未来成形制造技术人才培养模式探索与实践

［摘 要］ 随着制造业的转型升级和数字化、智能化发展，人们期望开发未来成形制造技术，并加快这些技术在工业领域中的应用。建立行业与学校合作模式，实现产学研深度融合，立足科学原理、发展技术创新，为人才培养提供优质的学习平台和实践机会。通过引导学生在专业背景的基础上积极实践创新，培养学生在实际生产中主动发现问题和解决问题的能力，以适应未来高度智能化和自动化生产的未来成形制造技术需要。注重发展学生的思维能力和创新精神，通过开展多种形式的课外实践和竞赛活动，培养学生的团队协作精神和创新能力。对未来成形制造技术人才的培养模式进行探索与实践，为行业未来的发展提供有力的支撑和动力。

［关键词］ 未来成形制造技术；创新人才；培养

［基金项目］ 2022年度中南大学教育教学改革研究项目“未来成形制造技术人才培养模式探索与实践”（2022jy036）；2023年度中南大学研究生教育教学改革项目“工科博士学位论文质量评价研究”（2023JGB128）

［作者简介］ 喻海良（1980—），男，湖南长沙人，博士，中南大学轻合金研究院教授，主要从事先进塑性成形技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）25-0005-04 ［收稿日期］ 2023-07-16

未来成形制造技术，如深冷成形技术、3D打印技术等，是推动制造业升级、推进工业革命的颠覆性技术［1］。如何有效培养一支高素质、高技能的未来成形制造技术人才队伍，已成为一个亟待探索的课题。当前，高校与行业界在未来成形制造技术人才培养方面存在诸多不足。高校与企业需加强合作，将教育与产业深度融合。由于未来成形制造技术发展速度较快，很多现有的教育模式已无法满足产业实际需求，亟须更加创新和贴近实际的教育模式。因此，未来成形制造技术人才培养模式应紧密围绕实践和创新，在高校和企业之间建立实习、毕业实践等多种形式的合作机制，将学生的理论知识与实践能力有机结合起来。

一、成形制造技术的发展与应用

（一）成形制造技术的发展历程

传统的成形制造技术是指通过对材料进行铸造、轧制、挤压、锻压、铆接、蠕变成形等过程制造零件和产品的一种技术，其历史可追溯至古代，随着工业革命的到来和工业化进程的快速推进，成形制造技术得到了极大的发展和进步。19世纪末，随着汽车、飞机、航天等制造工业的发展，成形制造技术开始走向现代化。在汽车工业中，压铸、挤压和锻造等成形制造技术得到了广泛应用，汽车产业实现了量产化和标准化生产。在飞机工业中，先进的锻造、轻合金材料和喷涂等技术的应用，推动了飞机的工程技术不断发展和更新。20世纪50年代至今，轧制成形技术得到了飞速的发展，现已成为成形制造技术的代表之一，全世界70%的金属材料产品采用了轧制生产。通过不断的技术创新和改进，轧制成形技术的成形精度、自动化程度和产品质量得到了极大提高，为现代制造业的快速发展做出了巨大贡献。

（二）成形制造技术在不同领域中的应用

1.汽车工业。成形制造技术在汽车制造中具有很大的应用前景。汽车零部件大多数都需要成形制造，例如车身、车门、发动机罩等，都是通过成形制造工艺生产的。在汽车工业中，成形制造技术主要包括压铸、锻造、轧制、冲压、挤压等多种工艺，可以制造出各种各样的汽车零部件和组件，例如高压油管、转向节、制动系统零部件等，这些零部件的制造需要精密的成形制造技术支持。例如，轧制技术可以制造汽车用的各种蒙皮材料、发动机壳体、进气歧管等零部件；锻压工艺可以制造汽车车轮、方向机齿条等；冲压与挤压工艺可以制造汽车车门、保险杠、内饰件等。

2.航空航天。在航空航天工业中，铸造技术可以生产各种金属制品，如发动机、管道、容器、阀门等。锻压是将铸造的金属材料通过施加压力使之成形为一定尺寸的零件；轧制成形是将金属、合金、塑料等加热软化后，在压力的作用下通过轧辊轧制成定型的产品。轧制技术为航空航天行业制造各种厚度的板材及环件材料。火箭用的大尺寸环件就采用了铸造、锻压、轧制等多种成形制造技术。蠕变成形制备的零件具有残余应力低的优点，广泛应用于制备航空航天用的复杂曲面零部件。冲压与拉伸成形技术主要用于飞机、火箭的各类钣金件制造。铆接成形技术用于各类钣金件的连接。

3.电子工业。成形制造技术在电子领域中的应用越来越广，可以用于制造各种电子设备的外壳，如手机、电视、笔记本电脑等。采用成形制造技术可以保证外壳的精度和一致性，同时节约了制造成本。半导体制造是电子工业最重要的制造工艺之一，也是应用范围最广的领域之一。成形制造技术可以用于半导体晶圆的制造，可以制造出更加精细的微型芯片，提高了半导体器件的性能。印制电路板是电子产品中最常见的组件之一，成形制造技术可以用于制造各种形状和规格的印制电路板，同时提供了高光滑度和高保真度的表面。

4.机械制造。机械制造领域常用的成形制造技术包括挤压成形、锻造成形、轧制、铸造、蠕变成形等。锻造技术适用于制造金属部件，如轮轴、凸轮等。铸造技术可以制造各种金属铸件及零部件。挤压成形技术在机械制造领域中被广泛应用，适用于制造各种复杂截面的金属及非金属材料，如汽车零部件、航空零部件、工具、家具、门窗等。总之，成形制造技术在机械制造领域应用广泛，可制造各种材料和形状的产品，提高了生产效率和产品质量，为机械制造领域带来了更好的发展。

5.医疗器械。成形制造技术在医疗器械制造中应用广泛，例如，注射成形技术可以制造吸管、注射器、输液器等；压铸工艺可以制造制动器、骨组织支架等；挤压工艺可以制造人工关节、假肢等。成形制造技术还可用于生产螺旋钛板、锁定螺丝、内外骨固定钉等器械，这些器械为骨科手术提供了重要的支持，用成形制造技术制造的医疗器械具有精度高、成本低、质量稳定、生产效率高等优点，为医疗器械领域的发展带来了巨大的潜力。

二、未来成形制造技术人才的需求与特点

（一）未来成形制造技术发展趋势

随着科技的不断进步和日新月异的创新，未来成形制造技术将呈现出多种发展趋势。要想准确判断未来的技术趋势、定位关键核心技术领域，超前布局技术发展战略就成为当务之急［2］。未来的成形制造技术将与人工智能、物联网、云计算等高科技智能化技术相结合，实现无人化和自动化生产。生产线能够通过智能判断及时进行现场调整和故障排查，使生产更加高效、安全。未来成形制造技术将会引进仿生学理论，研发出具有生物特性的材料和产品，实现废弃物复合利用，减少环境污染，达到绿色化、环保化的效果。随着3D打印、深冷成形、电磁成形等未来成形技术的发展，未来的成形制造技术将具备更高的制造精度，可以满足更加复杂的产品制造需求，能够解决传统成形制造技术某些产品加工困难的问题，为开发新产品提供新途径。

（二）未来成形制造技术人才的需求与特点

1.需求。全面掌握未来成形制造技术知识，如3D打印、深冷成形、精密雕刻、电磁成形等技术。对机械电子技术、计算机技术、材料科学等领域有较深入的理解和应用能力，能够实现复合型跨界技术的应用。探索未来科技创新领军人才培养新模式，使其拥有高度重视细节、善于解决技术难题的能力，能够灵活应对不同生产需求［3］。

2.特点。具备高度的技术创新精神和思维能力，能够主导和推进未来成形制造技术的研发、创新和应用。注重实践能力的培养和提高，能够将理论知识转化为符合实际生产需求的技术方案。具备较强的团队协作和领导能力，能够带领团队完成成形制造技术的开发、实施和管理。

三、未来成形制造技术人才培养模式的探索与实践

（一）优化课程设置

在基础课程设置上，应该注重培养学生的工程素养和基本技能，包括“工程力学”“材料力学”“机械设计”“数值仿真”等课程，使学生能够掌握基本的理论知识和技能。此外，还应加强对未来成形制造技术的介绍，如3D打印、仿真技术、深冷成形、电磁成形等。优秀的基础课程能够打牢学生的学科基础，为后期进阶课程的学习打下坚实的基础。加强实践环节，实践操作的训练十分关键，应该加强实验课程设计，增加科技创新实验等环节，提高学生实践操作技能水平。同时，在多领域合作中增强实践操作技能的学习，加强理论知识转化为实践技能的能力。另一个重要环节是开展演讲，实践与演讲结合的教学方式，对于未来成形制造技术人才的培养十分必要。通过演讲提高学生的语言表达能力、思维能力、创新意识，从而达到全面提高学科技能的目的。针对未来成形制造技术人才培养模式的优化课程设置策略，应注重基础课程的培养，加强实践环节，以及通过演讲提高学生的综合能力。这样才能培养出具有学科素养、实践经验和创新能力的优秀成形制造技术人才，为我国的制造业发展贡献自己的力量。

（二）创新实践教学模式

未来成形制造技术人才将是制造业中重要的前沿领导的技术人才，他们不仅具有传统成形制造过程中的专业技能，还具有未来成形制造技术需要的创新能力，做到立足科学原理、发展技术创新、服务未来产业。为了培养出高质量的未来成形制造技术人才，需创新实践教学模式。未来成形制造技术涵盖了很多复杂的制造技术，在培养学生高端技能的同时，应注重基础课程的培养，例如数学、物理、力学等。只有建立起健全的基础理论体系，学生才能真正领会未来成形制造过程中的关键环节和基本物理原理。未来成形制造技术需要在实践中得到锤炼，而不是单纯依靠理论知识。因此，应为学生创造更多实践机会，如课程设计、实验室实习等，帮助学生在实践中理解制造过程中的细节和技巧［4］。演讲是一种很好的综合能力训练方式，未来成形制造技术人才不仅需要具备传统的技术能力，还需要拥有良好的团队协作和沟通能力。通过演讲，学生能够提高自己的口头表达能力和思维逻辑能力，还可以积累公众演讲经验，提高自己的综合素质。创新的教学模式可以更好地培养未来成形制造技术人才。注重基础课程培养，加强实践环节，通过丰富多彩的教育方式提高学生的综合能力，培养优秀的成形制造技术人才，为我国的制造业发展做出重要的贡献。

（三）加强产学研融合

为了更好地培养出高素质的未来成形制造技术人才，加强产学研融合是一个不可忽视的策略。高等院校应与企业建立紧密联系，了解其生产需求和技术需求，制订专业的技术培训方案，为企业提供优秀的技术人才。还可以通过参与企业项目研究，更好地了解企业产业技术水平并在此基础上开展相关研究，提高产学研融合效果，注重实践环节的培养［5］。在校期间，学生要在企业进行实践、实习、工作，通过实践巩固所学知识并锻炼实际操作能力，为未来成形制造技术能力的提升打下坚实的基础。倡导创新教育模式，适应产业发展需求。为了更好地培养成形制造技术人才，试点采用工程教育、课程思政等模式，加强关键技术培训，培养学生的创新能力和团队协作精神，使其能够在复杂的产业环境中快速适应和发展，为我国制造业持续升级提供人才支持。加强产学研融合是未来成形制造技术人才培养的关键策略之一。充分发挥高等院校的优势，通过与企业深度合作、注重实践环节的培养和创新教育模式的推广，为未来成形制造技术人才培养提供更好的支持。

（四）建立科技创新平台

未来成形制造技术是实践性较强的系统性学科，虽然理论知识很重要，但是实践技能同样很重要。通过建立科技创新平台，为学生提供更多的实践机会，使学生充分掌握3D打印、深冷成形、电磁成形、蠕变成形等一系列未来成形制造技术的实践技能。建立科技创新平台可以促进产学研协同创新。在科技创新平台上，企业可以提供先进的技术设备和创新项目，高校可以提供理论知识和科研力量，双方互相合作，推进科技成果转化和技术创新。同时，政府可以加入这个平台，提供必要的政策支持和资金扶持等，协同推动成形制造产业的发展。建立科技创新平台能够推广人才培养创新教育模式。教育是引领未来的重要力量，改革创新教育模式能够更好地适应时代的需要。建立科技创新平台可以推广体验式教学、问题式教学、案例分析教学等一系列创新教育模式，从而更好地培养未来成形制造技术人才。建立科技创新平台对实现成形制造技术人才培养模式具有十分重要的意义。这不仅可以为学生提供更多实践机会、促进产学研协同创新、推广创新教育模式，也有助于适应新时代的发展需要，更好地培养高素质成形制造技术人才。