材料成型專業(yè)綜合實驗教學(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)我校對材料成型及控制工程專業(yè)的培養(yǎng)目標，從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、思維能力，動手能力和綜合設(shè)計能力的目標出發(fā)，分析了我校該專業(yè)實驗教學(xué)中存在的不足，并分別從實驗類型、實驗內(nèi)容、實驗方法和手段上進行了改革和探索。

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

實驗教學(xué)是高等教育中的一個非常重要環(huán)節(jié)，對于專業(yè)課程的實驗教學(xué)來說，更是顯得尤為重要。它是通過實踐來認識課本專業(yè)知識內(nèi)容的橋梁，是對課堂教學(xué)內(nèi)容的一個拓展和延伸。實驗教學(xué)時培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、判定分析問題的能力和處理解決問題的能力，以及對科學(xué)研究的認識和培養(yǎng)具有創(chuàng)新性思維都有著十分重要的關(guān)鍵作用，同時也是增強和培養(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)屬于實踐性比較強的學(xué)科[1]，并且武漢輕工大學(xué)（以下簡稱我校）是一所省屬多學(xué)科性高等工科院校，因此，提高實驗的教學(xué)質(zhì)量對于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型高級工程應(yīng)用和技術(shù)人才的目標具有十分重要的作用。

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

1 傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的不足

1.1 實驗內(nèi)容更新速度慢、教學(xué)方法單一

目前，本專業(yè)實驗教學(xué)均由學(xué)院基礎(chǔ)實驗中心的實驗技術(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，實驗技術(shù)人員對一些專業(yè)知識更新不及時，很難將一些新的知識點結(jié)合到實驗現(xiàn)象中去講解，導(dǎo)致實驗內(nèi)容與相關(guān)專業(yè)知識存在脫節(jié)現(xiàn)象。在教學(xué)方法上，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法多為演示性的或驗證性的，學(xué)生只是在實驗中按實驗指導(dǎo)書或?qū)嶒灷蠋煹囊笸瓿梢?guī)定的實驗內(nèi)容。然后，按給定的格式完成實驗報告。這種單一的實驗教學(xué)模式不利于提高學(xué)生積極參與實驗的積極性，對學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)也是很不利的。

1.2 實驗設(shè)備嚴重不足、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)計與制造，其具有高附加值、高精度和單件生產(chǎn)的特點決定了該行業(yè)對從業(yè)人員的要求非常高，因此絕大多數(shù)企業(yè)對畢業(yè)生的綜合素質(zhì)要求很高，首要條件就是要求畢業(yè)生具備較強的實踐動手能力及創(chuàng)新意識[2]。本專業(yè)在成立初期時，雖然在專業(yè)實驗設(shè)備及專業(yè)實驗教學(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)實驗教學(xué)任務(wù)需求，但與高水平的專業(yè)實驗教學(xué)還存在一定差距。

1.3 實驗教學(xué)學(xué)時所占比例偏少

由于受傳統(tǒng)教育觀念的影響，許多專業(yè)課程的實驗教學(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驗教學(xué)的主導(dǎo)思想就是為了對課堂上所授的理論知識加以驗證、鞏固和加深[3]。如在《材料成型工藝學(xué)》課程的實驗教學(xué)中，由于實驗學(xué)時限制，不能多方面驗證教材中材料成型工藝的各個工藝環(huán)節(jié)，只能選擇有代表性的工藝環(huán)節(jié)進行實驗。這樣就影響了學(xué)生對教材內(nèi)容的全面驗證，從而束縛了學(xué)生對各種材料成型工藝的認識和理解，也制約了學(xué)生創(chuàng)新與實踐能力的培養(yǎng)。

2 實驗教學(xué)的改革和探索

在我校高度重視教學(xué)質(zhì)量，積極申報重點實驗室的條件下，從而加強了示范性專業(yè)的建設(shè)，加大了實驗室的投入，改善了實驗教學(xué)環(huán)境，針對目前傳統(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)費投入，采購新的實驗設(shè)備，逐步更換了陳舊落后的實驗內(nèi)容，編制新的實驗教學(xué)大綱，減少驗證性實驗，增加綜合性、設(shè)計性實驗，還將實驗學(xué)時由以前的5%增加到10%～15%，這些改革大大提升了我校該專業(yè)的實驗效果。主要是在以下3個方面進行了探索。

2.1 科學(xué)、合理地更新實驗教學(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)置實驗教學(xué)內(nèi)容存在類型不合理、實驗內(nèi)容劃分過細、學(xué)生知識面偏窄等問題。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)計與制造方向，而我對本專業(yè)的實驗設(shè)置基本上是跟著理論課程走。即一門專業(yè)課程設(shè)置一到兩個配套的實驗[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驗”、“沖壓拉伸實驗”、“注塑成形工藝實驗”以及“焊接成形實驗”等幾個典型實驗內(nèi)容，還將增設(shè)最新的3D打印快速成型實驗，每個實驗2—4個學(xué)時。這些實驗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)生動手做實驗的興趣，提高了學(xué)生的創(chuàng)新和動手能力。

2.2 不斷提升實驗教學(xué)的硬件條件和師資力量

要想得到好的實驗教學(xué)質(zhì)量，需要先進的設(shè)備儀器和良好的師資相結(jié)合才能實現(xiàn)。近年來，在實驗設(shè)備方面，我校每年投入幾百萬，購進了各種實驗教學(xué)設(shè)備，比如塑料注射成形機、合金熔煉爐，電渣壓力焊機，3D打印快速成型機以及一些相關(guān)計算機軟硬件。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)計性的實驗，取得了很好的效果。另外，在一些實驗上采用自制的傳感器，配合計算機以及相應(yīng)的軟件，增加了一些電子測試技術(shù)的內(nèi)容這種方式極大地豐富了傳統(tǒng)材料成形實驗課程的教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性。

2.3 實驗內(nèi)容與生產(chǎn)實際相結(jié)合

我們在設(shè)置綜合性、設(shè)計性實驗課程時，力求結(jié)合工業(yè)的生產(chǎn)實際，將實驗內(nèi)容設(shè)計為企業(yè)生產(chǎn)中需迫切解決的問題。通過這種有針對性實驗的項目，學(xué)生能夠把專業(yè)理論知識與需要解決生產(chǎn)實際問題想聯(lián)系起來，努力思考和探索，最后解決問題，從而達到了通過實驗教學(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)計意識和工程實踐能力，極大地提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力[5]。通過以上實驗教學(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)理論知識還是實踐動手能力都得到了不斷的加強，同時還提高了創(chuàng)新能力，得到社會的認可和好評。

3 結(jié)束語

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

【參考文獻】

[1]劉易凡，陳綺麗.“材料成型”專業(yè)綜合實驗教學(xué)改革的初探[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2005，5（增刊）：336-337.

[2]溫彤，陳霞，張文新.材料成形專業(yè)實驗教學(xué)改革的探索與實踐[J].教育管理研究，2009（5）：114.

[3]楊曉平，武曉峰，周岐.材料成型及控制工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的思考與探索[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2012，14（3）：127-129.

[4]冒國兵，張光勝，劉琪.材料成型及控制工程專業(yè)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的改革探索[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27（6）：140-142.

[5]儲愛民，張厚安，劉厚才.材料成型專業(yè)實驗教學(xué)的改革與實踐[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，31（1）：190-192.

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