材料成型專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和探索

陳繼兵　殷燕芳　劉在華　李詩龍　張永林

【摘 要】根據(jù)我校對(duì)材料成型及控制工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、思維能力，動(dòng)手能力和綜合設(shè)計(jì)能力的目標(biāo)出發(fā)，分析了我校該專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足，并分別從實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和手段上進(jìn)行了改革和探索。

【關(guān)鍵詞】材料成型及控制工程專業(yè)；綜合實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育中的一個(gè)非常重要環(huán)節(jié)，對(duì)于專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，更是顯得尤為重要。它是通過實(shí)踐來認(rèn)識(shí)課本專業(yè)知識(shí)內(nèi)容的橋梁，是對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)拓展和延伸。實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力、判定分析問題的能力和處理解決問題的能力，以及對(duì)科學(xué)研究的認(rèn)識(shí)和培養(yǎng)具有創(chuàng)新性思維都有著十分重要的關(guān)鍵作用，同時(shí)也是增強(qiáng)和培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新精神的提供基本的土壤。由于材料成型及控制工程專業(yè)屬于實(shí)踐性比較強(qiáng)的學(xué)科[1]，并且武漢輕工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱我校）是一所省屬多學(xué)科性高等工科院校，因此，提高實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量對(duì)于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型高級(jí)工程應(yīng)用和技術(shù)人才的目標(biāo)具有十分重要的作用。

由于多種的歷史原因，我校該專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀還不能滿足培養(yǎng)目標(biāo)的需求，實(shí)驗(yàn)的教學(xué)資源和設(shè)備也存在諸多不足，但目前正值我校嚴(yán)抓實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理質(zhì)量之際，我專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革必須乘勢(shì)而行。首先總結(jié)我專業(yè)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和管理方式等方面還存在著諸多的不足，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新速度慢、教學(xué)方法單一

目前，本專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)均由學(xué)院基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員擔(dān)任，而相應(yīng)課程的理論教學(xué)則由材料成型專業(yè)教研室的專任教師擔(dān)任。這樣造成的局面是隨著專業(yè)的快速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員對(duì)一些專業(yè)知識(shí)更新不及時(shí)，很難將一些新的知識(shí)點(diǎn)結(jié)合到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中去講解，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與相關(guān)專業(yè)知識(shí)存在脫節(jié)現(xiàn)象。在教學(xué)方法上，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法多為演示性的或驗(yàn)證性的，學(xué)生只是在實(shí)驗(yàn)中按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書或?qū)嶒?yàn)老師的要求完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。然后，按給定的格式完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不利于提高學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)的積極性，對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)也是很不利的。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備嚴(yán)重不足、性能落后

我校材料成型及控制工程專業(yè)的主要方向是模具設(shè)計(jì)與制造，其具有高附加值、高精度和單件生產(chǎn)的特點(diǎn)決定了該行業(yè)對(duì)從業(yè)人員的要求非常高，因此絕大多數(shù)企業(yè)對(duì)畢業(yè)生的綜合素質(zhì)要求很高，首要條件就是要求畢業(yè)生具備較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)[2]。本專業(yè)在成立初期時(shí)，雖然在專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面已經(jīng)具有了一定的基礎(chǔ)，儀器、設(shè)備的種類和數(shù)量基本能夠滿足常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)需求，但與高水平的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在一定差距。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)所占比例偏少

由于受傳統(tǒng)教育觀念的影響，許多專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上都是附屬于相應(yīng)的理論教學(xué)上，采用這種模式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主導(dǎo)思想就是為了對(duì)課堂上所授的理論知識(shí)加以驗(yàn)證、鞏固和加深[3]。如在《材料成型工藝學(xué)》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)限制，不能多方面驗(yàn)證教材中材料成型工藝的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)，只能選擇有代表性的工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣就影響了學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容的全面驗(yàn)證，從而束縛了學(xué)生對(duì)各種材料成型工藝的認(rèn)識(shí)和理解，也制約了學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和探索

在我校高度重視教學(xué)質(zhì)量，積極申報(bào)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的條件下，從而加強(qiáng)了示范性專業(yè)的建設(shè)，加大了實(shí)驗(yàn)室的投入，改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，針對(duì)目前傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題，采取了一系列的改革措施。如逐年增加經(jīng)費(fèi)投入，采購(gòu)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，逐步更換了陳舊落后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，編制新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，還將實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)由以前的5%增加到10%～15%，這些改革大大提升了我校該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)效果。主要是在以下3個(gè)方面進(jìn)行了探索。

2.1 科學(xué)、合理地更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)有材料成形及控制工程專業(yè)是在原有鑄造、鍛壓和焊接3個(gè)熱加工專業(yè)基礎(chǔ)上合并、調(diào)整而來的。專業(yè)調(diào)整后，以前設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容存在類型不合理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分過細(xì)、學(xué)生知識(shí)面偏窄等問題。而且材料成形及控制工程專業(yè)是我校近幾年才開設(shè)的專業(yè)，學(xué)生以后主要的就業(yè)方向是模具設(shè)計(jì)與制造方向，而我對(duì)本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)置基本上是跟著理論課程走。即一門專業(yè)課程設(shè)置一到兩個(gè)配套的實(shí)驗(yàn)[4]。例如，與《材料成型工藝學(xué)》這一理論教學(xué)課程配套，我們開設(shè)了“注塑和沖壓模具拆裝實(shí)驗(yàn)”、“沖壓拉伸實(shí)驗(yàn)”、“注塑成形工藝實(shí)驗(yàn)”以及“焊接成形實(shí)驗(yàn)”等幾個(gè)典型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還將增設(shè)最新的3D打印快速成型實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2—4個(gè)學(xué)時(shí)。這些實(shí)驗(yàn)基本上涵蓋了材料成形專業(yè)方向的主要教學(xué)內(nèi)容。特別是3D打印等數(shù)字化技術(shù)在傳統(tǒng)材料成形技術(shù)中的應(yīng)用，極大地激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的興趣，提高了學(xué)生的創(chuàng)新和動(dòng)手能力。

2.2 不斷提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件條件和師資力量

要想得到好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，需要先進(jìn)的設(shè)備儀器和良好的師資相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)。近年來，在實(shí)驗(yàn)設(shè)備方面，我校每年投入幾百萬，購(gòu)進(jìn)了各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，比如塑料注射成形機(jī)、合金熔煉爐，電渣壓力焊機(jī)，3D打印快速成型機(jī)以及一些相關(guān)計(jì)算機(jī)軟硬件。在師資力量上，就本專業(yè)而言，在去年和今年就引進(jìn)5名博士人才，利用這些設(shè)備和儀器，分別開設(shè)了一批具有代表性的綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，取得了很好的效果。另外，在一些實(shí)驗(yàn)上采用自制的傳感器，配合計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的軟件，增加了一些電子測(cè)試技術(shù)的內(nèi)容這種方式極大地豐富了傳統(tǒng)材料成形實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合

我們?cè)谠O(shè)置綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，力求結(jié)合工業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)為企業(yè)生產(chǎn)中需迫切解決的問題。通過這種有針對(duì)性實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目，學(xué)生能夠把專業(yè)理論知識(shí)與需要解決生產(chǎn)實(shí)際問題想聯(lián)系起來，努力思考和探索，最后解決問題，從而達(dá)到了通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既提高了學(xué)生的專業(yè)綜合能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)意識(shí)和工程實(shí)踐能力，極大地提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力[5]。通過以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和探索，材料成型及控制工程專業(yè)的學(xué)生，不論是專業(yè)理論知識(shí)還是實(shí)踐動(dòng)手能力都得到了不斷的加強(qiáng)，同時(shí)還提高了創(chuàng)新能力，得到社會(huì)的認(rèn)可和好評(píng)。

3 結(jié)束語

由于我校對(duì)材料成型及控制工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革得到了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，多年來，我們教研室對(duì)該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)從諸多方面進(jìn)行了探索和思考，購(gòu)置了大批的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的場(chǎng)地和設(shè)施，改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境和條件，還開設(shè)了一批綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)課程，極大地提高了本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。只有實(shí)驗(yàn)類型和內(nèi)容不斷改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)方式都手段豐富多樣、實(shí)驗(yàn)環(huán)境充分保障，才能夠更好地提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和工程創(chuàng)新能力。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]