“塑性成形原理”課程教學方法探討

摘 要:為了更好地完成“塑性成形原理”課程的教學目的，提高教學質量，本文根據“塑性成形原理”課程的內容特點及教學實踐，探討了本課程的教學特點、教學方法、教學效果及體會。

關鍵詞:塑性成形原理 教學方法

中圖分類號:G64文獻標識碼:Ａ文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0156-02

“塑性成形原理”是材料成形及控制工程專業的基礎理論課程，也是該專業的主干課程。課程著重闡明金屬塑性成形等基本材料成形技術的內在規律和物理本質。通過教學，使學生初步掌握金屬塑性加工的基本原理和共性問題;初步了解金屬塑性成形的物理基礎和力學基礎理論，了解不同塑性成形工藝的特點，掌握金屬塑性變形力學分析的基本方程和特點，掌握塑性成形力學的求解方法等;培養學生分析問題和解決問題的能力，能夠運用所學的理論對一些典型的實際工程問題進行大致的分析;為學習有關的后繼課程和將來從事相關生產技術工作打下必要的基礎。但由于課程本身理論性較強，涉及大量數學和力學內容，使得課程的難度明顯增加，長期以來，學生們普遍反映“塑性成形原理”課難學;老師感覺“塑性成形原理”課難教，即花費了很大的精力，教學效果卻并不明顯。

隨著制造業的日益發展，各種新理論、新技術、新方法不斷涌現，也給我們從事這方面專業教育的工作者們提出了更高的要求。因此，我們需要不斷總結和改進教學方法，提高教學質量，從而為社會培養綜合素質高、知識結構全面的棟梁之才。

1 課程內容分析

課程的主要內容包括:

(1)金屬塑性變形時的力學基礎理論。包括應力狀態、應變狀態、屈服準則、本構關系等，并將應力、應變、屈服準則之間的內在關系聯系在一起作了介紹。

(2)金屬的塑性及超塑性、加工硬化、影響金屬塑性變形的因素及塑性變形對金屬組織和性能的影響;討論了塑性變形時金屬變形與流動的有關問題，包括最小阻力定律、變形不均勻性及影響因素、附加應力、殘余應力、金屬的斷裂、塑性成型件中的褶皺及塑性成型中的摩擦與潤滑。

(3)對塑性成型基本工序進行了力學分析，并利用主應力法求解。

(4)滑移線場理論基礎和實際解法。

(5)簡要介紹塑性成型問題的其他解法，如上限法、有限元法等。

由上可見，“塑性成形原理”課程涉及內容復雜，既與多個專業的基礎理論密不可分，又與生產實踐緊密相連。如何能讓學生在課程學習的有限時間內掌握“塑性成形原理”課程的主要內容，培養在現場實際分析問題、解決問題的能力，并在以后的實際工作中應用基礎理論知識進行產品工藝分析和設計，從而產生實際經濟效益，這是我們從事“塑性成形原理”教學工作者應該認真思考的。

2 教學方法探討及實踐體會

“塑性成形原理”課程在我校已經開設了6年時間了，課程在我校用于材料成型與控制專業，一般有三個班的學生上課。教學中發現，前8排的同學，即70%的同學能認真聽講，后面幾排的學生基本半聽不聽。面對抽象而枯燥的教學內容，如何讓同學們在課堂上長時間的保持注意力集中，緊跟老師的思路來進行思考，從而有效地理解和掌握課程內容呢？經過多年的教學實踐，有以下幾個有關教學方面的體會。

(1)突出基本理論基本概念基本方法。由于“塑性成形原理”是一門與成形工藝結合緊密的、有很強的應用性的技術基礎課，因此在教學中教師和學生都很容易忽視對成形原理基本概念和基本數據的教與學。以往許多學生學完“塑性成形原理”課程后不能正確解釋材料成型過程中的一些變形行為，當被問及金屬材料的變形行為和其內在的應力狀態和組織結構的關系時茫然若失。然而，這些常識性的內容往往對學生參加工作后現場解決實際問題是至關重要的，它要求我們教師在材料成形理論的教學中必須突出基本理論、基本概念及基本方法，并且注重對三個“基本”的教學也將有助于培養學生的創造性思考及對問題的深刻理解。

(2)時刻跟蹤材料成形技術的發展動向，熟悉最新的材料成形技術的發展和應用情況。

材料成形方法和理論的研究可以追溯到1864年，經過長期的發展，材料成形方法和理論得到了極大的提高和完善。特別是隨著計算機技術的飛速發展和應用，給材料成形領域注入了新的內涵。近年來，CAD/CAE/CAM技術在材料成形領域的應用越來越廣泛和深入，大幅度提高了產品和工程設計水平及勞動生產率，降低了消耗，縮短了科研和新產品開發周期，使整個產業的設計思路和設計方法都發生了深刻的變化。而目前的課本，其內容與十幾年前相比變化并不是很大。作為教師，只有時刻跟蹤材料成形技術的最新發展，才能站在一個較高的高度，讓學生在最短的時間內了解和掌握最新的科技成果，最新的科技動向，提高學生的學習興趣。在教學實踐中看到，當介紹新的科技成果及其在生產實際中的應用情況時，學生的學習興趣和積極性普遍提高，課間提問題和索要相關資料的學生明顯增多。

(3)注重教學方法的探索。由于“塑性成形原理”課程在材料成形及控制工程專業中的重要性，以及課程本身、特別是塑性成形力學基礎部分所涉及的大量數學和力學內容，使得課程的難度明顯增加，有些學生在學習中可能感覺“塑性成形原理”課難學。因此，合理利用教學方法，使學生容易接受并提高學習興趣顯得尤為重要。我們在教學中從以下幾個方面進行探索實踐，取得了較好的效果。

1)循序漸進，克服畏難情緒。所謂“塑性成形原理”的難學，只不過是學生對一些高等數學和物理知識的掌握不牢，而不是成形原理本身的難度。根據這些情況，在教學中循序漸進，從簡單到復雜，逐漸樹立學生的學習自信心。同時，教師應做疏導教育工作，使學生克服畏難思想。在教學實踐中通過上述工作，并結合自己在學習中的一些體會進行引導，使學生逐漸打消了對該課程的畏難心理，取得了一定的效果，學生學習積極性逐漸高漲，教學效果是好的，期末考試也都取得了較好的成績。

2)教學中作到理論聯系實際。“塑性成形原理”課中的許多理論、概念、公式是很抽象的，必須通過聯系工程實際問題的講解，或聯系實際的例題及習題的學習，才容易做到深入理解和融會貫通。在教學中，理論知識的講解要結合具體的生產實際和例題來進行，并通過作業來練習課后的習題來達到這一目的。

3)用問題驅動課程的展開。教師把教學內容經自己的理解以后分解組織成一個個問題。用問題來串聯知識點，驅動課程的展開。問題的設置既要通俗易懂，又要有沖擊力。通過提問，一方面加強了與學生的互動，另一方面用問題來吸引同學的注意力，造成一個一個新的興奮點來刺激學生的大腦，使其始終處于活躍狀態。

4)根據學生的反應及時調整講課節奏。上課時注意觀察學生的反應，掌握其接受程度，根據學生的接受程度隨時調整自己的講課節奏。這方面一是觀察其眼神，二是通過其回答問題來掌握，對反應較迷茫的課程內容要重復講解。如果只顧自己講自己的，就可能造成有的同學由于某處沒聽懂，跟不上，而放棄聽講。

5)強調復習。包括兩方面，一是課堂上老師帶領大家復習。即在講解一個新概念、新原理之前，首先要對與其相關的基礎知識進行復習，掃除外圍的障礙后，再瞄準主要難點問題，重點突破。由于此課程的內容前后關聯性比較大，這樣做，既加深了大家對課程內容的記憶，又有利于對后面課程的理解，往往取得較好的效果;二是課后學生自己復習。課堂上的聽懂，只是初步接受了，要想真正掌握，還要通過課下的復習來進一步消化吸收。可以通過布置課后作業，作業成績與考試成績掛鉤的方式來進行。

6)運用現代化教學手段及方法。對于“塑性成形原理”這樣較深奧的課程，利用多媒體及音像等的輔助教學對提高教學效果將收到事半功倍的效果。目前一些原理課程教學多是全部由教師講授，且講得過細。這種教學方式造成了學生只是被動地聽課，缺少主動地創造性思維，是一種單向灌輸式的教學方式。應將這種僵化的灌輸式的教學改為教師講授與學生分析研究相結合，并應用音像、多媒體等先進的教學手段實現交互式教學，使學生由被動變主動，改善教學效果，提高教學質量。例如，講到金屬板料拉深成型起皺的原因時，由于拉深時金屬流動變形過程的復雜性，給教師講授和學生理解帶來一定困難。但是通過觀看三維動畫成型過程，就可以得到形象化的理解。

3 教學效果

經過幾年的教學實踐，隨著教學方法的不斷改進和完善，逐漸顯現出良好的教學效果，學生的學習興趣和積極性普遍提高，課堂上積極舉手回答問題，課間提問題和索要相關資料的學生明顯增多，課后作業正確率和考試成績都有較大的提高。

參考文獻

[1] 王堯.金屬塑性成形原理.北京:機械工業出版社，2003.

[2] 俞漢清，陳金德.金屬塑性成形原理.北京:機械工業出版社，2011.