“材料成型工藝基礎”課程教學改革研究與實踐

“材料成型工藝基礎”課程是機械設計制造及其自動化專業的一門專業基礎課，在應用型本科人才的培養過程中具有重要的地位和作用，主要內容包括：鑄造、鍛壓、焊接粘接和非金屬材料成型等，教學內容多、涉及面廣、實踐性強，而教學學時又比較少(30學時)，加上大三的學生之前只進行過四周的金工實習和學習過機械工程材料課程，工業背景知識缺乏，工程意識和實踐能力相對較差，因此以板書為主、掛圖為輔、黑板上畫相圖、粉筆頭上出概念的教學模式，難以體現材料成型的微觀過程、結構變化、多樣性及機械制造業恢弘的生產現場，教學難度大，學生普遍感覺該課程抽象、枯燥、雜亂、難學，學習熱情不高，學習效果不理想，甚至產生厭學情緒，導致學生在后續一些專業課程實訓和畢業設計、制造環節中存在設計工藝性差、不會選擇材料成型方法或選擇時錯誤較多等問題。因此，針對”“材料成型工藝基礎”課程所處的這種教學現狀，進行了教學改革研究與實踐。

一教學內容的改進

針對教學內容多，各種成型方法學時平均，重點不突出，導致學生學不精、學不透，實用性不強的現象，結合教學大綱，取舍、改進了教學內容。

第一，在總學時一定的條件下，重新分配各章節學時。根據機械工程材料中金屬材料所占比重大(約90％)的情況，重點講授制造業中應用較多的鑄造、鍛壓、焊接等最典型的成型工藝，如鑄造部分重點介紹砂型鑄造、沖壓部分重點介紹用量最大的沖裁工序、焊接部分重點介紹電弧焊，至于鑄造、沖壓、焊接的其它成型方法及非金屬材料的成型工藝只作簡單介紹，新工藝、新技術部分讓學生利用課外時間自學了解，做到重點解剖一個“麻雀”、觸類旁通。

第二，每種成型方法只講最基礎的理論知識，不進行過多的理論性探討，真正實現基礎理論夠用，專業知識適用，行業技能管用。

第三，精選實例豐富教學內容。針對課程實踐性強、各種成型方法相對獨立的特點，搜集、精選一些實際生產中材料成型工藝的典型案例，貫穿每種成型方法的各個知識點，既從應用中理解知識重點和消化難點、學以致用，又培養了學生的工程技術應用能力。

通過以上教學內容的組織和安排，使學生對該課程有一個全面、系統的了解，既見樹木，又見森林，使這門課程在內容上得到整體優化，突出了教學重點與教學內容的實用性，增強了學生的工程實踐能力。

二運用現代化的教學手段

“材料成型工藝基礎”課程涉及成型方法多，實踐性要求高，有很多動態的內容，傳統的實物展示、黑板板書，學生不易理解，又很難展示，這就給了現代多媒體教學更大的用武之地。

1動畫模擬成型工藝過程

搜集、精選了大量的材料成型方面的圖片、動畫，制作了該課程的多媒體課件。動畫內容清楚描述了材料成型的微觀、動態變化過程，如注射成型用動畫模擬了塑料原顆粒在注射機料斗中流入料桶、利用料桶外加熱裝置漸變為熔融狀態、在液壓缸驅動的螺桿推壓下向前運動、由注射機噴嘴注入模具澆注系統、充滿模具整個型腔、冷卻固化、在注射機開合模機構作用下實現模具分型、由注射機推出機構帶動模具推出系統將成型零件從模具內推出的整個生產過程111。通過動畫模擬使機床、模具內看不見摸不著的微觀過程可視化，形象生動、直觀、感染力強，變單純的聽覺語言為視聽同步的動畫模擬，理解輕松，難點化解，學習由難變易，降低了學生學習的枯燥感，提高了教學效率和教學效果。

2錄像演示具體生產過程

將搜集、制作的壓力鑄造及熔模鑄造生產錄像短片穿插于特種鑄造成形工藝與設備中，將模鍛生產錄像短片穿插于鍛造成形工藝與設備中，將點焊縫焊生產錄像短片穿插于焊接成形工藝與設備中，這種錄像演示生產過程的教學模式將無形變為有形、不可見轉變為可見、無聲轉變為有聲口，激發了學生的學習興趣，增強了學生的感性認識和好奇心，展示了實際工業生產中的恢宏、壯觀，彌補了學生工藝和專業知識的缺乏，拓寬了學生的知識面，調動了學生的積極性，提高了教學效果。

三探索、實踐新型教學方法

1結合工程實例的案例式教學

根據各種成型方法相對獨立的特點，利用授課教師大都屬于“雙師型”、具有實際工程背景的優勢，收集各種典型的工程案例，用一個個具體的實際工程案例，將課堂教學的各個理論知識點貫穿起來，使學生在具體的問題情境中獲取理論知識的同時又掌握如何將理論應用于工程實踐中。例如，尋找如圖1所示的連軸器零件為工程案例，利用連軸器零件的一系列成型圖片貫穿講解了砂型鑄造工藝設計、模型設計、芯盒設計、配砂、混砂、造型、造芯、合型、澆注、落砂、清理等全部生產過程。在講解鑄造工藝設計時，結合連軸器零件，具體分析分型面選擇、鑄造收縮率、機械加工余量、脫模斜度、最小鑄出孔、鑄造圓角、澆注系統、冒口等工藝設計的原由、選取方法、表達形式、選定具體數值，以增加知識的系統性和應用的直觀性。根據往屆畢業生就業后或在校學生畢業設計、答辯過程中普遍存在掌握材料成型理論知識但不會實際應用，導致圖紙信息不全或加工工藝性差等問題，強調工藝參數在工程實踐中的正確表達形式，如：脫模斜度是鑄造零件設計時必須選擇的工藝參數，在工程實踐設計中，為簡化畫圖工作量，脫模斜度可以不畫出，但在技術要求中要注明，標注形式多用以下兩種形式：未注脫模斜度。或未注脫模斜度1：50。同時，垂直分型面的徑向尺寸為避免因脫模斜度引起異議，必須注明大小端。因此在鑄造工藝全部講完后，給出工程實踐需要的連軸器毛坯圖如圖2所示，強調技術要求表達：(1)未注脫模斜度2。；(2)徑向尺寸均為小端尺寸；(3)未注鑄造圓角R內=4，R外=2。

這樣的案例教學不但使學生獲取生動的、系統的理論知識，還增長了工程應用能力，這種與實踐需求的對接能夠觸動學生心靈，激發學習興趣，使其產生開拓創新的激情，培養學生實踐能力和創新能力，并從實際應用中理解重點和消化難點。經過這種實踐歷練的學生擁有的是活的能力，而非死的知識，正所謂“授之以魚，不如授之以漁”。

2設置疑問式教學

宋代教育家朱熹說：“學貴有疑，小疑則小進，大疑則大進。疑者覺悟之機也。”學起于思，思源于疑，有疑才能激發強烈的求知欲望，點燃思維的火花。教學中，針對學生認識模糊的問題，提出質疑，激起學生探索問題的學習熱情，引導學生進行多層次、多角度的思考，例如：講授壓力鑄造工藝過程后，針對金屬液快速、高壓充填金屬模具的特點，在鑄件內部容易產生較多氣孔，適用于鑄件形狀復雜、表面質量高、璧厚較薄、力學性能相對較高等場合。這時給出汽車發動機缸體、摩托車發動機汽缸頭、空調壓縮機缸體等零件的實物圖片，提出疑問：這些鑄件能否采用壓力鑄造方法成型?學生根據給定鑄件的形狀特點、質量、璧厚等逐一分析、對照后，有些回答可以采用壓力鑄造，有些回答不能采用壓力鑄造，經過疑惑、討論、爭論之后，引出低壓鑄造方法，由此從感性上加深學生對兩種成型方法的認識和區別。實踐告訴我們：這樣的巧設疑問，在疑、答、辯的過程中充分調動師生雙邊的內在潛力，使學生思維進入最佳活動狀態，激發了學生的求知欲、創造力，也使前后教學內容有機的連接起來。

3突出實際的現場教學

根據本課程工程實踐性強特點，結合模具拆裝實驗室條件，利用金工車間現有的注射機、沖床等設備，增加了兩次現場教學環節。一次是到模具拆裝實驗室現場拆裝注射模具結構，講解注射模具如何正確安裝到注射機上，注射機如何帶動模具實現注塑工藝工作過程；第二次是到沖床的實際現場講解沖壓模具的結構、沖壓模具如何正確安裝到沖床上，現場演示沖床帶動模具實現沖壓工藝的工作過程，并在老師指導下抽調部分有興趣的學生現場實際操作、生產出一些沖壓零件，以滿足學生的好奇心、神奇感，調動學生的主動性、積極性，這些做法克服了以往死記硬背知識的現象，促進了學生對理論知識的感性認識、靈活掌握、綜合分析與創新能力的發展。

四充分利用校企合作或產學研平臺，讓學生在實踐中鍛煉能力

充分利用校企合作或產學研平臺，讓學生課外參與企業的實際生產和老師的科研項目，鞏固、加深對各種材料成型工藝理論知識的理解，并應用于實踐當中，引導學生自主解決實際生產問題，培養學生分析工程實踐問題和解決工藝技術問題的能力，提高學生創新能力，例如機電系學生利用校企合作或產學研平臺參與制作的汽車輪轂軸管復合擠壓作品和鋁硅合金真空密封造型鑄造作品分別榮獲全國大學生課外學術科技作品競賽二等獎和河南省大學生課外學術科技作品競賽一等獎，已經結下豐碩的成果，取得了優異的成績。

總之，以培養機械類應用型本科人才為目標，對實踐性強的《材料成型工藝基礎》課程進行了教學改革研究與實踐，通過合理安排教學內容，實現基礎理論夠用、專業知識適用、行業技能管用；運用動畫模擬成型工藝過程、錄像演示具體生產過程等現代化多媒體教學手段，生動、直觀、感染力強，提高了教學內容的形象化和實物化；運用案例式教學、設置疑問式教學、現場教學等新型教學方法，增加了知識的系統性，激發了學生的學習興趣，提高了學生的工程實踐能力；利用校企合作或產學研平臺，讓學生在實踐中鞏固理論知識、鍛煉應用能力，提高了教學效果。這些教學改革對實踐性很強的其它專業課程具有一定的借鑒和指導意義。

參考資料

[1]盧志文.工程材料及成形工藝[M].北京：機械工業出版社.2007.

[2]鄧鵬輝，吳海宏，李風云.工程材料及成型工藝基礎課程教學改革的研究與實踐[J].鄭州工業高等專科學校學報，2000(12).

[3]陳培里.工程材料及熱處理[M].北京：高等教育出版社，2007