【金课名称】

材料制造数字化技术基础

【课程负责人】

唐新华

【开课学院】

材料科学与工程学院

【名师名片】

唐新华，上海交通大学材料科学与工程学院教授，主讲本课程12年，负责本课程建设，主持编写教材。曾获上海市优秀青年教师奖、上海交通大学首届烛光奖、“春兰”优秀教师奖，曾获2016年上海交通大学教学成果特等奖 ( 排名第一 )，2017年上海市教学成果二等奖（排名第三），2018年上海交通大学“教书育人”集体二等奖（排名第一）。从事焊接过程自动控制、先进连接方法、工艺及装备等方面的教学和科研工作30余年，主持多项国家、省部级及产学研项目，曾获2018年教育部自然科学奖二等奖，累计发表各类学术论文150余篇，授权发明专利20项。

【团队成员】

课程教学团队包括唐新华教授、张轲教授、蔡艳教授、王敏教授、李芳副研究员，其他成员包括杨海澜高级工程师。

张轲，上海交通大学材料科学与工程学院教授，主讲本课程12 年，参与本课程建设，编写教材和实验指导书，曾获2016年上海交通大学教学成果特等奖（排名第二）,2018年上海交通大学“教书育人”集体二等奖（排名第二）；从事激光加工及控制，机器人及智能焊接技术等方面的研究，作为项目负责人承担国家级项目3项，承担或参与国家或省部级科研项目6项，主持与企业合作的科研创新项目20 余项，曾获省部级科技进步一等、二等奖，发明二等奖共7项，发表论文80余篇，授权专利近50项。

蔡艳，上海交通大学材料科学与工程学院教授，主讲本课程12年，参与本课程建设，编写教材和实验指导书，曾获2009年上海交通大学 SMC 优秀青年教师奖、“秀我教学风采”一等奖，以及材料学院“最受学生欢迎教师奖”，2010年上海交通大学优秀教师二等奖、和“教学新秀”称号， 2011 年和 2012 年上海交通大学材料学院“最受学生欢迎教师奖”，2013 年上海交通大学“最受学生欢迎教师奖”，2016 年上海交通大学教学成果特等奖 ( 排名第四 )，2016年上海交通大学材料学院“最受学生欢迎教师” 奖，2017年上海交通大学材料学院“最受学生欢迎教师”奖，2018年上海交通大学烛光奖二等奖和教书育人集体二等奖 ( 排名第三 )。2020年上海交通大学“教书育人”个人二等奖；从事焊接过程检测及智能控制、接头性能测试与评估，主持多项国家、省部级科研项目，获省部级奖项三项，发表论文100余篇，专利22项。

王敏，上海交通大学材料科学与工程学院教授，主讲本课程9年，参与本课程建设，审核教材与实验指导书，曾先后获得上海市三八红旗手、上海市育才奖和上海交通大学 “人才培养先进工作者”、上海交通大学优秀教师一等奖等荣誉，2005年和2009年两次获上海市教学成果二等奖，2012年获优秀工程教育研究成果二等奖，2015年获上海交通大学教学成果特等奖兼校长奖1项（排名第一），2017年获上海市教学成果一等奖1项（排名第一），2018 年获上海交通大学教书育人集体二等奖 ( 排名第四 )；从事新材料焊接质量控制及过程模拟，主持国家重点研发计划课题 1 项，参与国家课题 2 项，主持国际合作项目 3 项，省部级项目 4 项，企业横向项目30余项，曾获上海市科技进步三等奖两项，发表论文100余篇，专利10多项。

李芳，上海交通大学材料科学与工程学院副研究员，主讲本课程12年，参与本课程建设，编写教材与实验指导书，曾两度获得上海交通大学 SMC- 晨星优秀青年教师，2016年上海交通大学优秀教师二等奖，2016年上海交通大学教学成果特等奖（排名第三），2016年上海交通大学材料学院优秀班主任，2017年上海交通大学材料学院“最受学生欢迎教师奖”， 2018年上海交通大学教书育人集体二等奖 ( 排名第五 )；从事焊接过程信号检测与传感、焊接智能化方面的研究，主持国家自然科学基金1项、作为项目骨干完成或正在开展国家或省部级科研项目4项，主持与企业合作的科研创新项目20余项，曾获2016年机械工业科技进步奖一等奖，发表论文20余篇，授权专利13项。

【课程介绍】

基于数字化技术的智能制造已成为我国目前的一项强国战略，培养材料制造领域适应数字化技术发展的复合型创新人才已成为新时期我校人才培养的一个方向。然而，由于材料专业学生对数字化技术的基础理论了解并不多，现行的计算机课程内容比较单一，且与材料加工与制造领域的实际过程联系不紧密，迫切需要一门学科交叉类课程，能把数字化技术与材料制造技术有机结合起来，以提高学生对该技术的应用能力。材料制造数字化技术基础正是为适应新时期材料专业复合型创新人才培养目标而设立的课程之一。

2011年上海交通大学启动“985 工程”三期本科创新人才培养体系建设，成立教学团队开设了《材料制造数字化技术基础》课程作为材料科学与工程专业本科生专业基础课。该课程自开设以来，在教学团队的共同努力下，确立了教学大纲，设计了教学内容和实验内容，建设了实验室，编写了教学试用讲义，编制了教学课件和实验指导书，2013年完成了实验课建设，并通过了本校优质课程建设验收，2015年出版了教材第一版，填补了该课程在国内教材中的空白，2016年教学团队以该课程的多元化教学探索与实践获得上海交通大学教学成果特等奖，2017 至 2019 年完成了上海市教委重点课程建设，2018年本课程教学团队荣获上海交通大学“教书育人”集体二等奖。2020年本课程获得上海市本科一流课程认定，2021年获准工信部十四五规划教材立项，2023年获第二批国家一流课程认定。

本课程围绕着数字化技术与材料制造技术的有机融合问题，课程理论知识的前沿性与专业基础性兼顾问题，以及课程实验的探究性与验证性之间的转型问题等不断开展教学研究和创新实践，课程教学内容在实践中不断改进，课程理论体系和实验内容在探索中不断完善。针对数字化技术与材料制造技术的有机融合问题，本课程以材料制造过程中的信号流为主线，从信号的传感、采集、A/ D 转换、数字信号处理，到信号调控、D/A 转换和执行输出，编排相关基础理论知识和技术原理，并在相关节点引入材料制造过程控制的应用实例和前沿技术，梳理出典型的学科交叉类科研项目，作为课堂教学的分析案例，实现了两者的有机融合。针对课程理论知识的前沿性与专业基础性兼顾问题，本课程根据材料专业学生的学科基础，以循序渐进、深入浅出的方式编排数字化技术基础理论，同时，又把智能制造等具有时代特征的前沿技术引入课堂，兼顾了理论知识的基础性和前沿性，以激发学生的创新思维。针对课程实验的探究性与验证性之间的转型问题，本课程在实验中引入了 PLC 控制系统设计和编程、基于工控机的材料热处理信号采集、处理、PID 控制参数整定、闭环控制系统设计和编程等探索性实验环节，自主研发了多套实验平台，提升了学习的挑战度，以培养学生分析和解决问题的综合能力。

在教学方法上，本课程采用多媒体教室，分小班教学，并在教学过程中，充分运用视频、三维动画等技术手段，展示材料制造和加工的技术原理和控制过程，使学生熟悉材料制造的控制对象和控制原理。同时也采用实物展示、课堂互动、实验探讨、参观演示等多元化教学方法相结合，注重知识传授、能力培养和素质教育三位一体。充分运用 CANVAS 教学管理系统、在线课程、慕课堂、微信群等网络化教学工具，实现课内课外的教学互动。根据 OBE 理念，将课程目标和学生毕业要求达成度作为考核内容和考核方式的设计依据，采用过程评价与期末考核相结合的方法，从知识、能力和素质多个层次科学考核学习效果。

【课程链接】

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