料及热处理专业大多转入材料学科,而铸、锻、焊专业有相当数量保留在机械学科。1998年教育部进行高等院校本科专业目录调整时,设立了材料成形与控制工程这样一个新的本科专业,其范围涵盖原来的部分机械类专业和部分材料类专业。目前,中国有百余所高等学校办有材料成形与控制工程专业,其中多数以原来的热加工类专业(如铸造、塑性加工、焊接、热处理等)为主体。由于各院校原有的专业基础不同,专业的定位及发展目标也不尽相同,因此在培养模式及培养计划方面也存在较大差异。

2002年材料成形及控制工程教学指导分委员会曾在西宁召开会议,对中国各高校中材料成形及控制工程专业的现状进行了分析,认为目前该专业大体上有三种主要的培养模式,一类是以原热加工类专业为基础,在拓宽基础的前提下,为适应国内人才需求的行业特色,采用有专业方向的培养模式;另一类也是以原热加工类专业为基础,但取消专业方向,加强基础知识,扩展适应领域,进行宽口径的通才式培养模式;第三类是以原机械类专业为基础,涵盖热加工领域,形成机械工程及自动化类型的专业人才培养模式。除上述三种培养模式之外,由教育部批准的焊接技术与工程目录外本科专业,其专业领域也应隶属于材料成形与控制工程的专业范畴。对于上述情况,材料成形与控制工程教学指导分委员会曾责成哈尔滨工业大学西安交通大学合肥工业大学等单位牵头制定了针对上述四种情况的指导性专业培养计划,并于2003年4月报送教育部高教司和机械类教学指导委员会。

分析材料成形及控制工程专业的现状及存在的问题,在今后一段时间内应开展以下几方面的研究工作:

(1)材料成形及控制工程专业的知识结构及课程的体系建设。

(2)机械、材料、控制、信息等多学科融合与本专业建设的关系。

(3)强化实践性教学环节,建设专业实习基地的问题。

(4)人才培养模式与市场需求的关系。

(5)专业教材建设的问题

材料成形及控制工程专业既不完全是按照行业特点设立的专业,也不是按照学科特征设立的专业,因此其发展具有其特殊性。按照对目前本专业的情况及市场需求情况进行分析,估计本专业今后的发展将主要表现为以下几个方面:

1.先进制造技术将成为本专业今后的主导技术发展方向

先进制造技术是传统制造业不断吸收机械、电子信息材料及现代管理等方面的最新成果,将其综合应用于制造的全过程,以实现优质、高效、低消耗、敏捷及无污染生产的前沿制造技术的总称。当今制造技术的主要发展趋势是:制造技术向着自动化、集成化和智能化的方向发展;制造技术向高精度方向发展;综合考虑社会、环境要求及节约资源的可持续发展的制造技术将越来越受到重视。铸、锻、焊技术目前正向着近净成形、近无余量加工、精密连接、微连接与微成形等方向发展,并由此构成先进制造技术的重要组成部分。

2.厚基础、宽专业将成为本专业人才培养的主要模式

材料成形及控制工程专业是一个具有典型材料学科特征的机械类学科,机械学科和材料学科的基础知识构成了本学科的基本知识体系。这一特点决定了材料成形及控制工程专业人才培养必然是宽口径的,而由机械学科和材料学科的基础知识共同构架的材料成形及控制工程专业基础也必然是雄厚的。随着老专业的融合和科学技术的发展,本专业人才培养必然走向厚基础、宽专业的模式。

3.在今后一段时期内,分类培养仍将占据主要的地位

目前,大多数高等院校的材料成形及控制工程专业还按照区分不同的专业方向的模式进行人才培养,这一方面是由于在由老的铸、锻、焊专业向新的材料成形专业转型时还难以完全摆脱原有的专业痕迹,另一方面,市场对人才的需求也还没有适应专业的变化,仍然按照行业特征来招聘人才。这种情况还将持续一段时间,并将随着社会和工厂企业的专业人才培训功能的建立和完善而逐渐发生变化。

材料成型与控制工程专业一般开设在理工科大学材料科学与工程学院或者机械学院。材料成型的四个分类差别较大,因而各大高校均只侧重于某一分类,例如哈工大侧重于焊接、北科大侧重于压力加工,武汉科技大学侧重于压力加工,西工大偏重于热加工和铸造,兰州理工大学偏重于液态成型等。

西南科技大学太原科技大学内蒙古科技大学湖北汽车工业学院辽宁石油化工大学
陕西科技大学内蒙古工业大学江苏理工大学武汉科技大学中国石油大学
陕西理工学院沈阳工业大学扬州大学湘潭大学西安石油大学
西安理工大学辽宁工程技术大学福州大学广东工业大学中北大学
贵州大学辽宁工学院南昌大学广西大学沈阳理工大学
兰州理工大学沈阳大学山东大学武汉水利电力大学南京理工大学
湖北理工学院

青岛科技大学

新疆大学吉林工学院郑州工业大学大连交通大学重庆工业管理学院
河北工业大学佳木斯大学河南理工大学武汉理工大学北京航空航天大学
河北科技大学哈尔滨理工大学中原工学院长安大学南昌航空工业学院
燕山大学上海工程技术大学湖北工业大学江苏科技大学西北工业大学
哈尔滨工业大学吉林大学湖南大学上海理工大学天津理工大学
天津大学东南大学重庆大学天津科技大学河北工程大学
大连理工大学合肥工业大学四川大学天津工程师范学院长春工程学院
东北大学华中科技大学河南科技大学山东理工大学江苏石油化工学院
淮阴工学院长江大学北京理工大学华东理工大学景德镇陶瓷学院
华北水利水电学院株洲工学院北华大学合肥学院西南交通大学
大连工业大学江汉大学辽宁科技大学安徽工程大学湖南科技大学
徐州工程学院湖南理工学院华南科技大学重庆科技学院西安交通大学
清华大学东南大学
北京科技大学

三峡大学
四川理工大学
攀枝花学院
上海应用技术学院西华大学福建工程学院河北联合大学
华中科技大学文华学院
成都大学郑州航空工业管理学院华北科技学院集美大学重庆理工大学
安徽工业大学太原理工大学长沙理工大学桂林电子科技大学大连交通大学
广东石油化工学院山东交通学院长春工业大学长沙学院昆明理工大学
河南工业大学湖南工学院浙江科技学院大连大学邵阳学院

就材料成形及控制工程专业目前的现状来看,存在以下几方面的问题:

本科教育不是单纯的专业教育。本科教育习惯于按专业招生,分专业培养。所谓的拓宽专业面,也是在专业范围内做文章。尽管本科教育不可能不包括专业教育,但不等于专业教育,其内涵比专业教育更深刻,外延比专业教育更宽泛,本科教学应有更广泛的领域,应当在人文、社会、科学、工程和技术等众多方面为学生打下坚实而宽广的基础,为学生的多样化和个性化发展铺平道路。

本科教育不是职业培训。在一个时期里,本科教学强调专业开办应当与社会生产相一致,课程设置应当考虑实际应用价值,教学内容要有助于学生胜任具体工作,教学方法强调实际生产现场教学。虽然不可能把本科教育与职业需要之间的联系完全割断,但区别本科教育与职业培训对于我们正确认识本科教育的特征是很有帮助的。本科教育可以、应当为学生毕业后直接就业提供一定的准备,但这不是其主要使命。其主要使命是为学生奠定一种发展的基础,使他们在毕业后能够有新的、更大的发展。因此,本科教学应当淡化职业倾向性,重视学生科学思维、科学方法、科学精神的培养,不仅要让学生学会学习,学会工作,还要使学生学会探索,学会创造。

本科教育不是守成教育。本科教育长期缺少一种面向未来的精神,过于守成,缺乏创新。本科教学的现状是,讲理论,重视要求学生掌握已知,在考试中不能考有争议的问题,教给学生“正确的”知识和方法,有分歧的理论或观点应当回避,教师个人的见解不得轻易在课堂上亮出,以免误导学生。由此所带来的后果是,教学缺少生机与活力,读死书,死读书,教学气氛压抑、沉闷。这样是难以培养出能够为人类文明做出创造性贡献的人才的。因此,本科教育必须由导向过去的教育转变为导向未来的教育,要培养能够适应未来社会发展要求的、具有创新能力和创新精神的高素质人才。本科教学应当根据未来知识社会人的发展需要来设计课程体系、教学内容、教学方法和教学手段,要在使学生掌握人类优秀文化科学成就的基础上,特别注重培养学生的批判精神、进取精神,使学生养成积极的人生观,引导学生乐观地面对现实,增强迎接挑战,开创未来的信心和勇气。

另外,课程的国际化也是一个不容回避的问题,因为未来学生培养的业务质量标准是没有国界的,必须处理好课程的国际化和本土化问题。对于一些有中国特色的课程,还可以考虑加大教学方法改革的力度。比如,处理好理论教学与实践教学的关系、教师讲授与引导讨论及研究式学习的关系,等等。

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