材料成型技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

王曉明 虞付進(jìn) 王琳琳

摘 要 材料成型技術(shù)基礎(chǔ)是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的的專(zhuān)業(yè)課程。本文針對(duì)本校材料成型技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的不足對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、考核評(píng)價(jià)方式及師資隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行改革與探索。通過(guò)開(kāi)展綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合本人研究方向來(lái)引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)際工程問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而提升課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

關(guān)鍵詞 材料成型技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 虛擬制造實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Study on Material Forming Technology Experimental Teaching Reform

WANG Xiaoming， YU Fujin， WANG Linlin

（College of Engineering， Zhejiang Normal University， Jinhua， Zhejiang 321004）

Abstract Material Forming Technology is a strong practical professional course. In this paper， for lack of school materials molding technology experimental aspects of the teaching content of experimental teaching system， evaluation methods and faculty building to reform and exploration. By carrying out a comprehensive and designing experiments and combined with my research to guide students to analyze practical engineering problems and problem-solving skills， thereby enhancing the effect of experimental teaching.

Key words Material Forming Technology； experimental teaching reform； virtual manufacturing experimental teaching

材料成型技術(shù)基礎(chǔ)是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課程，也是機(jī)械工程、材料科學(xué)與工程類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生了解和掌握常用材料成型技術(shù)的一般知識(shí)；了解常用材料的特性、用途和制備方法；建立材料成分、微觀組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與性能之間的關(guān)系；初步具備選材、確定制備方案、安排工藝路線的能力。然而，如何利用設(shè)計(jì)性及實(shí)踐性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)提升課堂教學(xué)的效果一直是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革面臨的棘手問(wèn)題。因此，本文針對(duì)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，結(jié)合浙江師范大學(xué)在該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)上存在的問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、方法及實(shí)驗(yàn)考核方式等方面進(jìn)行改革與探索。

1 材料成型技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

本校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的材料成型技術(shù)基礎(chǔ)課程，總學(xué)時(shí)為40，主要開(kāi)設(shè)了鐵碳合金的平衡組織觀察、鋼的熱處理及顯微組織觀察、硬度測(cè)試等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以上實(shí)驗(yàn)多為理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合型、設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)。一般情況下，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)去做，這樣可以加強(qiáng)對(duì)相關(guān)課程知識(shí)的理解，也能學(xué)會(huì)一些實(shí)驗(yàn)技術(shù)，但這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式制約了學(xué)生的思考能力，不利于學(xué)生創(chuàng)新思想及解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)；尤其對(duì)師范類(lèi)院校中機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，本身對(duì)材料成型技術(shù)方面知之甚少，同時(shí)學(xué)生對(duì)這種乏味的教學(xué)演示型實(shí)驗(yàn)也已習(xí)以為常，根本激發(fā)不起學(xué)生求知和創(chuàng)新的欲望，他們只是被動(dòng)地接受教師已設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，難以達(dá)到良好的教學(xué)效果。根據(jù)筆者對(duì)該課程理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，我們主要存在以下幾方面的問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)得不到足夠重視，實(shí)驗(yàn)條件薄弱。多年以來(lái)，我校在理論教學(xué)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)重視不夠，往往只是把實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)成輔助手段，以課堂教學(xué)為中心。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于從屬地位，教育觀念陳舊，實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏系統(tǒng)性和科學(xué)性。在人才培養(yǎng)方案中，理論教學(xué)有明確的目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上都是附屬于相應(yīng)的理論課。實(shí)驗(yàn)課安排隨意性大，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式滯后。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)條件和平臺(tái)的限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一般都比較陳舊，十年如一日，而且，同一類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)在不同課程中開(kāi)設(shè)，觀察驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所占比例偏高，而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)偏少。

（4）缺乏有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核標(biāo)準(zhǔn)。有效公正地評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)對(duì)引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)踐教學(xué)，正確認(rèn)識(shí)理論知識(shí)、技術(shù)能力和綜合素質(zhì)的關(guān)系具有較好的引導(dǎo)作用。目前，在我們學(xué)校采取的方法是依據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)和最后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告按一定比例來(lái)給定成績(jī)，這套考核標(biāo)準(zhǔn)有很大的弊病。因此，對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革就變得十分必要。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐

2.1 完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

根據(jù)現(xiàn)代化具有綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)方案需要，針對(duì)材料成型技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系方面存在的不足與問(wèn)題，完善與該課程理論教學(xué)緊密結(jié)合的三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，即基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，而且單獨(dú)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程和記學(xué)分。

2.1.1 增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)和鍛煉參與學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)拓思維，并能發(fā)展創(chuàng)新思想。在設(shè)置綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們主要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，針對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的技術(shù)難題，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)為企業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題。比如在鋼的熱處理實(shí)驗(yàn)中，可以選擇一些常用的機(jī)械零件，從材料的使用性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面進(jìn)行考慮，然后讓學(xué)生進(jìn)行合理選材和指定正確的熱處理方案，同時(shí)對(duì)每種工藝處理前后材料的性能、金相組織進(jìn)行表征，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，給出最后解決方案，通過(guò)這種實(shí)訓(xùn)，從而讓學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選型、工藝設(shè)計(jì)和操作技能。

另外，筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，也結(jié)合自己的研究方向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。比如在熱噴涂制備涂層實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際工況設(shè)計(jì)滿(mǎn)足企業(yè)要求的涂層，具體實(shí)施方案是：（1）根據(jù)實(shí)際工況選擇一個(gè)典型零件，如曲軸、熱電偶保護(hù)套管或挖掘機(jī)斗齒等；（2）提出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的具體要求和目標(biāo)；（3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，包括材料的選擇、制定熱噴涂工藝以及噴涂前后表面處理及性能檢驗(yàn)方法等方案和表征；（4）開(kāi)放熱噴涂實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)施；（5）編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)不同熱噴涂涂層的使用性能及壽命進(jìn)行綜合表征和比較，找出最合適所選零件的材料及最佳的熱噴涂工藝規(guī)范。這樣，既能給學(xué)生提供了一個(gè)親自動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，也能提高他們分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

通過(guò)這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，參與學(xué)生能夠把課本理論知識(shí)有針對(duì)性地應(yīng)用于解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，這種模式既能提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，又培養(yǎng)了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力，同時(shí)，也能大大提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效益。

2.1.2 開(kāi)展虛擬制造實(shí)驗(yàn)

其他高校的實(shí)踐證明，很多學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐都廣泛采用了虛擬制造實(shí)驗(yàn)技術(shù)。尤其對(duì)于我們基礎(chǔ)比較薄弱的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)而言，虛擬制造實(shí)驗(yàn)技術(shù)可以作為材料成型技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的未來(lái)方向。從很多學(xué)校的實(shí)踐來(lái)看，只有985、211這樣的高校才具備比較完備的成本高昂的大型材料成型設(shè)備，他們有條件為學(xué)生課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供充分的演示機(jī)會(huì)。

而對(duì)本校機(jī)械專(zhuān)業(yè)而言，實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)還不夠完善，采用虛擬制造實(shí)驗(yàn)是豐富學(xué)生視野最切實(shí)可行的辦法。由于虛擬制造實(shí)驗(yàn)利用多媒體技術(shù)來(lái)模擬真實(shí)的材料成型過(guò)程，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有可視化的特征，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也可以充分激發(fā)出來(lái)。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以不受實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)欠缺的影響，也可以不受時(shí)間的約束，根據(jù)自己的興趣有意識(shí)地選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也可以很容易跟上國(guó)內(nèi)外最新技術(shù)的發(fā)展，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)做不到這一點(diǎn)。另一方面，開(kāi)展虛擬制造實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以彌補(bǔ)因?yàn)榇笮蛯?shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的不足，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。虛擬制造實(shí)驗(yàn)可以獲得和真實(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程相似的感受，能起到豐富學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)理論知識(shí)理解的作用。例如，在金屬成型過(guò)程中，通過(guò)模擬材料成型過(guò)程就可以了解材料成型機(jī)理及其對(duì)性能的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)材料成型過(guò)程的參數(shù)控制及最優(yōu)設(shè)計(jì)與制造。因此，采用虛擬制造實(shí)驗(yàn)可以豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)靈活多變的教學(xué)模式。

2.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)方式

如何客觀、公正地評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中至關(guān)重要，好的方法既能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)材料成型技術(shù)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，又能加強(qiáng)學(xué)生探知現(xiàn)代科技的動(dòng)力。我校機(jī)械專(zhuān)業(yè)原有的以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為依據(jù)、以實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確與否來(lái)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的實(shí)驗(yàn)考核方式，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及對(duì)學(xué)生分析、解決問(wèn)題能力的考核評(píng)價(jià)，既不科學(xué)也不嚴(yán)格。因此，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核評(píng)價(jià)體系就顯得尤為重要。為此我們改進(jìn)了原有的實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)方式，具體分以下三部分成績(jī)：

（1）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解所要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)原理，規(guī)劃實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這部分占總成績(jī)的15%；（2）實(shí)驗(yàn)操作：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求和目標(biāo)，按照儀器設(shè)備的操作規(guī)程操作設(shè)備，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與記錄結(jié)果，實(shí)驗(yàn)完成對(duì)儀器清理工作是否合乎規(guī)范等。這部分占總成績(jī)的45%；（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告：試驗(yàn)完成后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題并解決，同時(shí)總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，給出結(jié)論，拓展知識(shí)面，為下一次實(shí)驗(yàn)積累經(jīng)驗(yàn)。這部分占總成績(jī)的40%。

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍的建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍的建設(shè)主要從兩方面來(lái)加強(qiáng)：（1）按“雙師”素質(zhì)要求建設(shè)師資隊(duì)伍。理論課教師一定參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工作，實(shí)踐課教師進(jìn)修提高理論水平和科研能力，雙向培養(yǎng)，加速“雙師”隊(duì)伍建設(shè)；（2）全面提高教師素質(zhì)，特別是中青年教師素質(zhì)的提高尤為緊迫。有經(jīng)驗(yàn)的教師要有奉獻(xiàn)精神，對(duì)年輕教師進(jìn)行傳幫帶，年輕教師要謙虛好學(xué)，向有經(jīng)驗(yàn)的教師學(xué)習(xí)，建議所有教師進(jìn)行教學(xué)、科研“二崗”輪換制度，全方位地提高教師教學(xué)基本能力素質(zhì)、人文社科及心理素質(zhì)、職業(yè)道德素質(zhì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中處于極重要的地位。除了讓學(xué)生更好地理解相關(guān)理論知識(shí)外，更重要的是對(duì)他們進(jìn)行基本設(shè)備操作技能的訓(xùn)練，一方面為適應(yīng)技能型人才培養(yǎng)的方針政策，另一方也能使學(xué)生掌握初步的科學(xué)研究的基本方法和具備一定的創(chuàng)新思想，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用課程理論知識(shí)分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。因此，為了更好培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)盡量多開(kāi)展設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)和科研促教學(xué)，形成“夯實(shí)理論基礎(chǔ)，面向工程實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)科技創(chuàng)新能力”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得到提高。只有這樣，才能有效地培養(yǎng)與發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)出與時(shí)俱進(jìn)、可持續(xù)發(fā)展和適應(yīng)社會(huì)發(fā)展要求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

基金項(xiàng)目：浙江師范大學(xué)青年教師教學(xué)改革項(xiàng)目

參考文獻(xiàn)

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