淺析材料成型工藝基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐論文

　　“材料成型工藝基礎(chǔ)”課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)過程中具有重要的地位和作用，主要內(nèi)容包括：鑄造、鍛壓、焊接粘接和非金屬材料成型等，教學(xué)內(nèi)容多、涉及面廣、實(shí)踐性強(qiáng)，而教學(xué)學(xué)時(shí)又比較少(30 學(xué)時(shí))，加上大三的學(xué)生之前只進(jìn)行過四周的金工實(shí)習(xí)和學(xué)習(xí)過機(jī)械工程材料課程，工業(yè)背景知識(shí)缺乏，工程意識(shí)和實(shí)踐能力相對(duì)較差，因此以板書為主、掛圖為輔、黑板上畫相圖、粉筆頭上出概念的教學(xué)模式，難以體現(xiàn)材料成型的微觀過程、結(jié)構(gòu)變化、多樣性及機(jī)械制造業(yè)恢弘的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，教學(xué)難度大，學(xué)生普遍感覺該課程抽象、枯燥、雜亂、難學(xué)，學(xué)習(xí)熱情不高，學(xué)習(xí)效果不理想，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)一些專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)中存在設(shè)計(jì)工藝性差、不會(huì)選擇材料成型方法或選擇時(shí)錯(cuò)誤較多等問題。因此，針對(duì)”“材料成型工藝基礎(chǔ)”課程所處的這種教學(xué)現(xiàn)狀，進(jìn)行了教學(xué)改革研究與實(shí)踐。

　　一.教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)

　　針對(duì)教學(xué)內(nèi)容多，各種成型方法學(xué)時(shí)平均，重點(diǎn)不突出，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不精、學(xué)不透，實(shí)用性不強(qiáng)的現(xiàn)象，結(jié)合教學(xué)大綱，取舍、改進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容。

　　第一，在總學(xué)時(shí)一定的條件下，重新分配各章節(jié)學(xué)時(shí)。根據(jù)機(jī)械工程材料中金屬材料所占比重大(約90%)的情況，重點(diǎn)講授制造業(yè)中應(yīng)用較多的鑄造、鍛壓、焊接等最典型的成型工藝，如鑄造部分重點(diǎn)介紹砂型鑄造、沖壓部分重點(diǎn)介紹用量最大的沖裁工序、焊接部分重點(diǎn)介紹電弧焊，至于鑄造、沖壓、焊接的其它成型方法及非金屬材料的成型工藝只作簡單介紹，新工藝、新技術(shù)部分讓學(xué)生利用課外時(shí)間自學(xué)了解，做到重點(diǎn)解剖一個(gè)“麻雀“、觸類旁通。

　　第二，每種成型方法只講最基礎(chǔ)的理論知識(shí)，不進(jìn)行過多的理論性探討，真正實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論夠用，專業(yè)知識(shí)適用，行業(yè)技能管用。

　　第三，精選實(shí)例豐富教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)課程實(shí)踐性強(qiáng)、各種成型方法相對(duì)獨(dú)立的特點(diǎn)，搜集、精選一些實(shí)際生產(chǎn)中材料成型工藝的典型案例，貫穿每種成型方法的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，既從應(yīng)用中理解知識(shí)重點(diǎn)和消化難點(diǎn)、學(xué)以致用，又培養(yǎng)了學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力。

　　通過以上教學(xué)內(nèi)容的組織和安排，使學(xué)生對(duì)該課程有一個(gè)全面、系統(tǒng)的了解，既見樹木，又見森林，使這門課程在內(nèi)容上得到整體優(yōu)化，突出了教學(xué)重點(diǎn)與教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性，增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

　　二.運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段

　　“材料成型工藝基礎(chǔ)”課程涉及成型方法多，實(shí)踐性要求高，有很多動(dòng)態(tài)的內(nèi)容，傳統(tǒng)的實(shí)物展示、黑板板書，學(xué)生不易理解，又很難展示，這就給了現(xiàn)代多媒體教學(xué)更大的用武之地。

　　1 動(dòng)畫模擬成型工藝過程

　　搜集、精選了大量的材料成型方面的圖片、動(dòng)畫，制作了該課程的多媒體課件。動(dòng)畫內(nèi)容清楚描述了材料成型的微觀、動(dòng)態(tài)變化過程，如注射成型用動(dòng)畫模擬了塑料原顆粒在注射機(jī)料斗中流入料桶、利用料桶外加熱裝置漸變?yōu)槿廴跔顟B(tài)、在液壓缸驅(qū)動(dòng)的螺桿推壓下向前運(yùn)動(dòng)、由注射機(jī)噴嘴注入模具澆注系統(tǒng)、充滿模具整個(gè)型腔、冷卻固化、在注射機(jī)開合模機(jī)構(gòu)作用下實(shí)現(xiàn)模具分型、由注射機(jī)推出機(jī)構(gòu)帶動(dòng)模具推出系統(tǒng)將成型零件從模具內(nèi)推出的整個(gè)生產(chǎn)過程[1]。通過動(dòng)畫模擬使機(jī)床、模具內(nèi)看不見摸不著的微觀過程可視化，形象生動(dòng)、直觀、感染力強(qiáng)，變單純的聽覺語言為視聽同步的動(dòng)畫模擬，理解輕松，難點(diǎn)化解，學(xué)習(xí)由難變易，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的枯燥感，提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果。

　　2 錄像演示具體生產(chǎn)過程

　　將搜集、制作的壓力鑄造及熔模鑄造生產(chǎn)錄像短片穿插于特種鑄造成形工藝與設(shè)備中，將模鍛生產(chǎn)錄像短片穿插于鍛造成形工藝與設(shè)備中，將點(diǎn)焊縫焊生產(chǎn)錄像短片穿插于焊接成形工藝與設(shè)備中，這種錄像演示生產(chǎn)過程的教學(xué)模式將無形變?yōu)橛行�、不可見轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢�、無聲轉(zhuǎn)變?yōu)橛新暎�激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和好奇心，展示了實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的恢宏、壯觀，彌補(bǔ)了學(xué)生工藝和專業(yè)知識(shí)的缺乏，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，提高了教學(xué)效果。

　　三.探索、實(shí)踐新型教學(xué)方法

　　1. 結(jié)合工程實(shí)例的案例式教學(xué)

　　根據(jù)各種成型方法相對(duì)獨(dú)立的特點(diǎn)，利用授課教師大都屬于“雙師型”、具有實(shí)際工程背景的優(yōu)勢(shì)，收集各種典型的工程案例，用一個(gè)個(gè)具體的實(shí)際工程案例，將課堂教學(xué)的各個(gè)理論知識(shí)點(diǎn)貫穿起來，使學(xué)生在具體的問題情境中獲取理論知識(shí)的同時(shí)又掌握如何將理論應(yīng)用于工程實(shí)踐中。，利用連軸器零件的一系列成型圖片貫穿講解了砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)、模型設(shè)計(jì)、芯盒設(shè)計(jì)、配砂、混砂、造型、造芯、合型、澆注、落砂、清理等全部生產(chǎn)過程。在講解鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合連軸器零件，具體分析分型面選擇、鑄造收縮率、機(jī)械加工余量、脫模斜度、最小鑄出孔、鑄造圓角、澆注系統(tǒng)、冒口等工藝設(shè)計(jì)的原由、選取方法、表達(dá)形式、選定具體數(shù)值，以增加知識(shí)的系統(tǒng)性和應(yīng)用的直觀性。

　　根據(jù)往屆畢業(yè)生就業(yè)后或在校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、答辯過程中普遍存在掌握材料成型理論知識(shí)但不會(huì)實(shí)際應(yīng)用，導(dǎo)致圖紙信息不全或加工工藝性差等問題，強(qiáng)調(diào)工藝參數(shù)在工程實(shí)踐中的正確表達(dá)形式，如：脫模斜度是鑄造零件設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇的工藝參數(shù)，在工程實(shí)踐設(shè)計(jì)中，為簡化畫圖工作量，脫模斜度可以不畫出，但在技術(shù)要求中要注明，標(biāo)注形式多用以下兩種形式：未注脫模斜度1°或未注脫模斜度1：50。同時(shí)，垂直分型面的徑向尺寸為避免因脫模斜度引起異議，必須注明大小端。因此在鑄造工藝全部講完后，給出工程實(shí)踐需要的連軸器毛坯圖，強(qiáng)調(diào)技術(shù)要求表達(dá)：(1)未注脫模斜度2°;(2)徑向尺寸均為小端尺寸;(3)未注鑄造圓角R內(nèi)=4，R外=2。這樣的案例教學(xué)不但使學(xué)生獲取生動(dòng)的、系統(tǒng)的理論知識(shí)，還增長了工程應(yīng)用能力，這種與實(shí)踐需求的對(duì)接能夠觸動(dòng)學(xué)生心靈，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使其產(chǎn)生開拓創(chuàng)新的激情，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，并從實(shí)際應(yīng)用中理解重點(diǎn)和消化難點(diǎn)。經(jīng)過這種實(shí)踐歷練的學(xué)生擁有的是活的能力，而非死的知識(shí)，正所謂“授之以魚，不如授之以漁”。

　　2. 設(shè)置疑問式教學(xué)

　　宋代教育家朱熹說：“學(xué)貴有疑，小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)。疑者覺悟之機(jī)也。”學(xué)起于思，思源于疑，有疑才能激發(fā)強(qiáng)烈的求知欲望，點(diǎn)燃思維的火花。教學(xué)中，針對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)模糊的問題，提出質(zhì)疑，激起學(xué)生探索問題的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多層次、多角度的思考，例如：講授壓力鑄造工藝過程后，針對(duì)金屬液快速、高壓充填金屬模具的特點(diǎn)，在鑄件內(nèi)部容易產(chǎn)生較多氣孔，適用于鑄件形狀復(fù)雜、表面質(zhì)量高、璧厚較薄、力學(xué)性能相對(duì)較高等場(chǎng)合。這時(shí)給出汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭、空調(diào)壓縮機(jī)缸體等零件的實(shí)物圖片，提出疑問：這些鑄件能否采用壓力鑄造方法成型?學(xué)生根據(jù)給定鑄件的形狀特點(diǎn)、質(zhì)量、璧厚等逐一分析、對(duì)照后，有些回答可以采用壓力鑄造，有些回答不能采用壓力鑄造，經(jīng)過疑惑、討論、爭(zhēng)論之后，引出低壓鑄造方法，由此從感性上加深學(xué)生對(duì)兩種成型方法的認(rèn)識(shí)和區(qū)別。實(shí)踐告訴我們：這樣的巧設(shè)疑問，在疑、答、辯的過程中充分調(diào)動(dòng)師生雙邊的內(nèi)在潛力，使學(xué)生思維進(jìn)入最佳活動(dòng)狀態(tài)，激發(fā)了學(xué)生的求知欲、創(chuàng)造力，也使前后教學(xué)內(nèi)容有機(jī)的連接起來。

　　3. 突出實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

　　根據(jù)本課程工程實(shí)踐性強(qiáng)特點(diǎn)，結(jié)合模具拆裝實(shí)驗(yàn)室條件，利用金工車間現(xiàn)有的注射機(jī)、沖床等設(shè)備，增加了兩次現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)環(huán)節(jié)。一次是到模具拆裝實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)拆裝注射模具結(jié)構(gòu)，講解注射模具如何正確安裝到注射機(jī)上，注射機(jī)如何帶動(dòng)模具實(shí)現(xiàn)注塑工藝工作過程;第二次是到?jīng)_床的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)講解沖壓模具的結(jié)構(gòu)、沖壓模具如何正確安裝到?jīng)_床上，現(xiàn)場(chǎng)演示沖床帶動(dòng)模具實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的工作過程，并在老師指導(dǎo)下抽調(diào)部分有興趣的學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作、生產(chǎn)出一些沖壓零件，以滿足學(xué)生的好奇心、神奇感，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，這些做法克服了以往死記硬背知識(shí)的現(xiàn)象，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)、靈活掌握、綜合分析與創(chuàng)新能力的發(fā)展。

　　四.充分利用校企合作或產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，讓學(xué)生在實(shí)踐中鍛煉能力

　　充分利用校企合作或產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，讓學(xué)生課外參與企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)和老師的科研項(xiàng)目，鞏固、加深對(duì)各種材料成型工藝?yán)碚撝�識(shí)的理解，并應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，引導(dǎo)學(xué)生自主解決實(shí)際生產(chǎn)問題，培養(yǎng)學(xué)生分析工程實(shí)踐問題和解決工藝技術(shù)問題的能力，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，例如機(jī)電系學(xué)生利用校企合作或產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)參與制作的汽車輪轂軸管復(fù)合擠壓作品和鋁硅合金真空密封造型鑄造作品分別榮獲全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)和河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)，已經(jīng)結(jié)下豐碩的成果，取得了優(yōu)異的成績�？傊�，以培養(yǎng)機(jī)械類應(yīng)用型本科人才為目標(biāo)，對(duì)實(shí)踐性強(qiáng)的《材料成型工藝基礎(chǔ)》課程進(jìn)行了教學(xué)改革研究與實(shí)踐，通過合理安排教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論夠用、專業(yè)知識(shí)適用、行業(yè)技能管用;運(yùn)用動(dòng)畫模擬成型工藝過程、錄像演示具體生產(chǎn)過程等現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段，生動(dòng)、直觀、感染力強(qiáng)，提高了教學(xué)內(nèi)容的形象化和實(shí)物化;運(yùn)用案例式教學(xué)、設(shè)置疑問式教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)等新型教學(xué)方法，增加了知識(shí)的系統(tǒng)性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力;利用校企合作或產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，讓學(xué)生在實(shí)踐中鞏固理論知識(shí)、鍛煉應(yīng)用能力，提高了教學(xué)效果。這些教學(xué)改革對(duì)實(shí)踐性很強(qiáng)的其它專業(yè)課程具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

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