首页 机构设置 本科教学 规章制度 质量工程 办事指南 相关下载 成果展示 联系我们
材料科学与工程实验教学中心2016工作报告
发布时间:2017-03-22

2016年度昆明理工大学材料科学与工程实验教学中心工作报告

一、教学及成果

2016年度中心获教学成果奖1项(表1.1),出版教材、专著3部(表1.2),自编校内实验教材及指导书15部(表1.3),相关教改论文3篇(表1.4)。

1.1 2016年获得的教学成果奖

序号

获奖名称

获奖等级

获奖时间

获奖人

1

基于智能管理系统构建双创人才实验教学培养体系的研究与实践

昆明理工大学教学成果特等奖

2016

胡劲等

2

第五届全国大学生金相技能大赛团体

一等奖

2016

3

第五届全国大学生金相技能大赛个人

一等奖

2016

姜晰

4

第五届全国大学生金相技能大赛个人

二等奖

2016

张维佳

5

第五届全国大学生金相技能大赛个人

二等奖

2016

雷佳熙

 

 

 

 

表1.2  2016出版的教材、专著情况

序号

教材、专著名称

作  者

出版时间

出版社

1

SrAl2O4:Eu,Dy长余辉材料的制备新工艺及发光激励研究

胡劲

2016

金琅学术出版社

2

高分子材料结构性能研究

胡劲

2016

中国水利水电出版社

3

纳米材料及应用技术研究

胡劲

2016

中国原子能出版社

 

表1.3 2016年中心自编校内实验相关教材及指导书

序号

书名

版别

出版时间

1

材料科学与工程专业实验指导书

自编

2016

2

现代测试技术和机械性能测试

自编

2016

3

金属热处理实验指导书

自编

2016

4

材料成型综合实验指导书

自编

2016

5

焊接实验指导书

自编

2016

6

金相检验实验指导书

自编

2016

7

材料科学与工程实验技术基础和研究方法

自编

2016

8

焊接性能检验实验指导书

自编

2016

9

液态成型造型材料实验指导书

自编

2016

10

金属硬度实验指导书

自编

2016

11

金相检验实验指导书

自编

2016

12

焊接实验指导书

自编

2016

13

材料科学与工程原理实验指导讲义

自编

2016

14

材料概论实验指导讲义

自编

2016

15

材料科学基础实验指导讲义

自编

2016

 

1.4  2016年中心相关教学论文

序号

论文(著)题目

/教材名称

期刊名称、卷次

/出版社

时间

1

金相互动开放教学在金属学实验课程中的应用

中国教育技术装备

2016-05

2

“材料成形基础课程设计”自主学习平台研究及应用

教育教学论坛

2014.07

3

“材料成形基础课程设计”教学改革的调查与思考

教育教学论坛

2014.12

 

二、材料科学与工程学院实验室智能管理系统

材料科学与工程学院实验室智能管理系统采用无线网络搭建内网系统,信息的配置参照《教育管理信息化标准——高等学校管理信息》,基于大型数据库开发,通用性强,网络共享能力强,信息交流快捷,方便的数据导入、导出功能。采用个性化设计,系统界面友好,易掌握与操作。包括以下四大模块。

a)    实验室综合管理系统

系统主要包括超级管理,卡片管理,排课管理,值班管理。超级管理主要是作为系统支撑功能,包含用户管理,部门管理,功能管理,菜单管理,权限管理,角色管理。用户管理是用于支撑整个系统的运行的一些用户数据的导入数据库。卡片管理主要实现的是将用户与用户卡绑定实现用户的打卡及其他操作。

实验室综合管理系统可以有效支撑实验室智能管理系统运行,近年来高校不断地扩大招生力度,学生人数大幅增加,但实验室工作人员人数相不升反降,每个人承担的角色也日趋复杂。系统在分析考勤现状,对实验室考勤系统进行了深入的探讨、分析和设计。结合学科发展现状,系统给出了数据库的详细设计,实现了其中的主要功能模块。

用户在输入自己的用户名,密码,验证码后登录系统。主要实现系统菜单解耦式使用,使得系统运用性增强,同时可实现系统功能扩充,实现用户管理,可对用户进行多权限,多角色配置,实现系统灵活性。可以将系统与用户解耦,实现灵活配置。分配给相应用户对应菜单,实现用户卡号和用户的对应,同时实现用户外部编号和读卡器机器卡号的对应。主要有用户卡号对应以及用户卡号重绑。通过系统配置实验室信息,实现排课管理,先选择班级然后在选定的基础上进行排课。

b)    实验室安全管理系

主要包括安全学生培训,实验试剂柜安全管理,以及教室端口绑定管理。实验室安全管理系统可以有效管理实验室试剂柜权限并且记录下试剂柜操作记录,保证实验室化学药品的安全,是实验室管理的重要组成部分。同时实验室安全管理系统实现实验室学生安全培训授权,通过授权考试的同学才能进实验室进行操作,从而极大地保证了学生操作的安全。

用户在输入自己的用户名,密码,验证码后登录系统。管理教师可以对相应学生进行安全培训授权,授权通过的学生才可以有权限进行后续设备以及实验申请。对于个别授权用户,在一定条件下可以取消对其授权。试剂柜的管理主要实现对于试剂柜端口的绑定,实现试剂柜以及端口的对应,将对应的试剂柜授权给相应教师,由负责教师将试剂柜开放权限赋予其他人。

严格贯彻安全100%管理理念,实验室所有使用者必须全员全方位安全意识到位,力争做到不留死角。未通过安全培训者不得进入实验室。设备使用操作培训,经考核合格者方可预约使用设备。 设备使用等级制度,对于不按预约时间使用、违章操作等设备设备者,扣除设备使用信誉值,当设备使用信誉值扣致一定分时,停止该使用者所有设备的使用权利。还可实现对实验室门窗、试剂柜进行授权管理, 可扩展到对实验室意外情况的监控,对可能发生的意外情况及时报警、并短信通知实验室责任人。

c)    实验室日常管理系统

该系统实现昆明理工大学实验室日常管理以及统计,使用智能打卡管理系统。该系统可以有效地管理员工的出勤情况,规范人事制度管理,保证实验室正常的工作,是实验室管理的重要组成部分。近年来高校不断地扩大招生力度,学生人数大幅增加,考勤工作量庞大。在分析考勤现状,对实验室考勤系统进行了深入的探讨、分析和设计。作者结合实际,开发此系统,给出了数据库的详细设计。实现了其中的主要功能模块。该系统是实验室开放系统的构建的有力支撑。该系统基于无线网络工作。使用多线程以及socket编程技术完成。具有良好的通用性。

d)    实验室设备管理系统

主要包括安全安全培训,预约管理,以及值班管理。实验室设备管理系统可以有效管理实验室设备申请以及实验室实验流程申请,保证实验室教学的有序进行,是实验室管理的重要组成部分。同时实验室设备管理系统实现实验室学生安全培训授权,通过授权考试的同学才能进实验室进行操作,从而极大地保证了学生操作的安全。同时将设备申请流程化。

 

通过以上四个系统,利用网络、云存储技术管控实验室里所有的仪器设备,高效组织实践教学课程及科研工作,同时实时监控自动化管理设备仪器信息及保存实验结果,自动生成管理表格。改变过去的“人对人的管控”模式。从而达到:

本系统的运行为实现创新培养实践平台建设得以顺利开展提供了有力的保障,创新培养实践平台管理得以高效、有步骤地进行,实施开放式管理是实行开放式实验教学的保证。结合开放式实验室建设,利用Internet建立创新培养实践平台管理系统是急需解决的问题。它改革了旧的教学模式,建立了新的体系,大大提高了实验室的利用率和学生学习的积极性,

 

并把管理人员从繁重的管理工作中解脱出来。

系统管理涵盖了所有层次教学的实验项目,并按照开设的课程进行分类。然后在学期开始前,针对本学期的学生层次、人数、实验室状况配备等,对本学期开设实验课程进行修改和整合。配置本学期的实验课程信息,包括课程简介、教学大纲、考试大纲、课程说明、实验教学项目、实验指导书等相关信息。对本学期开设课程制定教学计划,同时可按照实验教学的要求对每周每个实验分室分组进行排课,操作简单、可靠、符合教学规律。实现根据行政班级配置教学班级,教师通过该模块布置作业、添加、删除实验示范录像资料、与课程相关的资源信息,网上布置作业,教师可添加、删除实验示范录像资料、与课程相关的资源信息。同时实现实验成绩登记、成绩汇总和成绩查询。

利用该系统建章立制,控“中间”、抓 “两头” (两头:设备、使用者;中间:控制中间环节),以高效、及时的网络技术手段,为我学院每一个在校学生提供个性化的教学培训服务,训练、锻炼每一个在校学生动手能力、实践能力和创新能力,促进每一个在校学生自主学习能力的提升。

同时利用该系统实现实验教学全过程的计算机管理,减轻实验室管理人员的工作负担,提供工作效率和服务水平。加强实验室主管部门对设备和材料的计划、采购、维修和使用的宏观控制和管理,以节约成本,提高利用率。该系统还能为实验室评估、学科评估、工程认证提供准确的最原始资料和基本数据,成为实验室评估的重要依据,同时促进学院内的实验资源共享,更好拓展社会服务职能。通过使用本系统实现实验室管理的规范化、流程化和信息化,提高实验室的教学质量、管理水平和服务水平,为实验室主管部门的宏观管理和科学决策提供依据,为实验室开放提供有力保障。

 

 

 

 

 

 

 

 

三、材料学科5层次实验课程体系构建

材料学科双创人才培养体系中,实验教学改革是高层次创新人才培养模式改革的突破口,借助于实验室智能管理系统实现实验教学体系的整体优化,统筹布局、集成打造了软硬件一体的创新实践平台,全面推进实验教学的开放与创新,促进了学生学习向自主式、研究型、创新性转变,取得了显著成效。根据材料学院5个专业方向各自的专业特色,尤其综合考虑材料大学科与生产实际相结合,与科研前沿研究项目相结合,与社会需求相结合,尤其宏观上特别考虑基于材料科学与工程“发展性、交叉性、应用性”的特点,紧密围绕产业结构调整和经济增长方式转变,以国家战略新兴产业发展为契机,合理定位,按照学习科学规律整合优化了5层次实验教学体系,并按照5个层次的实验教学体系,完成了109门实验课程的建设,在智能管理系统中作为每一个层次的菜单可选项,理论课任课教师可根据理论教学内容及个人授课特点,在每个层次中选择合适的实验课程作为课内实验或单独开设实验课程,学生也可通过智能管理系统,了解实验课程的相关内容,根据个人兴趣和爱好,预约实验课程。

l  材料学科基础知识认知实验

材料学科基础知识的认知包括两个方面,一是材料体系的认知,二是材料加工及检测设备的认知。内容既涉及到实体材料博物馆的建设,也涵盖利用网络资源在智能管理系统中与虚拟实验室建设相结合,建立网上材料博物馆,一方面利用学校教师收集各类材料体系标本,同时将学校已报废设备留用处理,作为实物展示或供学生拆装。该实验安排在大一阶段,配合学院“材料发展前言”等专业引导课程,及早培养学生专业兴趣、学科意识,引导学生及早进入开放的实验环境。

l  材料学科基本原理及基本技能实验

按照拓宽个学科基础,综合开放共享的指导思想,将材料科学与工程学院5个专业方向的特色进行凝练筛选出共性基础理论知识相关实验,及材料学科最基本实验技能要求,以验证专业基础理论实验为主,掌握基本实验技能,学会解决专业基础的问题的最基本方法。

l  设计综合性实验

依托我校及材料科学与工程学院的各类国家省部级科研平台,如云南省冶金与材料特色学科群、国家工程教育实践中心、教育部重点实验室及云南省协同创新中心、云南省重点实验室等,以大项目为引领,以科研项目、企业合作开发中的项目目标作为设计综合性实验规划的基础,以云南省实验教学示范中心为实践教学平台,借助实验室智能管理系统实现教学资源共享,融入我校我院科技成果及工程实际,优化设计专题综合实验,使每一位学生能亲历完整的科学研究、工程实践、创业实作过程,丰富了学生的个性发展学习资源。

l  创新性综合实验

立足于学生课外创新实验的开展,鼓励学生积极融入到专业教师的专业实验室中,在专业实验室中的学习以及配合学校开展的各类科研讲座学习,在前期基础实验的基础上,自主选题进行创新性综合实验设计申报,提交实验中心进行评估立项,在专业教师的指导下,实验室教师提供必要的场地、设备、耗材、试剂等必要条件,协助学生共同完成。同时在此基础上再选拔一批增加研讨内容,进一步申报国家级大学生创新性实验计划项目。

l  世界材料学科最新实验成果追踪研讨型实验

材料科学的发展日新月异,新材料体系、材料制备新工艺、新材料特殊性能应用等科技界的最新成果无疑是激发学生们专业学习兴趣的最生动的教材。学院每年均根据自身的设备基础条件遴选一批最能反应当前科技前言成果,建立研讨型实验计划,学生自愿参加组成兴趣小组,在负责教授指导下完成文献检索,实验方案设计,设备搭建,实验实施,结果讨论分析等一系列完整的科研流程训练,在实验流程的每一个阶段师生充分交流、充分研讨,学生自主提交研究报告,教师指导研究论文、发明专利的撰写。

5层次的料实验教学新体系贯穿材料学科育人全程,贯通课程内外,全面体现自主开放和创新。从自主开放引导→基础综合训练→项目专题研究→自主研学创新,拾级而上,循序渐进、由浅入深,形成了一体化的有机整体,达到了“技能训练”和“智能培养”的目的。材料学科基本原理及基本技能实验与对应的理论课程相衔接,通过基本操作操作技能训练,培养学生基本技能以及学生应用专业知识进行实验综合设计和分析的能力;设计综合性实验重点关注材料工程实际问题,深化材料工程知识的应用,培养学生解决工程实际问题的能力,拓展知识范围;创新性综合实验将科研成果和先进科研技术引入实验教学,使学生接触了解科研方法,培养学生具有科学研究和创新的初步能力。世界材料学科最新实验成果追踪研讨型实验强调学生科研能力和创新能力的进一步提升,培养学生的国际视野,培养学生对专业技术发展的敏感性。

实验课程清单

 

四、自制设备

根据实验教学改革的需要,实验教学体系、教学内容的随着科学技术的进步不断变化发展。实验设备的配置往往较为滞后,不能适应创新型人才培养的要求。同时市场通用型设备价格昂贵,使用维护成本高昂,不能满足使用范围日益扩大、实验深度日益加深的需求。教学团队研发了具有自主知识产权的实验教学设备,并同时开发了与自制设备完全配套的交互式虚拟实验软件,具有鲜明的特色,以较高的切合度实现“虚实结合”支撑了材料学科实验教学体系及创新实践平台的建设,并实现设备输出,提高了自主创新能力。

通过自制设备的开发,可根据专业特色开设设计性综合实验项目,并可将复杂过程控制实验片段化、程序化开设创新研究型实验项目。学生通过参与到自制设备的设计、制造及使用,不仅可加强对基础理论知识的认识,也可在设计、安装、调试过程中,发现问题,解决问题,充分培养学生的动手能力和创新精神,这开创实验教学新局面,促进实验教学改革。自制设备在设计构思上贯穿了直观的思想,可将理论教学中最重要、最复杂、技术最密集的部分,集中直观体现,可使学生直观地观察到实验现象、获得实验结果。尤其在追踪现代材料发展前沿方面,通过自制实验仪器设备的开发及时追踪重现最新的科技成果,适应理论教学的最新发展,对改进教学方法和解决教学中的难点、重点,对激发学生的学习兴趣、培养学生的创新意识和实践能力等方面有着显著作用。

n  热膨胀分析仪:可对金属材料和无机非金属材料的膨胀系数进行测量,主要应用于学生材料性能及材料相变理论的理解,以及材料制备、性能评价等设计综合性和创新性实验。同时可扩展相变温度测量实验,同时配合虚拟实验室预习实验,可大大提高了实验教学效果,计算机实时采样, 互联网数据传送并云存储,保证了实验报告的准确,同时提高了测量精度。

n  弹性模量测定仪:采用DDS频率合成技术,结合测控分析软件,大大提高了实验教学效果,同时增加内耗测量,多方位测量材料性能,并可测量无机非金属材料。增加温度对弹性模量影响设计型实验,通过更换炉体可进行-196℃—1200℃温度范围弹性模量及内耗测试。操作人机界面良好学生通过自己动手实验,极大提高了学生的动手能力。计算机实时采样, 互联网数据传送并云存储,保证了实验报告的准确,同时大大提高了测量精度,数据处理采用origin分析处理,实验结果分析准确可靠。

末端淬火实验机:设备同时对三个不同合金成分试样进行测试,使学生掌握碳及合金元素含量对淬透性的影响。结合实验教学特点,在保证安全前提下充分激发学生动手实验热情,数据处理与测量按现有国家标准严格执行,同时通过虚拟实验室进行实验设计。加热、淬火一体化,加热温度及保温时间控制采用嵌入式计算机温度、时间控制,精度高,易操作,试样由加热炉到淬火支架自动完成,保证了数据的准确及人员的安全。水温控制系统保证淬火正确进行

4.1热膨胀分析仪

可对金属材料和无机非金属材料的膨胀系数进行测量,主要应用于学生材料性能及材料相变理论的理解,以及材料制备、性能评价等设计综合性和创新性实验。同时可扩展相变温度测量实验,同时配合虚拟实验室预习实验,可大大提高了实验教学效果,计算机实时采样, 互联网数据传送并云存储,保证了实验报告的准确,同时提高了测量精度。

4.2弹性模量测定仪

采用DDS频率合成技术,结合测控分析软件,大大提高了实验教学效果,同时增加内耗测量,多方位测量材料性能,并可测量无机非金属材料。增加温度对弹性模量影响设计型实验,通过更换炉体可进行-196℃—1200℃温度范围弹性模量及内耗测试。操作人机界面良好学生通过自己动手实验,极大提高了学生的动手能力。计算机实时采样, 互联网数据传送并云存储,保证了实验报告的准确,同时大大提高了测量精度,数据处理采用origin分析处理,实验结果分析准确可靠。


4.3末端淬火实验机

设备同时对三个不同合金成分试样进行测试,使学生掌握碳及合金元素含量对淬透性的影响。结合实验教学特点,在保证安全前提下充分激发学生动手实验热情,数据处理与测量按现有国家标准严格执行,同时通过虚拟实验室进行实验设计。加热、淬火一体化,加热温度及保温时间控制采用嵌入式计算机温度、时间控制,精度高,易操作,试样由加热炉到淬火支架自动完成,保证了数据的准确及人员的安全。水温控制系统保证淬火正确进行

 

4.4专利

 

专 利 清 单

编号

专利名称

专利类别

申请号

申请时间

授权时间

1.

一种膨胀分析仪

国内实用(申请)

201621085414.X

2016-09-28

2.

一种金属材料冷脆转变温度测定方法

国内发明(申请)

201610856044.8

2016-09-28

3.

一种自动出样加热炉

国内发明(申请)

201610842988.5

2016-09-23

4.

一种自动出样加热炉

国内实用(申请)

201621075894.6

2016-09-23

4.

一种末端淬火实验装置

国内发明(申请)

201610842980.9

2016-09-23

6.

一种末端淬火实验装置

国内实用(申请)

201621073326.8

2016-09-23

7.

一种可旋转加热炉

国内实用(申请)

201621073324.9

2016-09-23

8.

一种加热炉用炉门

国内实用(申请)

201621073253.2

2016-09-23

9.

一种宝石切割机

国内实用(授权)

201420077684.0

2014-02-24

2014-08-06

10.

一种多功能光电/热电转换材料测量装置

国内实用(授权)

201420078264.4

2014-02-24

2014-08-06

11.

一种悬丝共振法测量弹性模量试样悬挂装置

国内实用(授权)

201320672144.7

2013-10-29

2014-05-07

13.

一种用于太阳能追踪的传感器

国内实用(授权)

201320172334.8

2013-04-09

2013-09-11

14.

一种热管式蒸馏水器装置

国内实用(授权)

201220504918.6

2012-09-29

2013-04-03

16.

一种电解方法

国内发明(授权)

201210275024.3

2012-08-04

2015-01-28

17.

一种电解装置

国内实用(授权)

201220383318.9

2012-08-04

2013-02-13

 

三件作品参加2016在成都举办的第四届全国高等学校自制实验教学仪器设备评选活动,获决赛入围奖,并在评比活动中获得三个三等奖。

 

 

五、具有自主知识产权虚拟实验开发

依托实验室智能管理系统,以自制设备为对象开发了10个虚拟仿真实验,推进材料科学与工程学院虚拟实验室的建设。

 

六、学科竞赛促进实验教学质量的提升

本着“以赛促教、以赛促学、以赛促改”的宗旨,2016年组织了校内金相技能大赛过程中,有120名校内学生通过智能管理报名参加比赛,学生在课余时间可学习中心教师自制的教学视频,以及熟悉中心所建立的金相图谱库,达到对金相技能的初步了解,同时结合课堂教学,掌握金相基本技能,让每一个学生在粗磨、抛光、腐蚀、金相观察四个重要环节独立操作,细心体会。学生预约赛前训练时间和场地,随时和指导教师线上线下交流,学生自主训练积极性非常高,统计下来今年有700多人次主动进入实验室进行实验技能的训练,无论是实验技能还是读谱能力都有极大的提高,大大促进了实验教学活动的开展。通过选拔赛晋级的三位选手再通过后期集训代表我校参加全国大学生金相技能大赛取得了不俗的成绩。

七、中心建设确保2016年材料成型及控制工程专业、材料科学与工程专业通过国际工程教育现场复认证

20169月及11月,中国工程教育认证协会专家委员会两个专家组成员分别对我院材料成型及控制工程专业、材料科学与工程专业进行工程教育认证现场复认证考查,专家组对两个专业办学情况给予了充分肯定,对中心建设提出了下一步需要持续改进的内容。

八、中心教师队伍素质能力稳步提升

材料学科和工程学科分别进入全球排名前1%

引进国家“千人计划”人才1--李萌蘖教授

 

两名青年教师-蔡金明、冯晶入选“千人计划”青年人才

版权所有 © 昆明理工大学教务处    技术支持:教育技术与网络中心    您是第位访客