【金課名稱】

材料制造數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)

【課程負(fù)責(zé)人】

唐新華

【開課學(xué)院】

材料科學(xué)與工程學(xué)院

【名師名片】

唐新華，金沙js1005線路材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，主講本課程12年，負(fù)責(zé)本課程建設(shè)，主持編寫教材。曾獲上海市優(yōu)秀青年教師獎、金沙js1005線路首屆燭光獎、“春蘭”優(yōu)秀教師獎，曾獲2016年金沙js1005線路教學(xué)成果特等獎 ( 排名第一 )，2017年上海市教學(xué)成果二等獎（排名第三），2018年金沙js1005線路“教書育人”集體二等獎（排名第一）。從事焊接過程自動控制、先進(jìn)連接方法、工藝及裝備等方面的教學(xué)和科研工作30余年，主持多項(xiàng)國家、省部級及產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，曾獲2018年教育部自然科學(xué)獎二等獎，累計發(fā)表各類學(xué)術(shù)論文150余篇，授權(quán)發(fā)明專利20項(xiàng)。

【團(tuán)隊(duì)成員】

課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)包括唐新華教授、張軻教授、蔡艷教授、王敏教授、李芳副研究員，其他成員包括楊海瀾高級工程師。

張軻，金沙js1005線路材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，主講本課程12 年，參與本課程建設(shè)，編寫教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，曾獲2016年金沙js1005線路教學(xué)成果特等獎（排名第二）,2018年金沙js1005線路“教書育人”集體二等獎（排名第二）；從事激光加工及控制，機(jī)器人及智能焊接技術(shù)等方面的研究，作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人承擔(dān)國家級項(xiàng)目3項(xiàng)，承擔(dān)或參與國家或省部級科研項(xiàng)目6項(xiàng)，主持與企業(yè)合作的科研創(chuàng)新項(xiàng)目20 余項(xiàng)，曾獲省部級科技進(jìn)步一等、二等獎，發(fā)明二等獎共7項(xiàng)，發(fā)表論文80余篇，授權(quán)專利近50項(xiàng)。

蔡艷，金沙js1005線路材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，主講本課程12年，參與本課程建設(shè)，編寫教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，曾獲2009年金沙js1005線路 SMC 優(yōu)秀青年教師獎、“秀我教學(xué)風(fēng)采”一等獎，以及材料學(xué)院“最受學(xué)生歡迎教師獎”，2010年金沙js1005線路優(yōu)秀教師二等獎、和“教學(xué)新秀”稱號， 2011 年和 2012 年金沙js1005線路材料學(xué)院“最受學(xué)生歡迎教師獎”，2013 年金沙js1005線路“最受學(xué)生歡迎教師獎”，2016 年金沙js1005線路教學(xué)成果特等獎 ( 排名第四 )，2016年金沙js1005線路材料學(xué)院“最受學(xué)生歡迎教師” 獎，2017年金沙js1005線路材料學(xué)院“最受學(xué)生歡迎教師”獎，2018年金沙js1005線路燭光獎二等獎和教書育人集體二等獎 ( 排名第三 )。2020年金沙js1005線路“教書育人”個人二等獎；從事焊接過程檢測及智能控制、接頭性能測試與評估，主持多項(xiàng)國家、省部級科研項(xiàng)目，獲省部級獎項(xiàng)三項(xiàng)，發(fā)表論文100余篇，專利22項(xiàng)。

王敏，金沙js1005線路材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，主講本課程9年，參與本課程建設(shè)，審核教材與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，曾先后獲得上海市三八紅旗手、上海市育才獎和金沙js1005線路 “人才培養(yǎng)先進(jìn)工作者”、金沙js1005線路優(yōu)秀教師一等獎等榮譽(yù)，2005年和2009年兩次獲上海市教學(xué)成果二等獎，2012年獲優(yōu)秀工程教育研究成果二等獎，2015年獲金沙js1005線路教學(xué)成果特等獎兼校長獎1項(xiàng)（排名第一），2017年獲上海市教學(xué)成果一等獎1項(xiàng)（排名第一），2018 年獲金沙js1005線路教書育人集體二等獎 ( 排名第四 )；從事新材料焊接質(zhì)量控制及過程模擬，主持國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題 1 項(xiàng)，參與國家課題 2 項(xiàng)，主持國際合作項(xiàng)目 3 項(xiàng)，省部級項(xiàng)目 4 項(xiàng)，企業(yè)橫向項(xiàng)目30余項(xiàng)，曾獲上海市科技進(jìn)步三等獎兩項(xiàng)，發(fā)表論文100余篇，專利10多項(xiàng)。

李芳，金沙js1005線路材料科學(xué)與工程學(xué)院副研究員，主講本課程12年，參與本課程建設(shè)，編寫教材與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，曾兩度獲得金沙js1005線路 SMC- 晨星優(yōu)秀青年教師，2016年金沙js1005線路優(yōu)秀教師二等獎，2016年金沙js1005線路教學(xué)成果特等獎（排名第三），2016年金沙js1005線路材料學(xué)院優(yōu)秀班主任，2017年金沙js1005線路材料學(xué)院“最受學(xué)生歡迎教師獎”， 2018年金沙js1005線路教書育人集體二等獎 ( 排名第五 )；從事焊接過程信號檢測與傳感、焊接智能化方面的研究，主持國家自然科學(xué)基金1項(xiàng)、作為項(xiàng)目骨干完成或正在開展國家或省部級科研項(xiàng)目4項(xiàng)，主持與企業(yè)合作的科研創(chuàng)新項(xiàng)目20余項(xiàng)，曾獲2016年機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步獎一等獎，發(fā)表論文20余篇，授權(quán)專利13項(xiàng)。

【課程介紹】

基于數(shù)字化技術(shù)的智能制造已成為我國目前的一項(xiàng)強(qiáng)國戰(zhàn)略，培養(yǎng)材料制造領(lǐng)域適應(yīng)數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的復(fù)合型創(chuàng)新人才已成為新時期我校人才培養(yǎng)的一個方向。然而，由于材料專業(yè)學(xué)生對數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)理論了解并不多，現(xiàn)行的計算機(jī)課程內(nèi)容比較單一，且與材料加工與制造領(lǐng)域的實(shí)際過程聯(lián)系不緊密，迫切需要一門學(xué)科交叉類課程，能把數(shù)字化技術(shù)與材料制造技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，以提高學(xué)生對該技術(shù)的應(yīng)用能力。材料制造數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)正是為適應(yīng)新時期材料專業(yè)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)而設(shè)立的課程之一。

2011年金沙js1005線路啟動“985 工程”三期本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系建設(shè)，成立教學(xué)團(tuán)隊(duì)開設(shè)了《材料制造數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)》課程作為材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程自開設(shè)以來，在教學(xué)團(tuán)隊(duì)的共同努力下，確立了教學(xué)大綱，設(shè)計了教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建設(shè)了實(shí)驗(yàn)室，編寫了教學(xué)試用講義，編制了教學(xué)課件和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，2013年完成了實(shí)驗(yàn)課建設(shè)，并通過了本校優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)驗(yàn)收，2015年出版了教材第一版，填補(bǔ)了該課程在國內(nèi)教材中的空白，2016年教學(xué)團(tuán)隊(duì)以該課程的多元化教學(xué)探索與實(shí)踐獲得金沙js1005線路教學(xué)成果特等獎，2017 至 2019 年完成了上海市教委重點(diǎn)課程建設(shè)，2018年本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)榮獲金沙js1005線路“教書育人”集體二等獎。2020年本課程獲得上海市本科一流課程認(rèn)定，2021年獲準(zhǔn)工信部十四五規(guī)劃教材立項(xiàng)，2023年獲第二批國家一流課程認(rèn)定。

本課程圍繞著數(shù)字化技術(shù)與材料制造技術(shù)的有機(jī)融合問題，課程理論知識的前沿性與專業(yè)基礎(chǔ)性兼顧問題，以及課程實(shí)驗(yàn)的探究性與驗(yàn)證性之間的轉(zhuǎn)型問題等不斷開展教學(xué)研究和創(chuàng)新實(shí)踐，課程教學(xué)內(nèi)容在實(shí)踐中不斷改進(jìn)，課程理論體系和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在探索中不斷完善。針對數(shù)字化技術(shù)與材料制造技術(shù)的有機(jī)融合問題，本課程以材料制造過程中的信號流為主線，從信號的傳感、采集、A/ D 轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理，到信號調(diào)控、D/A 轉(zhuǎn)換和執(zhí)行輸出，編排相關(guān)基礎(chǔ)理論知識和技術(shù)原理，并在相關(guān)節(jié)點(diǎn)引入材料制造過程控制的應(yīng)用實(shí)例和前沿技術(shù)，梳理出典型的學(xué)科交叉類科研項(xiàng)目，作為課堂教學(xué)的分析案例，實(shí)現(xiàn)了兩者的有機(jī)融合。針對課程理論知識的前沿性與專業(yè)基礎(chǔ)性兼顧問題，本課程根據(jù)材料專業(yè)學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)，以循序漸進(jìn)、深入淺出的方式編排數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)理論，同時，又把智能制造等具有時代特征的前沿技術(shù)引入課堂，兼顧了理論知識的基礎(chǔ)性和前沿性，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。針對課程實(shí)驗(yàn)的探究性與驗(yàn)證性之間的轉(zhuǎn)型問題，本課程在實(shí)驗(yàn)中引入了 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計和編程、基于工控機(jī)的材料熱處理信號采集、處理、PID 控制參數(shù)整定、閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計和編程等探索性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，自主研發(fā)了多套實(shí)驗(yàn)平臺，提升了學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)度，以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的綜合能力。

在教學(xué)方法上，本課程采用多媒體教室，分小班教學(xué)，并在教學(xué)過程中，充分運(yùn)用視頻、三維動畫等技術(shù)手段，展示材料制造和加工的技術(shù)原理和控制過程，使學(xué)生熟悉材料制造的控制對象和控制原理。同時也采用實(shí)物展示、課堂互動、實(shí)驗(yàn)探討、參觀演示等多元化教學(xué)方法相結(jié)合，注重知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育三位一體。充分運(yùn)用 CANVAS 教學(xué)管理系統(tǒng)、在線課程、慕課堂、微信群等網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)工具，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)課外的教學(xué)互動。根據(jù) OBE 理念，將課程目標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)要求達(dá)成度作為考核內(nèi)容和考核方式的設(shè)計依據(jù)，采用過程評價與期末考核相結(jié)合的方法，從知識、能力和素質(zhì)多個層次科學(xué)考核學(xué)習(xí)效果。

【課程鏈接】

https://www.icourse163.org/course/SJTU-1207400801?tid=1462072441