項目驅動的“金屬工藝學”教學實踐研究

楊敏 李長河 劉永紅 劉新 張彥彬

[摘 要] “金屬工藝學”在機械專業中占有重要的地位，對培養學生理論聯系實際的能力及動手能力方面具有舉足輕重的作用。但是，由于“金屬工藝學”課程“壓力加工”一章重點和難點繁多且概念抽象，傳統的“填鴨式”教學模式以教學為主，不能激發學生的學習興趣，導致學生缺乏主動學習的能力，作為培養學生自主學習能力的教學模式，項目教學法在國內外工程教育中受到廣泛關注。通過結合“金屬工藝學”的教學目標，進行了基于項目教學法的教學改革與實踐。開展項目教學法后，與傳統教學方法相比，學生成績的最低分和及格率得到了顯著提升，項目成績及其占總評成績的比重逐年遞增。同時，學生的創新能力和團隊意識有所增強，教師的專業素質得到了大幅提升。

[關鍵詞] 金屬工藝學;項目教學法;壓力加工;自主學習能力

[基金項目] 2017年度山東省專業學位研究生教學案例庫建設項目“‘磨削加工理論與技術案例庫”（SDYAL17045）;2016年度山東省高等學校教學改革重點項目“‘三三三卓越工程人才培養模式構建與實施”（Z2016Z011）

[作者簡介] 楊 敏（1990—），女，山東泰安人，博士，青島理工大學機械與汽車工程學院副教授，主要從事智能與潔凈精密制造;李長河（1966—），男，內蒙古通遼人，博士，青島理工大學機械與汽車工程學院二級教授（通信作者），主要從事智能與潔凈精密制造研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）39-0140-04? ? [收稿日期] 2021-04-28

一、引言

“金屬工藝學”是工科院校各類機械和精密機械的一門重要技術基礎課，是聯系基礎課、專業課和實踐教學課的紐帶，研究產品從原材料—毛坯—合格零件的全部生產過程，是后續機械工程專業學生學習機械制造等機械設計專業核心課程的基礎，從事機械制造、材料成型加工、汽車設計、汽車服務工程等相關行業所需的專業能力[1]，為實踐“金屬工藝學”課程奠定堅實的理論基礎。它與實際生產和生活有著密不可分的關系，它對學生是否具有理論與實踐相結合的能力有著較高的要求。學生在學習“金屬工藝學”課程后能否運用理論知識解決生產生活中的問題，并根據材料的使用性能和工藝性能，結合環境和經濟因素，合理選擇材料，制定合理的工藝順序并動手加工完成金工實驗。通過本課程的學習，學生應當具備零件毛坯制造及機械加工的知識，為后續相關課程的學習、課程設計和畢業設計提供理論支持。

“金屬工藝學”課程具有兩個重要特性：一是綜合性強，涉及冷熱加工工藝，新概念、專業術語多，學習內容較為復雜，學習知識面也比較廣泛，學習時間有限[2];二是與生產實踐聯系緊密，課堂理論教學與金工實驗同時進行，兩者相輔相成。課程開展之前，相關專業的學生需要進行長達數周的金工實習，主要包括車工、鉗工、銑工、砂型鑄造等。通過金工實習，學生可以把所學的理論知識與機械加工現場操作有效地結合起來，熟悉并了解機械制造的簡單流程，掌握一些簡單零件加工方法的選擇和加工工藝的分析，從而有效提高學生的整體綜合素質，為“金屬工藝學”課程的學習提供一定的輔助作用[3]。

“金屬工藝學”的主要學習內容包括“緒論”“鑄造”“壓力加工”“焊接”“切削加工”等五章，每章包含多個教學重點和難點。其中，“壓力加工”一章主要分為鍛造和沖壓兩種工藝[4] （P50-87）。本章內容不僅重點和難點繁多，而且涉及的專業術語多，且概念抽象，如果采用傳統的“填鴨式”教學方法，教師獨白式地講述眾多的專業術語和抽象的專業概念，學生很難理解，容易導致學習乏味枯燥，降低學生的學習積極性。此外，隨著教育教學體制的改革，每門學科也都在壓縮相關理論課，這導致學生學習該課程的難度更大了，在總學時數和教學內容變化不大的情況下，如何才能在課堂上把學生的積極性調動起來，同時激發學生在課外學習的主觀能動性，需要教師改變傳統的教學方式，探索其他教學模式。

近年來，項目教學法作為新時期的一項重大變革逐步得到推廣[5]。項目教學法是一種基于學生自主性和探究性學習的新型教學方法，這種教學法是需要教師和學生通過共同實施一個完整的項目來開展的教學活動。學生在項目實施過程中理解和掌握“金屬工藝學”課程所需的知識和技能，培養分析和解決問題的能力，以及團隊協作精神和能力[6]。師生圍繞完整項目開展教學的活動就是項目教學法。高校教育教學活動中，針對一件具體且具備應用價值的產品進行生產，這一任務可以稱之為項目[7]。項目教學法通過組織學生真正參與具體項目的設計、實施和管理，讓其切身體會并獲得相關經驗和專業技能，從而達到教學目標的實施。

項目教學是以學生和項目為中心，在項目教學實施的過程中，教師是作為指導者、組織者存在的，是該項教學的“主持人”，主要任務是督促學生自主進行技術分析，鼓勵學生獨立思考、團隊討論并相互交流，從而達到少走彎路或不走彎路的可能性[5]。在完成該項目的過程中，讓學生理解并熟練掌握所學知識與技能，培養分析和解決問題的能力、合作與溝通的能力等，充分發揮每個學生在團隊合作中的主動性和積極性[8]。有明確的目標，從淺到深，通過項目設置到項目動員、制訂計劃、項目實施過程監控、項目實施過程展示，以及知識和項目的綜合解決方案。這是一種符合學生認知規則和學習特點的教學方法，可以有效地保證學生對每一個知識點的深入理解和準確把握。

二、項目教學法的設計與教學實踐

根據“金屬工藝學”課程“壓力加工”一章本科教學的特點，設計該課程項目驅動教學法方案。項目化教學一般包括項目設置、項目動員、制訂計劃、項目實施、過程監控、項目展示與答辯、項目評價等幾個模塊。

1.項目設置。項目開始前，由教師擬定項目題目，并做好項目組的分組。本研究以“金屬工藝學”課程“壓力加工”一章中針對模鍛、連續沖模（又稱級進模）、復合沖模各設置三個項目題目，如傘齒輪摩擦壓力機模鍛工藝及模具設計、沖孔切斷彎曲級進模、落料拉深沖孔復合模等。每個項目組由5～6名學生組成，并由小組成員推選小組長主持項目工作。