高校課程教學(xué)改革探索
——以《材料成形原理》為例

＊何秦川

（成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院 四川 610059）

1.引言

《材料成形原理》不僅是材料成型與控制工程專業(yè)本科生必修的重點專業(yè)基礎(chǔ)課程，而且也是許多工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)，如金屬材料工程、熱加工以及機(jī)械等專業(yè)，在材料和機(jī)械等學(xué)科中起承上啟下的的作用。本課程共2.5學(xué)分，40學(xué)時，主要講授了塑性成形、焊接成形、塑料注射成型及粉末成形過程涉及的基本原理和分析方法，并結(jié)合生產(chǎn)實際，詳細(xì)講授了提高金屬材料成形質(zhì)量的原理和技術(shù)措施，教學(xué)目標(biāo)是授予學(xué)生能夠基于服役條件和性能要求設(shè)計金屬材料成形相關(guān)的生產(chǎn)或加工工藝與設(shè)備的基礎(chǔ)能力，培養(yǎng)能夠基于專業(yè)知識，針對金屬材料設(shè)計與制備、材料應(yīng)用過程中的復(fù)雜工程問題，選擇材料成形合適的研究手段和方法。通過這門課程希望能夠為社會、為國家能培養(yǎng)更多具備創(chuàng)造創(chuàng)新能力，獨立思考能力的高素質(zhì)成形人才。然而目前的教學(xué)模式主要還是以老師在課堂上講述為主，并且考核方式單一，一般都是通過閉卷考試和平時成績按照一定比例得到最終成績來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，這種情況就會導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識的過程中存在很大的機(jī)械性和被動性，十分片面，不能夠發(fā)掘出學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)新能力，降低了教學(xué)質(zhì)量和材料人才培養(yǎng)的質(zhì)量，顯然不能達(dá)到所期望的目標(biāo)。為了使該課程的教學(xué)內(nèi)容更加豐富，教學(xué)質(zhì)量更高，培養(yǎng)出的優(yōu)秀成型人才更多，本文以《材料成形原理》課程為例，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核體系等方面出發(fā)進(jìn)行淺顯的探討。

2.課程的特點和難點

《材料成形原理》該課程的內(nèi)容豐富，包括鑄造、鍛壓及焊接三個方向的諸多專業(yè)知識，對于學(xué)習(xí)該專業(yè)課的本科生來說是具有難度的。之所以說學(xué)習(xí)起來有難度，是由該課程本身特點造成的，該課程內(nèi)容繁雜且抽象。針對該課程特點，結(jié)合授課中的具體問題，提出進(jìn)行針對性思考和改革探索。

從本課程自身的特點出發(fā)探討該課程的主要難點：

（1）課程內(nèi)容豐富，教學(xué)課時較少。該課程共40個學(xué)時，但其內(nèi)容十分豐富，共包含六個章節(jié)，而且內(nèi)容也具有一定難度，該課程的理論知識繁多且抽象。要求學(xué)生了解并掌握各種成形原理及規(guī)律等不是一項簡單的任務(wù)，想要達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的也不容易。同時在授課過程中，由于課程內(nèi)容繁多，而課時不充足，老師會側(cè)重對新成形原理的講訴，對基礎(chǔ)知識回顧力度卻不大，從而難以達(dá)到課程目標(biāo)。

（2）該課程內(nèi)容相互獨立又相互聯(lián)系，學(xué)生需要搭建清晰的知識框架。該課程主要有四大板塊，金屬連接成形原理、塑形成形原理、焊接成形原理、粉末成形原理；這四大板塊的內(nèi)容看似獨立，但卻又相互聯(lián)系，因此想要學(xué)好該課程，要求學(xué)生要對各板塊內(nèi)容的基本知識掌握牢固，并且將各板塊之間的內(nèi)容串聯(lián)起來，搭建出完善的知識體系，能夠靈活運用該課程知識。

（3）課程理論知識與實踐結(jié)合不緊密。本課程主要講訴凝固成形、焊接成形、塑形成形、粉末成形和聚合物成形等現(xiàn)代材料成形技術(shù)的基本規(guī)律和基本原理。學(xué)生在結(jié)束該課程后只是對內(nèi)容有個印象以及淺顯的理解，無法培養(yǎng)學(xué)生運用所掌握的知識設(shè)計合適的研究方案和鍛煉選取恰當(dāng)手段的能力。在講授該課程時不應(yīng)只注重課程包含的理論知識，還應(yīng)該對學(xué)生進(jìn)行一定的實踐培訓(xùn)，使學(xué)生更好的理解理論知識[1]。

3.教學(xué)內(nèi)容改革

目前，成都理工大學(xué)材料科學(xué)與工程本科專業(yè)《材料成形原理》課程采用的教材是由北京機(jī)械工業(yè)出版社出版，吳樹森、柳玉起主編的《材料成形原理》一書。補(bǔ)充教材北京機(jī)械工業(yè)出版社出版，劉全坤主編的《材料成形基本原理》一書。教學(xué)內(nèi)容共五章，分別包括第一章材料成型概論，主要讓學(xué)生理解成形的主要方法；第二章金屬材料的連接成形理論，本部分主要掌握焊接成形過程中的冶金反應(yīng)原理和焊接成形缺陷的產(chǎn)生機(jī)理及防止措施；第三章金屬塑性加工成形原理，本章要求掌握應(yīng)力與應(yīng)變理論、塑性與屈服準(zhǔn)則及材料本構(gòu)關(guān)系與本構(gòu)方程；第四章塑料成型的理論基礎(chǔ)，該部分主要掌握注射過程及塑料溶體在型腔中的流動規(guī)律；第五章粉末《材料成形原理》，該部分主要掌握粉末燒結(jié)過程原理與方法[2]。由此可見，《材料成形原理》這門課程內(nèi)容多且繁雜，要在規(guī)定的40個學(xué)時內(nèi)講完全部內(nèi)容顯得十分倉促，而且學(xué)生聽講的效果也不盡人意，所以在內(nèi)容上要抓住主干，突出重點內(nèi)容，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。一般來說，教材的內(nèi)容在幾年內(nèi)不會有很大的變化，但是社會在發(fā)展，技術(shù)在革新，教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)該與時俱進(jìn)，在授課時應(yīng)注重教學(xué)內(nèi)容與實踐的結(jié)合，將材料成形方面的科研成果帶入課堂，向?qū)W生展示新的成形方法，使他們能夠了解目前的發(fā)展動態(tài)，提高學(xué)生的認(rèn)識。教學(xué)內(nèi)容不應(yīng)局限于對書本知識的講解，《材料成形原理》課程理論性較強(qiáng)，課堂上的講解會讓學(xué)生感到無比枯燥，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳，教學(xué)過程中一定要注重理論與實踐應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生對知識的應(yīng)用能力。在實踐中培養(yǎng)學(xué)生靈活運用知識解決問題，同時起到鞏固基礎(chǔ)知識的作用，實踐還可以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和創(chuàng)造能力?？傮w上講，學(xué)生們都比較喜歡實踐課，在實踐過程中，學(xué)生對于知識的掌握會更牢固，由于參與感更強(qiáng)，學(xué)生們對學(xué)習(xí)新知識更容易產(chǎn)生興趣，最終達(dá)到的效果也更好。但是本門課程總共40個學(xué)時，時間緊任務(wù)重，因此要注意理論課與實踐課學(xué)時的分配。

4.教學(xué)方式改革

（1）《材料成形原理》這門課程內(nèi)容繁雜，課程內(nèi)容包括了鑄造、鍛壓及焊接三個大方向，想上好這門課所需要的知識量十分龐大，對老師也是不小的挑戰(zhàn)，因為每個老師主要的研究方向不同，對自己的領(lǐng)域研究的比較透徹，但要掌握所有領(lǐng)域知識是不可能的，而且想要及時準(zhǔn)確了解到相關(guān)領(lǐng)域最新動態(tài)會力不從心，達(dá)不到想要的效果，所以完全由一個老師來講述《材料成形原理》這門課程可能顯得有些困難，并不能將鑄造、鍛壓及焊接這三個領(lǐng)域所涉及科學(xué)前沿問題清晰闡述給學(xué)生。可以采用分段式模塊化教學(xué)的方法，讓三位分別擅長鑄造、鍛壓及焊接三個領(lǐng)域的老師配合起來，將各個方面的知識有機(jī)地連接在一起，可以讓學(xué)生更加全面，更加詳細(xì)的學(xué)習(xí)到各領(lǐng)域知識[3]。

（2）傳統(tǒng)課堂灌輸式教學(xué)，學(xué)生很難融入這門課。他們在課堂上的感受是抽象和無聊的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生們很難在教室里保持長時間的注意力，也很難跟上老師的想法來有效地理解和掌握課程內(nèi)容，更不用說獨立分析和解決他們面臨的理論知識問題了。因此，首先學(xué)生應(yīng)該對這門課感興趣，當(dāng)一個人對某件事非常感興趣時，他就會主動尋求知識、研究和實踐，并在過程中體驗到快樂。

在教學(xué)過程中使用播放視頻、互提問題等方法整合教學(xué)內(nèi)容、幫助學(xué)生分析和討論關(guān)鍵時刻和困難，以及對學(xué)生不理解的問題進(jìn)行答疑，可以創(chuàng)造一個積極的教育環(huán)境，激發(fā)學(xué)生對教學(xué)的興趣，并促進(jìn)對課程內(nèi)容的理解。良好的教育必須組織起來，每節(jié)課都有明確的目標(biāo)，要求學(xué)生尋找、分析和解決問題。指導(dǎo)教育和啟發(fā)式教育可以充分調(diào)動學(xué)生對教育的興趣、熱情和主動性，并鼓舞學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣和對知識的渴望。鼓勵學(xué)生對學(xué)習(xí)感興趣和探索知識的最好方法是根據(jù)課程內(nèi)容提出合理的問題。還可以讓學(xué)生分組討論，設(shè)計實驗方案并實施，改變傳統(tǒng)課堂灌輸模式教學(xué)，這樣不僅能夠活躍課堂氣氛，還可以提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，強(qiáng)化學(xué)生的思維方式[4-5]。

（3）將多媒體設(shè)備與課堂結(jié)合起來，《材料成形原理》中包含的金屬材料的連接成形理論、金屬塑性加工成形原理、塑料成形的理論基礎(chǔ)和粉末《材料成形原理》等理論或原理僅靠語言描述過于抽象，學(xué)生不易理解。多媒體設(shè)備可以提供圖片，視頻等豐富信息，解決了傳統(tǒng)教學(xué)不直觀的問題，將抽象的問題變得直觀，把復(fù)雜問題變得淺顯易懂，學(xué)生對知識的理解和吸收更加容易，從而在課堂上能夠取得良好的教學(xué)效果[6]。

（4）采用反轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法，選取適當(dāng)?shù)恼鹿?jié)交由學(xué)生來講，老師將學(xué)生分為若干組，將每個章節(jié)內(nèi)容分配下去或者由學(xué)生自己安排，學(xué)生先自學(xué)內(nèi)容然后進(jìn)行小組討論，針對自己組所負(fù)責(zé)的內(nèi)容制作ppt并安排一到兩人上臺匯報，匯報結(jié)束解答其余人的疑問，然后由老師隨機(jī)抽人來回答問題，正確則加分并納入期末考核，這樣能更好地激勵學(xué)生們的參與，活躍課堂氣氛，使學(xué)生能夠更好的融入課堂。問題來源于課前預(yù)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生課后練習(xí)中易出錯的知識點，可以鞏固學(xué)生所學(xué)的知識，加深他們的印象，最后由老師總結(jié)和補(bǔ)充。對于選取的章節(jié)難度需適中，對于學(xué)生有挑戰(zhàn)但不至于太難，學(xué)生需到圖書館或網(wǎng)上查詢相關(guān)資料。在這個過程中有利于學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解，使其對知識的印象更深，能掌握得更好；同時，也可以培養(yǎng)學(xué)生的講學(xué)能力和分析問題解決方案的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。合理有效的讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)過程中是反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法的一大亮點，可以鍛煉學(xué)生獨立思考，獨立解決問題的能力，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識這件事上變被動變?yōu)橹鲃?，這個方法能夠極有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[7-8]，培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)和獨立思考的能力，提高他們的科學(xué)讀寫能力。雖然“材料形成原理”這門課是材料成型及控制工程專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課程，比較理論知識和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,不難發(fā)現(xiàn)其更新緩慢,為了能讓學(xué)生與時俱進(jìn),不僅僅停留在過去的書內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生獨立自主思考能力的重要性不言而喻。

（5）合理利用網(wǎng)絡(luò)資源，如今正是互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的時代，學(xué)生可以在互聯(lián)網(wǎng)上找到他們需要的任何信息，各種各樣的學(xué)習(xí)材料層出不窮，查詢非常方便。學(xué)生不僅可以通過傳統(tǒng)課堂中學(xué)習(xí)，而且可以合理地使用互聯(lián)網(wǎng)來學(xué)習(xí)，這已經(jīng)成為一種趨勢，學(xué)生可以很容易地從互聯(lián)網(wǎng)中獲取他們需要的信息。網(wǎng)絡(luò)平臺為大學(xué)生提供了更多的選擇，網(wǎng)絡(luò)上各類教學(xué)資源應(yīng)有盡有，《材料成形原理》教材及相關(guān)內(nèi)容在超星圖書數(shù)據(jù)庫、中國知網(wǎng)和外國期刊網(wǎng)等網(wǎng)站上面都可以進(jìn)行查閱。另外還可以借助一些學(xué)習(xí)軟件，例如中國大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線等，通過這些軟件學(xué)生可以搜索到很多與《材料成形原理》這門課程相關(guān)的免費課程，如合肥工業(yè)大學(xué)大的國家凈精品課程“材料成形技術(shù)基礎(chǔ)”、河南科技大學(xué)的“金屬材料成形基礎(chǔ)”及江蘇大學(xué)的“材料成形工藝基礎(chǔ)”等等課程，學(xué)生們可以利用這些線上資源進(jìn)行必要的知識拓展。

（6）鼓勵學(xué)生多聽講座，了解材料學(xué)科的發(fā)展動態(tài)及最新進(jìn)展，讓學(xué)生聽完發(fā)表自己的見解與看法，提高學(xué)生對材料學(xué)科的興趣。通過建立良好的理論基礎(chǔ)和實踐能力后，將理論可以轉(zhuǎn)化為實踐，可以鼓勵學(xué)生積極參與各種創(chuàng)新實驗和競賽，使學(xué)生在參與科學(xué)研究的過程中有學(xué)習(xí)經(jīng)驗，從而促進(jìn)創(chuàng)新意識的形成；同時積極倡導(dǎo)學(xué)生參與老師科研課題的研究，讓學(xué)生參與到科研工作中，同樣有利于提高他們的創(chuàng)新能力。

5.考核體系改革

創(chuàng)建讓學(xué)生練習(xí)習(xí)題的數(shù)據(jù)庫，考試是為了檢測學(xué)生對某方面知識或技能的掌握程度，同樣也是反饋教學(xué)成果的一個重要手段。本課程從兩個重要角度進(jìn)行教學(xué)改革，一是考試的內(nèi)容，二是考試的形式。確保在考試內(nèi)容上包含與專業(yè)詞匯、基本原則、實踐應(yīng)用和其他問題相關(guān)的內(nèi)容出題，學(xué)生可以通過所建立的習(xí)題庫練習(xí)，達(dá)到鞏固復(fù)習(xí)的作用。學(xué)生可以充分學(xué)習(xí)所獲得的知識，為今后的培訓(xùn)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，并提高學(xué)生在這一領(lǐng)域從事相關(guān)工作的能力。

現(xiàn)在廣泛使用的考核方式是采用閉卷考試，考核方式過于單一。閉卷考試較為側(cè)重課本基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)技能的考查，能夠起到檢測學(xué)生對于基礎(chǔ)知識落實情況的作用并對其進(jìn)行鞏固，但是體現(xiàn)不出學(xué)生對于知識的應(yīng)用以及創(chuàng)新創(chuàng)作能力。因此，我們急需一種能夠考察學(xué)生對知識的應(yīng)用和創(chuàng)新能力的考核方式，開卷考試便能起到這個作用。開卷考試中，學(xué)生能夠自由翻閱書本資料，因此對試題的內(nèi)容會較為嚴(yán)格，將會有一定難度，一般為原創(chuàng)題，在輔導(dǎo)資料和教科書上不能找到，這樣一來能夠促使考生打開思維，充分思考。學(xué)生能夠充分發(fā)表自己對問題的見解，展現(xiàn)出自己的能力。結(jié)合開卷和閉卷的優(yōu)勢，可以采用二合一的考核方式，閉卷僅有選擇題和填空題，用來考查學(xué)生對于教材基礎(chǔ)知識的理解和鞏固，開卷則出應(yīng)用題，考查學(xué)生應(yīng)用知識去分析解決問題和創(chuàng)新能力。采用這種考核方式能更加全面的考查到學(xué)生的各項能力。

另外，還可以加入實踐環(huán)節(jié)的成績，學(xué)生參與了科研活動并做出貢獻(xiàn)可給予成績加分獎勵，如有更優(yōu)秀者——能夠在與本課程相關(guān)的期刊上發(fā)表一篇學(xué)術(shù)論文，經(jīng)專業(yè)老師審核通過后，可以準(zhǔn)許該學(xué)生免試本門課程。

6.結(jié)語

《材料成形原理》這門專業(yè)基礎(chǔ)課對于材料成形及控制工程專業(yè)的學(xué)生來說具有極重要的意義，既是《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程進(jìn)一步的講解，又為后續(xù)學(xué)習(xí)《沖壓工藝與模具設(shè)計》等專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供必要理論基礎(chǔ)，在專業(yè)課的學(xué)習(xí)中起到了承上啟下作用。通過對《材料成形原理》該課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核體系的改革后，學(xué)生能夠基于專業(yè)知識，從而對金屬材料設(shè)計與制備、材料應(yīng)用過程中的復(fù)雜工程問題選擇合適的材料成形手段和方法。本文針對現(xiàn)存的教學(xué)問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核體系等多方面進(jìn)行淺顯的探討，為培養(yǎng)出更多擁有實踐創(chuàng)新能力和獨立思考能力的高素質(zhì)人才提供了方法。