材料成型原理课程教学改革的探索*

张佳 吴炜 樊湘芳

南华大学机械工程学院 湖南衡阳 421001

材料成型原理课程教学改革的探索*

张佳 吴炜 樊湘芳

南华大学机械工程学院 湖南衡阳 421001

根据材料成型原理课程特点，为解决教学内容过深、教学课时压缩的矛盾，注重理论联系实际，构建新型教学模式。实践证明，这些改革不仅取得良好的教学效果，而且激发了学生的学习兴趣和积极性。

材料成型原理；教学改革；多媒体教学

1 本课程的特点

材料成型原理是材料成型与控制工程专业本科生必修的重点专业基础课程，是金属塑性成形技术的基础理论，主要讲授塑性成形过程中金属的弹、塑性变形及控制，材料组织与性能的演变规律、机理及控制等内容。

目前，国内一些工科院校已经逐步建立起该课程的国家级、省级精品课程，极大地丰富了该课程的教学内容，促进了该课程的教学质量。随着科学水平的发展，新理论、新工艺、新技术不断出现，知识量的不断增加与课时减少的矛盾使课程建设变得更加迫切，需用更先进的教学方法和教学手段，实现资源共享，改进教学，从而培养合格的材料成型人才。

为此，积极开展教学方法的改革，推行多媒体教学和课堂互动式教学，拓宽教学内容；不断改革考试环节，加强学生素质和能力的培养。

2 改革措施

2.1 优化课程结构，丰富教学内容

材料成型原理课程注重关联金属塑性变形的宏观规律与微观机理，可将其分为塑性成形力学和塑性成形金属学两大部分内容。

塑性成形力学主要是运用塑性力学的基本理论分析金属塑性成形时的应力应变关系，建立变形程度与外加载荷的定量关系，计算塑性成形所需的变形力。塑性成形金属学则是在物理冶金的基础上，主要阐明金属塑性成形的物理本质、变形机制和塑性成形时金属的组织与性能演化的基本规律等。目的是为合理选择成形方法及成形设备，正确制定工艺制度，有效控制制品的组织性能及形状、尺寸和精度，改善金属塑性成形性能和提高制品质量提供理论依据。这两部分内容相互影响、相辅相成，讲授时可穿插结合。在平时的授课中，结合所学内容，介绍一些塑性成形新方法、新技术、新工艺及行业发展动态，激发学生的学习积极性。

2.2 强调基础，抓住主干，突出重点

由于材料成型原理课程的内容比较繁杂，特别是塑性成形力学又相对抽象，课堂教学上必须抓住主干，突出重点，才能化难为易。可以将“塑性成形力学”的内容概括为掌握6个方程（应力张量分解方程、应力平衡微分方程、应变与位移关系方程、应变增量方程、塑性条件方程、塑性应力应变关系方程）、3个方法（求解塑性变形力的工程法、滑移线法、上限法）。“塑性成形金属学”的内容概括为根据“五图”（相图、变形力学图、变形抗力图、塑性图、再结晶图），正确制定“三度”（变形温度、变形程度、变形速度）及掌握金属的塑性流动规律。推导基本公式时，注重讲清思路，过程则不要求；讲解塑性变形力的求解方法时，强调该方法的基本原理、解题步骤等。对有些涉及较多数学及力学知识的内容，只在关键地方作必要提示，便于学生理解，而不步步推导，使学生注意力集中。在每章开始设置提要，以便学生一目了然；每章结束进行归纳总结，以利学生抓住主干，方便复习巩固。

2.3 采用新的教学方法与手段，激发学生兴趣，活跃课堂气氛

建立多媒体教学和塑性加工过程数值模拟平台，结合板书、摆模型等多种教学手段讲解基本概念、基本原理及基本原理的基本应用，由浅入深，启发学生的思维，激发学生的学习兴趣。课程开始，结合一些图片、视频，对本课程的地位、内容作生动介绍，使学生一接触本课程就目的明确，信心十足，热爱本专业，树立良好的学习氛围。

在教学方法上，一方面将讲授法和摆设问题的启发式教学法有机结合起来，并适当指导学生的课外自学，改变单一的课堂灌输模式，丰富学生的想象力，活跃课堂气氛。另一方面将传统教学与多媒体教学有机组合起来，根据教学内容的需要，继承传统教学的合理成分，引进计算机辅助教学，使两者各取所长，相辅相成，共同参与课堂教学过程，优化教学过程。

2.4 注重学生素质和能力的培养

大学教育不仅是简单的专业知识灌输，还应该注重培养学生的素质和能力。在教学中不是要求学生死记公式和条文，而是注意循序渐进，适当引导，使学生既能进行数学推导、计算，又能掌握基本概念、基本原理及一些生产实际的基本应用，这样能够较好地培养学生独立分析问题、解决问题的能力。如讲解增量理论时，如果只讲数学和力学知识，学生必然埋在复杂的公式堆中而茫然不知所措。数学和力学只是一个工具，应要求学生分析应变增量方程的意义。对于金属塑性，则要求学生结合塑性流动规律思考寻求改善金属塑性应采取的途径。注重外语应用能力的培养，对于一些专业名词和专业术语，给出英语表达，既可消除歧义，又培养了学生运用英语的能力。

2.5 建立习题库、试题库

考试是检查学生全面掌握所学内容，改进教学的一个重要手段。考试的内容与形式也是本课程教学改革的重要方面。在考试内容上，注重覆盖课程内容的各个主要部分，涉及基本概念、基本原理、基本应用等各方面，并建立相应的习题库，方便学生复习。在考试形式上，主要采取闭卷的形式，辅以上课出勤、回答问题、课后作业等平时成绩。其目的是正确引导学生全面掌握所学知识，为毕业论文及设计提供理论基础，并增强对从事本专业相关工作的适应能力。

3 改革效果

在改进材料成型原理课程方面做了一些有益探索，取得良好的效果：

1）丰富了教学内容，增强了学生的学习兴趣和积极性，学生对课程知识掌握更为牢固，分析问题、解决问题的能力得到提高。

2）新型教学模式在一定程度上缓解了课时少、内容深的矛盾，加强了学生的认知，是一种行之有效的教学方法。

[1]周志明,等.“材料成型原理”模块化教学改革与探讨[J].中国冶金教育,2011(2).

[2]梁维中,等.材料成型原理课程教学改革探索[J].铸造设备与工艺,2009(6):36-37.

[3]张健,等.《金属塑性成型原理与工艺》课程教学改革初探[J].装备制造技术,2010(10).

[4]李强,等.“金属塑性成形原理”课程教学方法改革与实践[J].中国电力教育,2010(9):59-60.

[5]马海涛.金属塑性加工基础课程改革与实践[J].辽宁科技学院学报,2010(3):56-57.

Practice and Reform on Teaching for Principle of Materials Formation

Zhang Jia, Wu Wei, Fan Xiangfang

According to characteristic of Principle of Materials Formation, we combined the theory and practice together, and organized a new teaching model. It was used to resolve contradiction of hard teaching content and compressed teaching hours. The practice illustrated that teaching reforms not only obtain good effects, but also inspire students’interest and enthusiasm.

principle of material formation; teaching reform; multimedia teaching

G642.0

B

1671-489X(2013)18-0092-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.18.092

南华大学教学研究与改革课题（2011XJG012）。

作者：张佳，讲师，主要从事材料成型原理、金属塑性成形技术的教学及金属材料的组织性能研究。