弹药工程专业论文

弹药工程专业论文（共3篇）

弹药工程专业论文 篇1

一、引言

弹药工程与爆炸技术专业的办学宗旨是培养弹药研发、爆炸基础理论和工程爆破等方面人才。目前, 国内开设本专业的高校主要有北京理工大学、南京理工大学、中北大学、安徽理工大学和沈阳理工大学。安徽理工大学弹药工程与爆炸技术专业起源于1978年的火工品专业, 是国家级特色专业 (2008年) 和安徽省示范本科专业 (2000年) , 是培养我国民用爆破器材与爆炸技术专业技术人才的基地, 拥有“爆破理论与技术”二级学科博士学位授权点 (2014年) , 现已建成国家级“安徽理工大学—淮南舜泰化工有限责任公司工程实践教育中心”和省级“地军两用人才培养模式创新实验区”[1]。炸药爆轰是一个瞬态超高温高压的过程, 通常只有几十微秒。借助高速摄像机等高科技设备虽然可以捕捉到爆轰瞬间的一些反应过程, 但是主要还是局限于外观的一些特点, 无法对其内部的爆轰机理进行深入研究, 并且, 由于爆轰的超高温高压特性, 在炸药爆轰参数实验测量方面也存在很大的困难。

作为全国最早开办弹药工程与爆炸技术专业的高校之一, 安徽理工大学在该专业的教学方面也具有自己的特色。笔者作为安徽理工大学弹药工程与爆炸技术专业的教师, 结合自己在本专业多年的教学和科研经验, 谈一谈数值模拟技术在本专业辅助教学中的作用。

二、传统教学方法的不足

安徽理工大学弹药工程与爆炸技术专业的主干课程有:《炸药爆炸理论》、《炸药爆炸作用及其效应》、《起爆器材》、《炸药化学与制造》、《推进剂与烟火》、《弹药学》等, 这些课程都有一个共同点, 那就是都与炸药息息相关。由于炸药爆轰的瞬时性, 使得在传统教学中只能展示炸药爆轰开始和结束的状态, 而无法形象的讲解其爆轰过程, 因而不能使学生深刻领悟其爆轰反应机理。如图1所示的环向聚能射流侵彻钢管实验, 传统教学方法只能展示实验准备阶段的状态和实验结果, 但无法清楚的解释射流侵彻钢管具体过程。在日常的学习过程中, 学生对于爆轰反应机理的理解只能通过想象, 因而常常会形成错误的概念。

三、数值模拟辅助教学的优点

炸药爆轰反应动力学数值模拟相关的软件主要有Autodyn和Ls-dyna, 该类软件借助计算机手段, 结合有限元方法, 可将炸药爆轰反应的过程通过数值计算和图像的方式显示出来[2]。数值模拟结果具有直观、形象、生动的特点, 不仅可以得到实验手段无法获得的数据, 增加学生的知识量, 而且数值模拟结果可以通过动画的形式呈现, 因而可以活跃课堂气氛, 提高教学质量。

在日常教学活动中, 可针对炸药爆轰的相关专题, 合理构造数值计算模型, 通过数值模拟软件计算得到相关结果, 并在教学过程将其与相关理论知识匹配, 使学生更加容易理解。例如, 对环向聚能射流的侵彻问题, 如果采用传统的教学方法, 老师只能像学生展示如图1所示的内容, 学生对于射流侵彻钢管的机理无法准确掌握, 并且由于实验技术和方法的限制, 无法得到爆轰过程中射流以及钢管结构参数的内容。然而, 这些问题都可以通过数值模拟手段得到。

我们仍然以环向射流侵彻钢管的实验为例, 通过数值模拟技术, 我们可以先建立起该实验的数学模型, 然后通过数值计算可以得到相关结果[3], 利用图像显示技术, 我们可以清晰地看到射流侵彻钢管的具体过程 (如图2所示) , 包括:炸药爆轰、射流形成、射流飞行、射流侵彻钢管等过程。数值模拟的图像显示功能使得炸药爆轰过程更加具体、生动, 从而使学生对知识点的掌握更加牢靠。

数值模拟的另一个优点, 就是可以弥补实验手段在炸药爆轰参数测试上的不足, 由于炸药的瞬时性和超高温高压特性, 炸药爆轰过程中参数的测量非常困难, 并且成本非常高。然而, 利用数值模拟手段, 只需借助电脑就可以获得所需要的参数。例如射流侵彻钢管过程中射流的相关参数, 通过数值模拟手段, 我们可以得到任意时刻射流刀头部、杵体、尾翼和铜管飞片的平均速度 (如图3) , 这些内容不仅可以辅助教学, 而且可以扩展学生的专业知识面。

四、结论

弹药工程与爆炸技术专业的课程内容主要与炸药的爆轰有关, 炸药爆轰的瞬时性和超高温高压特性, 使得单靠实验数据的方法不能满足教学的需求。如何使学生更加深刻的领悟专业知识, 一直是我们教师的努力方向。针对本专业的特点, 本文提出了数值模拟技术辅助教学的新方法, 通过笔者的教学实践可知, 该方法不仅有助于学生理解专业知识, 而且可以活跃课堂氛围, 因而具有一定的应用价值。

摘要：弹药工程与爆炸技术专业主要培养弹药研发、爆炸基础理论和工程爆破等方面人才。本专业教学内容基本上都与炸药有关, 由于炸药爆轰反应的特殊性, 如何让学生充分理解教学内容并非易事。笔者结合本专业多年的科研和教学经验, 提出了通过数值模拟技术辅助教学的方法, 取得了良好的教学效果, 对民爆和军工相关专业的教学具有一定的参考价值。

关键词：数值模拟,弹药工程,教学,精品课程

参考文献

[1]汪泉, 郭子如, 谢兴华, 等《.炸药爆炸理论》课程多媒体教学实践的探索与体会[J].中国科技信息, 2010, (24) :254-255.

[2]李磊.基于正交试验法的多面聚能效应的数值模拟与应用研究[D].合肥:中国科学技术大学, 2013.

[3]程扬帆, 刘蓉, 马宏昊, 等.新型水下爆破切割弹的工程应用及数值模拟研究[J].力学与实践, 2012, 34 (6) :27-31.

弹药专业生产实习的改革与探索 篇2

关键词：弹药专业,集中生产实习,分散生产实习

一、单纯集中生产实习存在的问题

现阶段我国科学技术发展迅猛。以弹药工程与爆炸技术专业为例, 由于兵器类行业的发展方向从重型化和机械化转入了灵巧化和智能化, 从中加入了高新技术和现代化的设备, 因此其教学内容已不能局限于从前一般的生产制造, 而是涵盖了控制技术、传感器技术、新材料及新结构、新理论等多学科、多领域的知识, 专业知识面已大大拓宽, 知识更新飞快。目前学校的集中实践环节仍采用在固定时间由老师带领学生去某个军工企业或是军用靶场基地进行参观及讲课的形式, 教学的目的和对学生的培养面临一定的困难。

1. 影响实习质量。

随着现代科学技术的发展, 专业知识的高科技性、综合性和广泛性需要进一步加强, 对生产实习的知识面要求愈来愈宽;而将学生集中于某一军工企业进行生产实习, 由于受到军工企业的生产时间、工程技术含量和生产项目等诸多因素的限制, 给企业的实习教学、管理、食宿、安全、经费等带来诸多困难, 影响企业的生产, 给造成企业一定的压力, 企业不愿意再接待下一批学生实习, 影响到生产实习教学质量的提高。

2. 缺乏创新意识。

目前的社会与生产要求学生不仅具有扎实的理化与机械工程基础的理论知识, 还应具有宽广的力学知识面和深厚的弹药专业知识, 同时要求学生具有创新能力、分析问题、解决问题和一定的社会活动能力。而现在将所有的学生集中在一个具体的场所 (军工企业) 进行实习, 造成学生实习仅仅是流水参观, 缺乏参与企业实践的机会, 实践知识面窄, 基本没有实际动手操作的机会, 不能深入了解企业运作。同时学生缺乏独立性, 学习依赖性和懒惰性强, 毫无创新意识, 被动接受知识, 影响学生的主观能动性和积极性的充分发挥, 不能使学生毕业后迅速适应企业生产形式。

二、集中实习与分散实习相结合的形式

1. 集中生产实习的必要性。

集中生产实习与课堂教学结合紧密, 内容丰富多样, 对于以理论教学为主的教师和学生来说, 安排集中时间进入企业接触工程实际项目与生产线是非常必要的, 可以对弹药工程与爆炸技术专业所要求掌握的理论知识、现在的生产方式和今后研究方向有了感性的认识, 保证了理论教学的顺利延伸。

由学校集中组织学生去某一个固定的大型军工企业进行生产实习, 能够和专业课程教学内容紧密结合, 结合现代兵器企业发展的新动态、新设备、新技术和新工艺;理论联系实际地组织生产实习, 针对性较强。特别是对于弹药专业的学生, 集中到大型引信制造厂、炮弹制造厂、靶场去实习;突出了实践环节中的技术重要性, 一方面教师能够深入企业了解现代兵器发展的高新技术, 增加了教学中的专业科技信息来源, 广泛收集整理技术资料, 确保了理论教学与现代企业的紧密联系;另一方面, 学生深入企业, 了解企业的生产模式, 为今后的研究方向和工作打下了充实的基础。因此安排集中生产实习的教学重点是通过深入企业, 掌握现阶段工程实际项目的运作, 使知识与时俱进, 教师能够开阔视野, 学生能够将理性上升到感性, 确保实践教学落到实处, 起到真正的促进作用。例如, 在靶场实习中可以组织学生到靶场参观实习, 全面深入地了解靶场实验的类型及过程, 掌握弹丸的靶场试验过程和工艺流程、各种火炮的试验程序、榴弹 (穿甲弹、破甲弹、火箭弹) 的装药、测速、测压方法、飞行稳定性、弹丸密集度、爆炸完全性、射程、弹药安定性等试验方法。引信的发火性、安全距离、靶后延期距离等各种试验项目, 增强感性认识和实际动手能力。

2. 分散生产实习的优势性。

分散生产实习是在集中生产实习之后, 学生对专业有了较深的认识, 针对自己今后工作的地区及方向, 明确自己今后的工作岗位之后, 以培养学生的社会沟通和实践能力为目的, 由学校指定合作企业或由学生自行寻找实习岗位;学生自己规划实习时间, 由实习单位制订生产实习内容, 在企业指导教师和校内指导教师的双重管理及指导下, 能够独立解决在实践中遇到的各种问题, 自己管理自己。集中实习时间较短, 而随后的分散生产实习能够对集中生产实习的教学目标及内容起到有力的补充, 使学生在校外经受社会实践锻炼和充分发挥和表现自我能力的充分机会。在分散实习中, 学生无法完全依赖老师, 必须自我约束进行学习, 自己选择学习的内容。学生通过大量接触工程实践, 运用自己在学校学习的专业理论知识去解决实习中碰到的工程问题, 能够有目的的收集查阅和专业相关的技术参考资料, 对在学校中学到的知识向工程技术人员和工人师傅虚心请教, 并对知识进行了印证, 培养了学生的继续再学能力、创新能力、社会实践和沟通能力。例如, 2009级弹药专业学生在靶场集中实习之后, 针对学生毕业设计的研究方向, 分别前往引信机构生产企业和大口径炮弹生产企业实习。在分散实习期间, 学生在学校期间学习的知识得到巩固和加强, 并且在实习单位工程技术人员与工人师傅的指导下, 将理性知识与感性知识有效地结合起来, 完成了复合模具设计制造、弹丸测量仪器等实际工程设计或安装调试;使企业和学生达到了双赢的局面, 一方面为企业的工程技术人员解决了生产技术问题;另一方面学生在生产实习中应用所学的知识, 增长实际能力, 提高了自身综合素质, 个别学生实习结束后就直接被所在实习单位聘用。

三、结束语

弹药工程专业论文 篇3

关键词：弹药安全,MOOC课程,教学模式,改革

弹药安全无小事, 这是弹药管理工作经验和惨痛教训的总结。弹药安全工程课程是学习弹药储存、供应、检测、处理各环节安全防护技术与管理方法的课程, 是弹药专业主干课程, 在培养学员安全管理与实践技能, 提高安全意识方面具有重要作用。

受教学条件的制约, 该课程在教学实施时, 教员始终处于课堂的中心, 讲述和灌输教学内容, 学员被动接受知识现象较为突出。如何使学员对课程感兴趣, 学习中加深知识的理解, 工作中牢固树立安全意识, 最终提高弹药安全管理能力, 这是课程组在教学实施中始终关注的问题。

2014年, 课程组依托国防科技大学梦课平台, 开设了弹药安全工程MOOC课程。MOOC具有的“开放性、透明性、共享性和优质教学资源的易获取性”等特点, 能较好地解决传统课堂教学手段和教学方式单一等问题, 为推进弹药安全工程课程教学模式转变提供了良好契机。依托该课程MOOC资源, 课程组以“聚焦学为主体, 提高学员教学参与度”为改革基本思路, 进行了引入MOOC辅助教学改革尝试。

1 课程MOOC资源设计

MOOC课程教学内容结构完整, 形成了相关知识体系, 但内容又以模块化形式呈现, 相对独立。根据不同学科、课程特色, 每门课程都有其不同的设计和侧重点。弹药安全工程MOOC资源主要包括授课视频、非视频资源、学习评价等, 以微视频为主线, 整合相关教学资源, 形成了微教学资源环境。

1.1 课程内容设置

针对弹药安全工程课程特点, 课程组对课程教学内容进行了模块化设计, 形成了三个核心模块。一是弹药本质安全问题, 包括弹药安全基本知识、弹药结构安全等;二是弹药环境安全问题, 包括弹药防爆安全、防火安全、防雷安全、防静电安全;三是弹药业务安全问题, 包括储存、运输、事故管理等。

1.2 学习导航设计

课程提供了全面、详细的学习导航, 包括课程简介、教学大纲、学习要求、任务量与学习时间的规划、课程教学团队介绍等。学习者通过课程导航可以方便地判断课程是否适合自己, 并根据学习任务量和要求决定自己投入的学习时间和精力, 计划自己的学习路径等。课程学习页面导航明确, 课程相关内容模块的设计和指引清晰, 学习者操作便捷, 能够将关注点和精力集中在课程学习本身。

1.3 视频单元形式设计

MOOC课程的核心是微视频, 短小精炼的视频便于学习者集中注意力, 利用碎片时间进行学习。视频较多采用一对一授课形式, 学习者能够感受到教员的关注感。教员的授课更像是在与学习者对话、分享知识, 因此学习者有更多的参与感, 而不仅仅是旁观者。

根据MOOC特点, 课程组确定了教员视频讲授的基本形式, 在讲授中融合了动画、案例、活动、互动等内容。同时, 为丰富课程的授课视频形式, 课程组在课程说课中采用了访谈式, 防雷安全中采用了虚拟仿真, 消防安全中采用了视频播放, 储存安全中采用了情境教学, 事故管理中采用了案例教学等各种视频形式, 增强了学习者的存在感和沉浸度, 有强烈的一对一关注感。

1.4 辅助教学资源

除微视频单元外, 课程中还提供了各类辅助资源, 包括网络教材、电子教案、文档教案、事故案例、应用工具、学习软件以及相关视频、图片、动画等各类资源。虽然这些扩展性学习资源一般不强制列入课程学习任务要求中, 但多样化的资源能形成功能上的互补, 为学习者引入不同的学习视角, 满足不同层次学习者的需求;对有余力的学习者来说, 丰富的资源是个人更进一步学习的基础。这些较多的教学资源, 也为学习者整合相关知识能力的锻炼与提升提供了条件。

1.5 学习过程评价

MOOC课程评价理念聚焦多元目标体系, 突出享受学习。在学习过程中, 学习者需要体验自己取得进步的感觉, 需要与教员和其他学习者形成互动。弹药安全工程MOOC课程提供视频测试、单元测试和课程测试三类评价方式。视频测试主要是微视频后设置的题目测试;单元测试是模块内容学完后提供对该模块的整体测试;课程测试是在整门课程学习完以后提供。

这种在线测试的设计体现了让学习者掌握知识和提升能力的核心理念, 具体表现在:

(1) 明确说明了测试的时限、计分方式等基本信息;

(2) 采用系统自评方式, 能够即时反馈测试成绩, 学习者可以在测试后马上了解自己的学习程度与不足;

(3) 在线测试允许学习者多次尝试, 避免以一次考试决定最终成绩, 为其提供了修改和改进的机会。测试真正成为学习者学习情况的反馈和学习驱动, 学习者能够根据测试完成情况, 有目的、主动地再次学习相关内容, 也体现了对学习者自身努力的认可;

(4) 为学习者展示每次在线测试的尝试次数和每次尝试的详细信息, 如测试时间、分数、正确与错误的题目等, 学习者可以看到自己学习与掌握的过程。

2 课程教学模式实践

如何使MOOC教学资源与课堂教学有效结合, 在教学中充分发挥辅助作用, 课程组进行了多方位探索。由于是首次将MOOC教学模式引入教学, 课程组选择了课程中部分教学内容在本科教学班次进行了尝试。试点教学中, 提出了“精选教学资源—促进自主学习—加强平台互动—课堂翻转提高”的教学实施思路。

2.1 精选教学资源

该课程教学内容有三大模块, MOOC资源有视频单元和非视频单元, 如何结合教学目标和MOOC资源选择合适内容?我们主要从三个方面进行了选择:

一是选择课程中比较抽象、不易讲解, 综合性、应用性强的内容, 比如弹药防雷设计, 要求在掌握防雷置结构及要求、避雷针保护范围等知识的条件下, 学员会对给定的弹药库房进行防雷综合设计, 这部分内容单纯课堂讲授难以达到较好效果。二是选择利用信息技术手段制作的MOOC资源, 如避雷针保护范围是三维立体结构, 较为抽象, 课程组采用虚拟演播技术, 进行情景教学, 在学习中营造了身临其境之感;非视频单元中, 安全防护专修室网络漫游、弹药安全实践科目虚拟仿真等辅助教学资源, 都容易激发学员学习兴趣。三是选择安全领域的专家、名师讲解的教学资源。虽然教学中不是这些名师亲临课堂, 但学员同样可以感受到他们的风采。这也是MOOC的一大优点, 可以选择“名师、名课”进行学习。

这些丰富的优质资源为学员主动学习打下了良好基础, 课程组利用MOOC平台, 针对弹药仓库防雷安全专题进行了教学尝试。

2.2 促进自主学习

学员对教员布置的教学任务, 利用MOOC资源进行自主学习, 是MOOC辅助教学的一个重要环节。学员线上自主学习, 无法集中大块的时间, 学习效率和效果较难保证, 影响学习积极性。基于学员学习时间碎片化特点和问题牵引式学习的考虑, 课程组充分发挥MOOC资源结构化、单元化的优势, 进行了学员自主学习设计。将视频内容以问题清单的形式列出, 这些问题在课堂环节将要讨论;让学员带着问题在MOOC平台上按照自己的思维节奏自主学习。同时, 发挥团队协作的优势, 将学员分成若干个学习小组, 每一小组重点思考其中的一个问题, 以这种方式进一步激发了学员的参与度。

2.3 加强平台互动

平台互动交流时, 教员有意识进行引导, 可以提高讨论交流的质量, 课程组从内容和形式上进行了设计。内容设计主要列举弹药安全领域相关重大问题, 如“6·23火药燃烧事故”、“俄罗斯军火库爆炸事故”等, 使用“热门标签”加精、置顶, 引起学员关注。形式设计主要采用随堂测试、在线考试、论坛交流。每个视频单元学完, 使用随堂测试功能进行测验, 逐步检验知识点的掌握程度, 据学员反映, 学完视频, 立即做题, 基本都能答对, 很有成就感;章节专题学完进行在线考试, 整体检验知识的综合运用能力;利用论坛交流进行提问, 教员即时答疑解惑, 提高学习的实效性。交流中我们也发现, 在线其他学员, 部队弹药岗位人员如果对某一问题感兴趣, 也会积极参与进来, 进行热烈讨论。

通过“讨论交流”和“答疑解惑”模块, 学员与学员之间形成了良好的协作学习关系, 教员与学员之间形成了良好的“教”“学”互动关系, 逐步构建了一种师生共同探究型的课程学习模式;通过在线考试模块, 学员可以检验自身的学习状况, 教员可以全面掌握学员的学习效果, 通过测试分析和讨论交流共同在测验中找问题、想措施, 逐步形成一种“测”“评”结合的教学检查机制。这样利用网络的优势, 就实现了人机互动、生生互动、师生互动, 极大增加了互动交流的时间与空间, 激发了学员的学习兴趣。

2.4 课堂翻转提高

学员自主学完MOOC资源, 就是回到课堂环节。课程组一是利用MOOC数据分析功能, 对学员的学习进程、学习热点、学习效果等进行行为分析, 向学员进行展示。二是利用这些在传统课堂教学中很难得到的意见和数据, 组织学员对学习中的难点问题、交流中的热点问题、部队中的现实问题, 进行重点分析与讨论, 加深对知识的理解;三是学习小组对给定的弹药库房进行防雷综合设计, 最后将教员推荐的方案与学习小组研讨方案进行对比分析, 确定更为符合实际的解决方案。通过课堂讨论, 再完成综合设计题目, 学员对防雷这一专题基本知识点理解更加深刻, 工程设计能力也得到了极大提高。四是通过问卷调查了解学员对MOOC教学模式的学习心得, 及时掌握第一手资料。通过“问卷调查”环节, 学员及时向教员反馈对MOOC课程的使用心得, 不断完善和提高MOOC课程建设功能水平, 逐步形成一种良好的MOOC课程建设反馈机制。

这种先MOOC教学, 再到课堂教学的学习过程, 既充分发挥了教师的指导作用, 又充分调动了学生自主学习的积极性, 真正充分体现了学员“学”的主体地位。

3 教学改革实践需进一步探索的几个问题

通过“基于MOOC教学资源的混合式教学”模式实践, 在未来教学实施过程中, 课程组认为还有三个值得进一步探索的方面。

3.1 教学效果的评估研究

混合式教学测评采用的是网络测评和课堂测评相结合的方式。在MOOC平台上, 教员随时查看学员的反馈信息, 如测试情况、参与讨论的次数、发言质量等, 根据学员每次的讨论状况判定其进步状况, 纳入平时成绩。同时, 针对学员就教学内容提出的合理化建议, 也给予一定的考核奖励。在课堂测评体系中, 主要注重讨论时学员发言的次数、参与小组讨论的热情以及综合设计题目质量, 这种混合式的考核模式能克服传统考核模式中重期末成绩轻平时学习行为的弊端。基于MOOC资源在线教育的混合式教学模式是一项新鲜事物, 如何对各项教学环节的效果进行评估和反馈, 还需进一步探索和实践。

3.2 教学环节的合理设置探索

一是线上和线下的时间比例分配, 线下环节可以让学员进行自主学习, 但课堂环节究竟安排多少时间进行教学较为合理需进一步探索。二是课程组其他教员的辅助教学机制安排, 从教学实践来看, 课堂教学时只安排一位教员进行教学, 但MOOC教学时, 课程组其他成员均可线上辅助教学。但受时间、教学任务等因素的限制, 课程组成员不可能时刻线上辅助教学, 如何合理安排教员进行辅助, 并形成良好的长效机制需进一步探索。

3.3 学员的需求发现和兴趣激发

混合式教学的理念, 就是希望将学员的自主需求和教员的教学目标统一起来。如何统一, 是未来需要探索的一个方向。包括线上学员的个人学习模式发现和匹配, 以及如何激发学员的学习自主性, 是否能够将学员的学习成果作为“翻转课堂”中成果进行共享等。

4 结束语

MOOC辅助教学中, 课程组紧紧围绕“学员为主体、教员为主导、导学关系紧密结合”进行了深度教学互动, 贯穿“教-学-测-馈”的课程教学主线, 充分发挥在线教学的功能, 通过多元化的教学组织形式为教员与学员、学员与学员之间架设了交流互动的桥梁。当然, MOOC作为一种新的教学模式在弹药安全工程课的教学实践应用中难免存在问题、遇到挫折。但是, 随着教学理念的更新、教学内容的完善、教员队伍的成熟, 新的有利于促进学员发展与课程建设的MOOC混合式教学模式, 在弹药安全工程课程的教学中将得到更加广泛的推广与应用。

参考文献

[1]张璇.MOOC在线教学模式的启示与再思考[J].江苏广播电视大学学报, 2013, 24 (5) .

[2]胡杰辉.基于MOOC的大学英语翻转课堂教学模式研究[J].外语电化教学, 2014.11.