浅析复合材料专业复合材料产品设计能力提升方法研究

　　摘要：南京工业大学复合材料与工程专业在课程设计、毕业实习和毕业论文的教学实践过程中，致力于复合材料产品设计工程师的培养，提出了新方法和新思路，研究探索并采取了一系列有效措施，如打通了各个教学环节将课程设计、毕业实习和毕业设计三个环节进行结合形成整体的复合材料产品设计，采用双师制进行教学，并注重加强复合材料产品设计过程的管理，显著提高了本专业毕业生复合材料产品设计能力。

　　关键词：复合材料产品设计提升方法

　　中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2011)04(c)-0008-02

　　当今时代是知识和信息快速发展的时代。人们已经普遍认识到，现在的本科教学最重要的核心任务不是仅仅让学生记住教材上的知识点，而是培养学生“自主学习”的能力，具体来说就是培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力；培养学生进行文献调研了解学科领域研究现状、发现问题并提出问题推进科技发展的能力；培养学生创新能力、科研能力及实践能力等。这样才能提高他们的就业竞争力。

　　那么如何提高他们的创新能力、科研能力及实践能力，最好的方法就是根据行业实际需求，将理论和实践相结合，在实践过程中发现问题进而寻求理论解决方案。对于复合材料与工程专业学生也不例外，这就要求在认识实习、课程设计、毕业实习和毕业设计等实践环节中有所创新，结合复合材料行业需求，边实践边学习理论知识，进而提高其综合素质能力。

　　目前复合材料需求日益增长，亚洲尤其中国需求极为旺盛，中国的年均增长率已经达到15%。目前复合材料全球总产量约为820万t，中国占16%。2007年中国的玻璃纤维总产量为160万t，但用于玻璃钢(FRP)工业就已达到115.5万t；不饱和聚酯树脂的产量为135万t，而用于玻璃钢领域达68.8万t；胶衣树脂产量为15.87kt；乙烯基树脂产量为12.64kt。建筑、汽车、风电等行业的快速发展将带动复合材料产业飞速发展，包括水槽、冷却塔和雷达罩等采用手糊工艺制造，其中冷却塔的年增长率为15%～20%。目前中国汽车市场年增长也超过30%，是全世界增长最快的，同时汽车制造中复合材料使用增长迅速，因此许多世界著名的汽车制造商，都在大力开展汽车用复合材料的设计和制备技术研究。风力发电相对其它能源来说有着巨大的发展潜力，中国预期今后10年内的年增率为20%以上，现风力发电机用转子叶片、机舱罩和整流罩绝大部分采用复合材料制造，每台有3个转子叶片，同时叶片尺寸也越来越大，如海上风力发电机叶片长度最长达60m，重量达到20t。

　　综上可以看出复合材料产品用量日益加大，而其性能也千差万别，所以必须根据其使用要求对其进行产品设计，主要包括材料设计、结构设计和工艺设计三个方面。目前高校培养的复合材料方向的毕业生主要包括材料和结构设计两类，而企业对能够从事材料设计、结构设计和工艺设计相结合的人才需求很大，两者存在着矛盾。如常州天马集团有限公司目前共有工程技术人员420人，其中材料类专业约280人，包括无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料和金属材料，主要分布于纤维及制品、基体材料、复合材料等领域；工程技术人员中只有15人从事复合材料工艺，10人从事复合材料设计，远远不能满足企业对复合材料综合设计的人才需求。目前企业一般采取对新进毕业生进行多轮培训，通过“传帮带”等形式，来提高其综合设计能力。企业更希望高校向他们输送能直接从事复合材料设计的人才。

　　目前国内开设复合材料与工程专业的高校主要有中南地区的武汉理工大学，华北地区的中北大学，东北地区的哈尔滨工业大学，西北地区的西北工业大学，华东地区的华东理工大学、济南大学和南京工业大学这七所高校。近年来，武汉理工大学和中北大学积极根据复合材料行业需求——复合材料设计人员极度缺乏的现状，把培养“掌握复合材料的成型加工的基本知识，具有正确选择设备进行复合材料研究、复合材料设计、复合材料开发的初步能力”的人才列入培养目标；也采取了一些措施：如在原有专业课程体系中增加了《复合材料产品设计》等相关课程。我校复合材料与工程专业则对学生教学实践环节进行了大胆的改革和创新，将课程设计、毕业实习和毕业设计三者相结合，将复合材料产品设计知识穿插在实践过程中传授，初步达到理论与实际相得益彰的目的。

　　1课程设计、毕业实习和毕业设计的选题相结合

　　课程设计是加深学生对专业课程基础知识和基本理论的理解和掌握，培养学生综合利用知识能力的实践环节之一，其目的是使学生在理论分析、设计与计算、制图、运用标准与规范、查阅设计手册与资料、计算机应用能力等方面获得初步训练。

　　毕业实习是通过实习，了解相关工厂的生产过程及设备、企业管理、生产组织、技术改造和科研工作的情况；达到联系生产实际、巩固所学专业知识、培养分析问题和解决实际问题能力的目的；同时为毕业设计搜集所需的资料。

　　毕业设计是本科专业人才培养计划中最后一个综合性教学环节，是培养学生工程实践能力、理论研究能力和创新意识的重要途径，做好毕业设计工作对培养具有创新精神和实践能力高素质人才具有极其重要意义。

　　将复合材料与工程专业课程设计、毕业实习和毕业设计三个环节进行结合，统一选题。通过课程设计环节对复合材料产品设计有初步感性认识，达到找出问题的目的；毕业实习环节深入了解复合材料产品制备过程，为系统进行复合材料产品的设计奠定基础；毕业设计环节综合提高产品的设计能力，最终完成产品设计。在条件允许的情况下，按照设计结果制备出真实的复合材料产品。

　　将三个环节有机结合起来可以切实加强校企的交流与合作，充分利用企业资源弥补学校教学基础设施的不足，拓宽复合材料产品设计的课题选择范围，尽量使学生达到真题真做，实现提高学生的综合素质、就业率和就业质量的母的。学生通过带着问题参加毕业实习，参观生产现场，有针对性的了解产品生产过程，从而有效地调动学生学习的积极性、主动性。在指导教师的指导下，通过毕业实习过程实现复合材料产品研究现状及存在问题的调研目的，使他们养成在生产实际过程中发现设计问题和难点、获得研究方向、找寻设计资料的习惯，通过生产实践过程及与企业技术人员交流等多种途径掌握解决问题的方法和步骤，增强学生的综合实践能力，为学生步入社会开展工作奠定基础。

　　2采用双师制进行教学

　　采用双师制即学校教师和企业或研究院所工程师对学生进行联合培养，分别从理论和实践角度对复合材料与工程专业学生进行产品设计指导。在复合材料产品设计课题的选择与完成的过程中，两位设计指导教师都要严格把好质量关，加强指导。企业或研究院所的指导教师根据实际研发或生产要求提出设计任务书，并对学生设计产品的生产可操作性等方面侧重指导；学校教师要积极从产品设计方法、流程和软件应用等方面进行指导。对于有研究价值较高的课题则应由多位教师和企业技术人员、学生一起组建课题组，联合进行技术攻关研究，这样既能很好的保证复合材料产品设计的质量，同时又能为企业或研究院所解决一些研发或生产过程中的实际问题。

　　3加强复合材料产品设计过程的管理

　　复合材料产品设计过程是以学生为主体，教师为客体参与的一项实践活动，所有指导教师和学生都应该高度重视，严格按照课程设计、毕业实习和毕业设计的学校、学院规章制度和文件要求进行实施。指导教师要有高度的责任心、责任感和耐心，能积极调动学生参与复合材料产品设计的主动性和创造性；所有参与设计的学生也要充分发挥自身的积极性和主动性，积极参与到复合材料产品设计研究工作中，同时要密切配合指导教师的指导和检查工作，实现产品设计过程中的质量监控，从而确保复合材料产品设计的质量和水平。

　　复合材料产品设计指导教师必须根据研发或生产实际拟定设计题目及设计主要内容，在此基础上制定详细的设计指导书、实习指导书、设计任务书和实习任务书，学生获得复合材料产品设计任务后，必须制定出拟定详细的开题报告，使用ppt等方式汇报课题所属领域的国内外研究现状、课题的重点和难点、产品设计方法和流程、产品设计软件学习情况、毕业实习企业同类产品设计及生产现状等；在完成设计任务后，学生应汇报产品具体设计过程及设计要点、重点和难点问题解决情况、复合材料产品设计结果以及在此设计结果基础上制备出的复合材料产品情况等。

　　4结语

　　在实际教学中，新的教学方法的提出，有助于形成新的教学理念，而教学理念的形成则是本科教育长期发展的基石。对于工科院校来说，这点尤为重要。

　　一旦复合材料产品设计能力培养方案得到实施，从学生角度来看将可以大大提升学生的综合素质能力，一定程度上能消除学生的厌学情绪，有机会让他们学以致用，并培养他们融汇贯通运用知识的能力，有助于他们对专业知识更深层次的理解，进一步激发学习兴趣；同时本方法实践性强，能够与复合材料行业需求背景紧密结合，如果学生能学好，将显著提高其就业竞争力。从教师角度来看，复合材料与工程专业学生能力提升方法的建立显然也扩充了教师自身的知识面，同时也有利于教师进一步搞好教学和科研工作。从企业和研究院所角度来看，将可以大大缩短他们对新进人才的培养时间并降低培养成本。

　　作者：崔升等

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