應(yīng)用型本科高校《材料成型設(shè)備》課程的教學改革研究

0 引言

《材料成型設(shè)備》是成都工業(yè)學院材料成型及控制工程本科的專業(yè)選修課程之一，是在學生完成《機械原理》、《機械制圖》、《液壓與傳動》等課程的基礎(chǔ)上，與《塑料模具設(shè)計與加工工藝》、《沖壓工藝與模具設(shè)計》和《模具制造方法》等專業(yè)核心必修課程相配套的專業(yè)選修課

。目前國內(nèi)應(yīng)用型高校的《材料成型設(shè)備》課程主要存在以下問題：①課程涉及內(nèi)容多，學生需要學習擠出成型、注射成型、沖壓成形、鍛造、鑄造和3D 打印等成型方式中的大部分設(shè)備及工作原理，教學內(nèi)容繁多且各章節(jié)的教學內(nèi)容關(guān)系不緊密，缺少內(nèi)在聯(lián)系，不符合應(yīng)用型本科教學的人才培養(yǎng)目標；②教學方法相對單一，課堂教學以講授為主，只強調(diào)理論知識的理解與記憶，缺乏實物或模型同步講解，無法充分激發(fā)學生的熱情

；③實驗課程缺乏或課時不足，學生無法將課堂內(nèi)容和具體生產(chǎn)實踐聯(lián)系起來，導致課堂教學效果降低

。綜上所述，針對目前《材料成型設(shè)備》課程教學存在的問題，按照應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的要求，對該課程進行教學改革和探索。

1 以應(yīng)用型為目標合理調(diào)整人才培養(yǎng)方案

成都工業(yè)學院材料成型及控制工程專業(yè)是四川省“雙一流”重點建設(shè)專業(yè)，一直以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標，已建成四川省首批地方普通本科高校應(yīng)用型示范專業(yè)和四川省首批卓越工程師教育培養(yǎng)計劃專業(yè)。因此《材料成型設(shè)備》教學內(nèi)容需要圍繞培養(yǎng)高素質(zhì)模具專業(yè)應(yīng)用型技術(shù)人才這一目標展開，為此重新編寫了《材料成型設(shè)備》課程教學大綱與人才培養(yǎng)計劃。

首先，《材料成型設(shè)備》的教學內(nèi)容繁雜，各章節(jié)重復內(nèi)容較多，又是專業(yè)選修課，其重視程度不夠，教材創(chuàng)新發(fā)展也比較慢。另外，材料成型與控制工程專業(yè)的學科方向較多，常見的有模具設(shè)計與加工工藝、鑄造與鍛造、增材制造與3D打印技術(shù)、焊接加工技術(shù)等，因此各高校教學的側(cè)重點與專業(yè)發(fā)展方向都不同，需要教師根據(jù)各自學校的優(yōu)勢和特點，合理地對教材內(nèi)容進行選擇。本專業(yè)選用的教材是化學工業(yè)出版社2014年出版的《沖壓與塑壓設(shè)備概論》，難度適中并創(chuàng)新地以不同加工成型方式為主線，不同類型的主體設(shè)備為中心，全面地介紹了材料設(shè)備的基本知識。該教材優(yōu)勢表現(xiàn)在所涉及的設(shè)備類型豐富、知識體系構(gòu)建合理，有利于教師的課堂教學與學生的自主學習。

其次，《材料成型設(shè)備》課程安排在大三下學期，但是《塑料模具設(shè)計與加工工藝》和《沖壓工藝與模具設(shè)計》這兩門主干課程安排在大三上學期，導致作為這兩門核心課程鋪墊的《材料成型設(shè)備》學習反而滯后。所以將《材料成型設(shè)備》的授課調(diào)整到大二下學期，讓學生學習模具設(shè)計課程之前就對材料成型設(shè)備有了一定的了解，為后續(xù)的專業(yè)課學習打下堅實基礎(chǔ)，提升了教學質(zhì)量。

最后，當應(yīng)用型本科教育已經(jīng)從注重傳授知識轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貏?chuàng)新和實踐能力的培養(yǎng)，因此在教學內(nèi)容上增加了實驗課的比例，比如在第二章壓力機的教學任務(wù)完成后，授課教師會帶學生去實驗室或工廠參觀曲柄壓力機和液壓機，讓學生更直觀地了解相關(guān)理論知識在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。

2 改革教學方法和手段優(yōu)化教學內(nèi)容

《材料成型設(shè)備》課程的教學目的是通過講授沖壓加工和塑料成型加工中常用設(shè)備的工作原理與特點、典型結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)、設(shè)備性能、主要技術(shù)參數(shù)及其選用方法等，讓學生能夠掌握成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理，又能在生產(chǎn)或工作中發(fā)現(xiàn)設(shè)備的不足之處并為產(chǎn)品成型工藝分析及方案擬定、模具設(shè)計、成型設(shè)備的使用等問題上找到初步解決方案?？紤]課堂教學課時有限，對于各類成型設(shè)備不可能全面涉及，因此本課程將教學內(nèi)容集中在沖壓設(shè)備、塑料注射成型設(shè)備和螺桿擠出設(shè)備3個方面。教學的重點在于設(shè)備的工作原理、參數(shù)特點、性能與適用范圍，在有限的教學課時內(nèi)突出了專業(yè)特點與知識重點，同時保證了學生在未來工作中可以對加工設(shè)備做出合理的選擇。

2.1 優(yōu)化課堂教學內(nèi)容和強調(diào)基礎(chǔ)知識與應(yīng)用實踐

教學過程中的師生互動是取得良好教學效果的關(guān)鍵

。隨著裝備制造技術(shù)的發(fā)展與進步，《材料成型設(shè)備》課程所需講授的成型機械設(shè)備的樣式也越來越多，課程的課時數(shù)不夠，需在有限的時間內(nèi)將知識更有效地灌輸于學生。因此，在教學內(nèi)容與教學方法上主要進行了以下優(yōu)化與改革。

2.2 與時俱進在教學內(nèi)容中補充最新材料成型設(shè)備的內(nèi)容

我們既然了解了疼痛產(chǎn)生的原理，是不是該問一問我們?yōu)槭裁磿枰?？答案其實很簡單，因為疼痛能讓我們生活得更安全，它能警示和保護我們?nèi)祟愐约捌渌铩?/p>

課程中有關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和零部件關(guān)系的教學內(nèi)容相對比較復雜，且學生平時接觸和操作設(shè)備的機會不多，導致學生學習時理論與實際出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，因此在教學內(nèi)容中加入實習課與實驗課，通過實踐教學，學生對知識點有了更好的掌握，同時也調(diào)動了學習積極性。實驗課程主要集中在注射模和沖模上機安裝兩方面，學生進行模具的安裝、調(diào)試全過程，掌握了塑料模和加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使學生可以根據(jù)生產(chǎn)目標初步確定加工設(shè)備類型與型號。實習課程主要以參觀校外一線企業(yè)為主，通過現(xiàn)場講解成型設(shè)備的工作方式和產(chǎn)品生產(chǎn)過程，讓學生能更好地對模具行業(yè)及其發(fā)展有一定認識。通過上述兩方面的實踐教學，在強化學生理論知識的同時，提高了學生掌握和運用知識解決實際問題的能力。

根據(jù)不同的教學內(nèi)容采用啟發(fā)式、參與式及探究式3種教學方法并舉的方式，引導學生自主學習，提升實踐創(chuàng)新能力

。以沖壓成形設(shè)備的教學為例，在章節(jié)的開始采用引導式教學方式激發(fā)學生的學習興趣。以學生熟悉的沖壓產(chǎn)品如汽車覆蓋件為切入點，通過啟發(fā)式教學讓學生思考產(chǎn)品應(yīng)該采用何種加工成形技術(shù)。在具體設(shè)備結(jié)構(gòu)與參數(shù)型號選擇上可以采用討論式與探究式相結(jié)合的教學方法，讓學生課前預習和查閱資料，以分組討論的形式相互交流學習并與教師的課件教案相互對照。另外，還邀請一線的工程師和模具產(chǎn)業(yè)管理者到學校給學生講解相關(guān)知識和行業(yè)經(jīng)驗，增強課堂的實踐性與實用性。

2.3 聚焦實踐教學加強學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

教學統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),采用方法1的學生出錯率較高,原因一是畫圖粗糙,沒能正確求得兩個特殊位置對應(yīng)的a的值,二是沒能準確地“運動”觀察、討論兩個圖象的交點情況．方法2由于巧妙“構(gòu)造”了平行直線系,彌補了以上不足,“看圖說話”較方法1容易許多,準確率較高．

2.4 信息化輔助教學提升課堂效率

課程的考核方法是評定學生成績的重要依據(jù)

?！恫牧铣尚驮O(shè)備》作為選修課，原來采用的考核方式為考察，表現(xiàn)出其在專業(yè)技術(shù)課中的地位不足，不能引起學生的重視，因此將考核方式改為考試。另外，傳統(tǒng)模具類課程考試評價方式是期末閉卷考試，強調(diào)考察學生“雙基”知識的考核，知識點繁多且考核方式單一。結(jié)合本課程的特點，將考核結(jié)果分為3 個級別，分別是合格、良好和優(yōu)秀，以教學過程中課堂成績、實踐成績和期末考試來衡量學生對專業(yè)知識的綜合掌握情況。

當前先進成型技術(shù)主要聚焦于精密成型、3D打印定制化成型、大件成型加工的細微化處理等方面

。智能制造正朝著精密化、數(shù)字化、定制化、集成化的方向發(fā)展。對此，在教學內(nèi)容上增加了材料加工成型領(lǐng)域的最新進展與應(yīng)用成果，在高分子材料成型工藝與設(shè)備方面增加了3D 打印成型技術(shù)與設(shè)備的內(nèi)容；在鑄造加工工藝與設(shè)備方面增加了特種鑄造方法與設(shè)備的介紹，引入半固態(tài)金屬成型工藝與設(shè)備與成型工藝的科研前沿技術(shù)；在鍛造成型設(shè)備中補充了精密鍛造成型工藝與設(shè)備；在焊接領(lǐng)域增加了等離子弧焊設(shè)備與激光焊接工藝等內(nèi)容。

2.5 形式多樣的課堂教學

（5）地方法規(guī)規(guī)章與《招投標法》不相符。有些地方和部門制定的招投標法規(guī)、規(guī)章和規(guī)范性文件，明顯與《招投標法》不相符。國家有關(guān)部門應(yīng)高度重視，堅決清理和廢止不合法的地方規(guī)章制度，使招投標工作向健康、規(guī)范、有序的方向發(fā)展。

3 改進考核方法完善教學評價體系

當今材料成型機械設(shè)備的發(fā)展更新快，類型與式樣千差萬別，如何在有限的課時內(nèi)盡可能地多講授相關(guān)知識很重要。在實際教學中更多地采用PPT等教學方式豐富課堂教學內(nèi)容，采用仿真動畫或錄像等多媒體形式直觀地演示常見成型設(shè)備的工作原理。然而，對于相對抽象和復雜的知識點如注射成型設(shè)備的開合模過程、沖壓設(shè)備的雙動拉深進程、激光燒結(jié)3D 打印設(shè)備中模型的建立等知識點，則以仿真模擬軟件為載體，首先通過仿真得到模擬動畫，再在課堂中展示與講解以幫助學生理解相關(guān)知識。

課堂成績具體包括平時作業(yè)成績和課堂表現(xiàn)，兩項標準占總分的20%，其中平時作業(yè)以行業(yè)調(diào)研報告為主，以學生資料查閱完成行業(yè)動態(tài)調(diào)研后交給教師并評分。實踐成績是指實踐操作技能考核，學生在參觀和操作設(shè)備后完成相應(yīng)的實驗報告，占總分的30%。期末考試成績只占總分的50%，經(jīng)過上述舉措，弱化了期末考試在教學評價中的地位，建立了科學合理教學考核評價體系，該體系更加關(guān)注教學的過程評價與實踐操作，評價過程與課堂改進相輔相成，使教學改革與質(zhì)量的提高同步進行。

汽輪發(fā)電機在運行過程中，發(fā)電機轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，風扇葉片與風扇大小環(huán)之間承受復雜的交變應(yīng)力動載荷[1]，因此對風扇強度要求較高。美國西屋、日本三菱等國際大公司的無刷勵磁機離心式風扇均采用焊接方式[2]。我公司設(shè)計的70 MW汽輪發(fā)電機勵磁機風扇也為焊接結(jié)構(gòu)，其焊接空間狹小，風葉較薄，焊接容易產(chǎn)生變形，加之母材為80 kg級高強鋼B780CF，焊后退火會大大降低材料的沖擊韌性等性能，因此選用合適的焊接方法、材料及工藝顯得尤為重要。

4 加強課程教師隊伍建設(shè)與強化教師工程素養(yǎng)培養(yǎng)

在應(yīng)用型工科課程體系的建設(shè)中，師資隊伍建設(shè)是課程建設(shè)和改革的關(guān)鍵。教師是教學的主體，課程教學質(zhì)量一方面取決于教材選用、教學大綱與人才培養(yǎng)方案的制定、實驗室建設(shè)水平等客觀因素，但更取決于授課教師的業(yè)務(wù)水平和專業(yè)素質(zhì)?！恫牧铣尚驮O(shè)備》的授課教師大多數(shù)是材料成型與控制工程的專業(yè)教師，目前地方性應(yīng)用型本科高校中材料成型及控制工程專業(yè)師資隊伍存在的問題有以下3個方面：①師資隊伍學科配置單一，材料成型及控制工程專業(yè)是一個典型的交叉學科，專業(yè)的內(nèi)容與材料科學、機械學、電氣科學存在關(guān)聯(lián)性，但目前應(yīng)用型高校中教師大多畢業(yè)于金屬材料熱加工類專業(yè)，教學隊伍中有多學科交叉背景的教師數(shù)量偏少；②專職實驗員數(shù)量不足或質(zhì)量不高，青年教師沒有在一線企業(yè)的工作經(jīng)驗，實踐能力欠缺，導致理論教學與實際應(yīng)用場景的脫節(jié)；③教師工程實踐能力不足，創(chuàng)新能力有待提高

，理論課教師多數(shù)存在科研壓力和職稱壓力，因此無法將過多的時間和精力投入實踐教學改革和工程能力培養(yǎng)上，同時其普遍以科研能力見長，缺乏工程實踐能力，導致學?！半p師雙能型”教師匱乏，造成實踐教學是理論教學的附屬環(huán)節(jié)，二者交互促進、相互支撐的局面無法形成。

因此應(yīng)用型本科高校教學改革的重要任務(wù)是提高教師的工程素養(yǎng)。通過完善教師知識結(jié)構(gòu)可以有效提升材料成型與控制工程專業(yè)師資隊伍的工程創(chuàng)新能力。首先，根據(jù)專業(yè)特點和學科內(nèi)涵，適當引進具有材料學、控制科學、機械加工學等多學科背景的復合型人才，使學科師資配置模式更加完善。其次，可以通過頂崗培訓和工程實踐相結(jié)合的方式，主動引導教師積極參與相關(guān)企業(yè)單位的生產(chǎn)實踐和技術(shù)服務(wù)工作中，逐步提升校內(nèi)專業(yè)教師的工程素養(yǎng)和實踐教學能力。另外，可采用“內(nèi)培外引”的模式適當引進一些具有豐富工作經(jīng)驗與知識水平的模具行業(yè)工程師作為企業(yè)教師，利用他們的項目經(jīng)驗和工程背景提高教師隊伍的工程素養(yǎng)，加強“雙師雙能型”教師隊伍建設(shè)，促進教師專業(yè)能力發(fā)展。最后，學術(shù)交流是拓寬視野的快捷途徑，應(yīng)該加強專業(yè)教師之間的學術(shù)交流。教師要加強教學研究的培訓，從專業(yè)和自身特點出發(fā)，形成適合自己的教學風格和教學方案。還可以通過示范教學、相互聽課評課和教研室教研活動等靈活形式，幫助青年教師快速提高實踐教學水平。

馬爾庫塞是法蘭克福學派的主要代表人物，西方馬克思主義的最有影響者之一，他的社會批判理論為人們所熟知。在他青年時期，馬爾庫塞對馬克思的辯證法思想就有深刻的認知，他主要從與黑格爾辯證法的區(qū)別來理解馬克思的辯證法思想。

5 結(jié)束語

《材料成型設(shè)備》課程是材料成型及控制工程專業(yè)重要的一門專業(yè)課程，課程內(nèi)容與生產(chǎn)實際聯(lián)系十分緊密。在應(yīng)用型本科高校的轉(zhuǎn)型和專業(yè)的工程認證背景下，為配合國家發(fā)展戰(zhàn)略，為國內(nèi)裝備制造業(yè)與模具行業(yè)培養(yǎng)和輸送合格的人才，成都工業(yè)學院材料成型及控制專業(yè)教學團隊開展了《材料成型設(shè)備》課程的教學與課程改革。課程的教學改革在提高課堂教學效率、讓學生在全面地學習材料成型設(shè)備基礎(chǔ)知識的同時，提升了學生的實踐能力與綜合素質(zhì)，達到了培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的對多層次工程人才的教學目標。

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