“塑性成形原理”課程教學(xué)方法探討

摘 要:為了更好地完成“塑性成形原理”課程的教學(xué)目的，提高教學(xué)質(zhì)量，本文根據(jù)“塑性成形原理”課程的內(nèi)容特點(diǎn)及教學(xué)實(shí)踐，探討了本課程的教學(xué)特點(diǎn)、教學(xué)方法、教學(xué)效果及體會(huì)。

關(guān)鍵詞:塑性成形原理 教學(xué)方法

中圖分類號(hào):G64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Ａ文章編號(hào):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(yè)的基礎(chǔ)理論課程，也是該專業(yè)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(shù)的內(nèi)在規(guī)律和物理本質(zhì)。通過教學(xué)，使學(xué)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(chǔ)和力學(xué)基礎(chǔ)理論，了解不同塑性成形工藝的特點(diǎn)，掌握金屬塑性變形力學(xué)分析的基本方程和特點(diǎn)，掌握塑性成形力學(xué)的求解方法等;培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，能夠運(yùn)用所學(xué)的理論對(duì)一些典型的實(shí)際工程問題進(jìn)行大致的分析;為學(xué)習(xí)有關(guān)的后繼課程和將來從事相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。但由于課程本身理論性較強(qiáng)，涉及大量數(shù)學(xué)和力學(xué)內(nèi)容，使得課程的難度明顯增加，長(zhǎng)期以來，學(xué)生們普遍反映“塑性成形原理”課難學(xué);老師感覺“塑性成形原理”課難教，即花費(fèi)了很大的精力，教學(xué)效果卻并不明顯。

隨著制造業(yè)的日益發(fā)展，各種新理論、新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)，也給我們從事這方面專業(yè)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(jié)和改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，從而為社會(huì)培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、知識(shí)結(jié)構(gòu)全面的棟梁之才。

1 課程內(nèi)容分析

課程的主要內(nèi)容包括:

(1)金屬塑性變形時(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)理論。包括應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變狀態(tài)、屈服準(zhǔn)則、本構(gòu)關(guān)系等，并將應(yīng)力、應(yīng)變、屈服準(zhǔn)則之間的內(nèi)在關(guān)系聯(lián)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(duì)金屬組織和性能的影響;討論了塑性變形時(shí)金屬變形與流動(dòng)的有關(guān)問題，包括最小阻力定律、變形不均勻性及影響因素、附加應(yīng)力、殘余應(yīng)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(rùn)滑。

(3)對(duì)塑性成型基本工序進(jìn)行了力學(xué)分析，并利用主應(yīng)力法求解。

(4)滑移線場(chǎng)理論基礎(chǔ)和實(shí)際解法。

(5)簡(jiǎn)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(nèi)容復(fù)雜，既與多個(gè)專業(yè)的基礎(chǔ)理論密不可分，又與生產(chǎn)實(shí)踐緊密相連。如何能讓學(xué)生在課程學(xué)習(xí)的有限時(shí)間內(nèi)掌握“塑性成形原理”課程的主要內(nèi)容，培養(yǎng)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際分析問題、解決問題的能力，并在以后的實(shí)際工作中應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行產(chǎn)品工藝分析和設(shè)計(jì)，從而產(chǎn)生實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，這是我們從事“塑性成形原理”教學(xué)工作者應(yīng)該認(rèn)真思考的。

2 教學(xué)方法探討及實(shí)踐體會(huì)

“塑性成形原理”課程在我校已經(jīng)開設(shè)了6年時(shí)間了，課程在我校用于材料成型與控制專業(yè)，一般有三個(gè)班的學(xué)生上課。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，前8排的同學(xué)，即70%的同學(xué)能認(rèn)真聽講，后面幾排的學(xué)生基本半聽不聽。面對(duì)抽象而枯燥的教學(xué)內(nèi)容，如何讓同學(xué)們?cè)谡n堂上長(zhǎng)時(shí)間的保持注意力集中，緊跟老師的思路來進(jìn)行思考，從而有效地理解和掌握課程內(nèi)容呢？經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，有以下幾個(gè)有關(guān)教學(xué)方面的體會(huì)。

(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(jié)合緊密的、有很強(qiáng)的應(yīng)用性的技術(shù)基礎(chǔ)課，因此在教學(xué)中教師和學(xué)生都很容易忽視對(duì)成形原理基本概念和基本數(shù)據(jù)的教與學(xué)。以往許多學(xué)生學(xué)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(dāng)被問及金屬材料的變形行為和其內(nèi)在的應(yīng)力狀態(tài)和組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系時(shí)茫然若失。然而，這些常識(shí)性的內(nèi)容往往對(duì)學(xué)生參加工作后現(xiàn)場(chǎng)解決實(shí)際問題是至關(guān)重要的，它要求我們教師在材料成形理論的教學(xué)中必須突出基本理論、基本概念及基本方法，并且注重對(duì)三個(gè)“基本”的教學(xué)也將有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思考及對(duì)問題的深刻理解。

(2)時(shí)刻跟蹤材料成形技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，熟悉最新的材料成形技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用情況。

材料成形方法和理論的研究可以追溯到1864年，經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)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(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用，給材料成形領(lǐng)域注入了新的內(nèi)涵。近年來，CAD/CAE/CAM技術(shù)在材料成形領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛和深入，大幅度提高了產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)水平及勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了消耗，縮短了科研和新產(chǎn)品開發(fā)周期，使整個(gè)產(chǎn)業(yè)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法都發(fā)生了深刻的變化。而目前的課本，其內(nèi)容與十幾年前相比變化并不是很大。作為教師，只有時(shí)刻跟蹤材料成形技術(shù)的最新發(fā)展，才能站在一個(gè)較高的高度，讓學(xué)生在最短的時(shí)間內(nèi)了解和掌握最新的科技成果，最新的科技動(dòng)向，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)實(shí)踐中看到，當(dāng)介紹新的科技成果及其在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用情況時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性普遍提高，課間提問題和索要相關(guān)資料的學(xué)生明顯增多。

(3)注重教學(xué)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(yè)中的重要性，以及課程本身、特別是塑性成形力學(xué)基礎(chǔ)部分所涉及的大量數(shù)學(xué)和力學(xué)內(nèi)容，使得課程的難度明顯增加，有些學(xué)生在學(xué)習(xí)中可能感覺“塑性成形原理”課難學(xué)。因此，合理利用教學(xué)方法，使學(xué)生容易接受并提高學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要。我們?cè)诮虒W(xué)中從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探索實(shí)踐，取得了較好的效果。

1)循序漸進(jìn)，克服畏難情緒。所謂“塑性成形原理”的難學(xué)，只不過是學(xué)生對(duì)一些高等數(shù)學(xué)和物理知識(shí)的掌握不牢，而不是成形原理本身的難度。根據(jù)這些情況，在教學(xué)中循序漸進(jìn)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐漸樹立學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心。同時(shí)，教師應(yīng)做疏導(dǎo)教育工作，使學(xué)生克服畏難思想。在教學(xué)實(shí)踐中通過上述工作，并結(jié)合自己在學(xué)習(xí)中的一些體會(huì)進(jìn)行引導(dǎo)，使學(xué)生逐漸打消了對(duì)該課程的畏難心理，取得了一定的效果，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性逐漸高漲，教學(xué)效果是好的，期末考試也都取得了較好的成績(jī)。

2)教學(xué)中作到理論聯(lián)系實(shí)際?！八苄猿尚卧怼闭n中的許多理論、概念、公式是很抽象的，必須通過聯(lián)系工程實(shí)際問題的講解，或聯(lián)系實(shí)際的例題及習(xí)題的學(xué)習(xí)，才容易做到深入理解和融會(huì)貫通。在教學(xué)中，理論知識(shí)的講解要結(jié)合具體的生產(chǎn)實(shí)際和例題來進(jìn)行，并通過作業(yè)來練習(xí)課后的習(xí)題來達(dá)到這一目的。

3)用問題驅(qū)動(dòng)課程的展開。教師把教學(xué)內(nèi)容經(jīng)自己的理解以后分解組織成一個(gè)個(gè)問題。用問題來串聯(lián)知識(shí)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)課程的展開。問題的設(shè)置既要通俗易懂，又要有沖擊力。通過提問，一方面加強(qiáng)了與學(xué)生的互動(dòng)，另一方面用問題來吸引同學(xué)的注意力，造成一個(gè)一個(gè)新的興奮點(diǎn)來刺激學(xué)生的大腦，使其始終處于活躍狀態(tài)。

4)根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)及時(shí)調(diào)整講課節(jié)奏。上課時(shí)注意觀察學(xué)生的反應(yīng)，掌握其接受程度，根據(jù)學(xué)生的接受程度隨時(shí)調(diào)整自己的講課節(jié)奏。這方面一是觀察其眼神，二是通過其回答問題來掌握，對(duì)反應(yīng)較迷茫的課程內(nèi)容要重復(fù)講解。如果只顧自己講自己的，就可能造成有的同學(xué)由于某處沒聽懂，跟不上，而放棄聽講。

5)強(qiáng)調(diào)復(fù)習(xí)。包括兩方面，一是課堂上老師帶領(lǐng)大家復(fù)習(xí)。即在講解一個(gè)新概念、新原理之前，首先要對(duì)與其相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，掃除外圍的障礙后，再瞄準(zhǔn)主要難點(diǎn)問題，重點(diǎn)突破。由于此課程的內(nèi)容前后關(guān)聯(lián)性比較大，這樣做，既加深了大家對(duì)課程內(nèi)容的記憶，又有利于對(duì)后面課程的理解，往往取得較好的效果;二是課后學(xué)生自己復(fù)習(xí)。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(fù)習(xí)來進(jìn)一步消化吸收?？梢酝ㄟ^布置課后作業(yè)，作業(yè)成績(jī)與考試成績(jī)掛鉤的方式來進(jìn)行。

6)運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段及方法。對(duì)于“塑性成形原理”這樣較深?yuàn)W的課程，利用多媒體及音像等的輔助教學(xué)對(duì)提高教學(xué)效果將收到事半功倍的效果。目前一些原理課程教學(xué)多是全部由教師講授，且講得過細(xì)。這種教學(xué)方式造成了學(xué)生只是被動(dòng)地聽課，缺少主動(dòng)地創(chuàng)造性思維，是一種單向灌輸式的教學(xué)方式。應(yīng)將這種僵化的灌輸式的教學(xué)改為教師講授與學(xué)生分析研究相結(jié)合，并應(yīng)用音像、多媒體等先進(jìn)的教學(xué)手段實(shí)現(xiàn)交互式教學(xué)，使學(xué)生由被動(dòng)變主動(dòng)，改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。例如，講到金屬板料拉深成型起皺的原因時(shí)，由于拉深時(shí)金屬流動(dòng)變形過程的復(fù)雜性，給教師講授和學(xué)生理解帶來一定困難。但是通過觀看三維動(dòng)畫成型過程，就可以得到形象化的理解。

3 教學(xué)效果

經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，隨著教學(xué)方法的不斷改進(jìn)和完善，逐漸顯現(xiàn)出良好的教學(xué)效果，學(xué)生的學(xué)習(xí)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(guān)資料的學(xué)生明顯增多，課后作業(yè)正確率和考試成績(jī)都有較大的提高。

參考文獻(xiàn)

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[2] 俞漢清，陳金德.金屬塑性成形原理.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.