材料成型专业综合实验教学的改革和探索

陈继兵　殷燕芳　刘在华　李诗龙　张永林

【摘 要】根据我校对材料成型及控制工程专业的培养目标，从培养学生的创新能力、思维能力，动手能力和综合设计能力的目标出发，分析了我校该专业实验教学中存在的不足，并分别从实验类型、实验内容、实验方法和手段上进行了改革和探索。

【关键词】材料成型及控制工程专业；综合实验；教学改革

实验教学是高等教育中的一个非常重要环节，对于专业课程的实验教学来说，更是显得尤为重要。它是通过实践来认识课本专业知识内容的桥梁，是对课堂教学内容的一个拓展和延伸。实验教学时培养学生的动手操作能力、判定分析问题的能力和处理解决问题的能力，以及对科学研究的认识和培养具有创新性思维都有着十分重要的关键作用，同时也是增强和培养学生具有创新精神的提供基本的土壤。由于材料成型及控制工程专业属于实践性比较强的学科[1]，并且武汉轻工大学（以下简称我校）是一所省属多学科性高等工科院校，因此，提高实验的教学质量对于培养具有创新能力的应用型高级工程应用和技术人才的目标具有十分重要的作用。

由于多种的历史原因，我校该专业实验教学的现状还不能满足培养目标的需求，实验的教学资源和设备也存在诸多不足，但目前正值我校严抓实验教学管理质量之际，我专业的实验教学改革必须乘势而行。首先总结我专业在实验内容、实验方法和管理方式等方面还存在着诸多的不足，主要表现在以下几个方面：

1 传统实验教学中存在的不足

1.1 实验内容更新速度慢、教学方法单一

目前，本专业实验教学均由学院基础实验中心的实验技术人员担任，而相应课程的理论教学则由材料成型专业教研室的专任教师担任。这样造成的局面是随着专业的快速发展，实验技术人员对一些专业知识更新不及时，很难将一些新的知识点结合到实验现象中去讲解，导致实验内容与相关专业知识存在脱节现象。在教学方法上，传统的实验教学方法多为演示性的或验证性的，学生只是在实验中按实验指导书或实验老师的要求完成规定的实验内容。然后，按给定的格式完成实验报告。这种单一的实验教学模式不利于提高学生积极参与实验的积极性，对学生创造性思维的培养也是很不利的。

1.2 实验设备严重不足、性能落后

我校材料成型及控制工程专业的主要方向是模具设计与制造，其具有高附加值、高精度和单件生产的特点决定了该行业对从业人员的要求非常高，因此绝大多数企业对毕业生的综合素质要求很高，首要条件就是要求毕业生具备较强的实践动手能力及创新意识[2]。本专业在成立初期时，虽然在专业实验设备及专业实验教学等方面已经具有了一定的基础，仪器、设备的种类和数量基本能够满足常规实验教学任务需求，但与高水平的专业实验教学还存在一定差距。

1.3 实验教学学时所占比例偏少

由于受传统教育观念的影响，许多专业课程的实验教学基本上都是附属于相应的理论教学上，采用这种模式开展实验教学的主导思想就是为了对课堂上所授的理论知识加以验证、巩固和加深[3]。如在《材料成型工艺学》课程的实验教学中，由于实验学时限制，不能多方面验证教材中材料成型工艺的各个工艺环节，只能选择有代表性的工艺环节进行实验。这样就影响了学生对教材内容的全面验证，从而束缚了学生对各种材料成型工艺的认识和理解，也制约了学生创新与实践能力的培养。

2 实验教学的改革和探索

在我校高度重视教学质量，积极申报重点实验室的条件下，从而加强了示范性专业的建设，加大了实验室的投入，改善了实验教学环境，针对目前传统教学存在的问题，采取了一系列的改革措施。如逐年增加经费投入，采购新的实验设备，逐步更换了陈旧落后的实验内容，编制新的实验教学大纲，减少验证性实验，增加综合性、设计性实验，还将实验学时由以前的5%增加到10%～15%，这些改革大大提升了我校该专业的实验效果。主要是在以下3个方面进行了探索。

2.1 科学、合理地更新实验教学内容

现有材料成形及控制工程专业是在原有铸造、锻压和焊接3个热加工专业基础上合并、调整而来的。专业调整后，以前设置实验教学内容存在类型不合理、实验内容划分过细、学生知识面偏窄等问题。而且材料成形及控制工程专业是我校近几年才开设的专业，学生以后主要的就业方向是模具设计与制造方向，而我对本专业的实验设置基本上是跟着理论课程走。即一门专业课程设置一到两个配套的实验[4]。例如，与《材料成型工艺学》这一理论教学课程配套，我们开设了“注塑和冲压模具拆装实验”、“冲压拉伸实验”、“注塑成形工艺实验”以及“焊接成形实验”等几个典型实验内容，还将增设最新的3D打印快速成型实验，每个实验2—4个学时。这些实验基本上涵盖了材料成形专业方向的主要教学内容。特别是3D打印等数字化技术在传统材料成形技术中的应用，极大地激发了学生动手做实验的兴趣，提高了学生的创新和动手能力。

2.2 不断提升实验教学的硬件条件和师资力量

要想得到好的实验教学质量，需要先进的设备仪器和良好的师资相结合才能实现。近年来，在实验设备方面，我校每年投入几百万，购进了各种实验教学设备，比如塑料注射成形机、合金熔炼炉，电渣压力焊机，3D打印快速成型机以及一些相关计算机软硬件。在师资力量上，就本专业而言，在去年和今年就引进5名博士人才，利用这些设备和仪器，分别开设了一批具有代表性的综合性和设计性的实验，取得了很好的效果。另外，在一些实验上采用自制的传感器，配合计算机以及相应的软件，增加了一些电子测试技术的内容这种方式极大地丰富了传统材料成形实验课程的教学内容，提高了学生的积极性、主动性和创造性。

2.3 实验内容与生产实际相结合

我们在设置综合性、设计性实验课程时，力求结合工业的生产实际，将实验内容设计为企业生产中需迫切解决的问题。通过这种有针对性实验的项目，学生能够把专业理论知识与需要解决生产实际问题想联系起来，努力思考和探索，最后解决问题，从而达到了通过实验教学，既提高了学生的专业综合能力，又培养了学生的工程设计意识和工程实践能力，极大地提高了学生的创新能力和动手能力[5]。通过以上实验教学的改革和探索，材料成型及控制工程专业的学生，不论是专业理论知识还是实践动手能力都得到了不断的加强，同时还提高了创新能力，得到社会的认可和好评。

3 结束语

由于我校对材料成型及控制工程专业实验教学的改革得到了各级领导的高度重视，多年来，我们教研室对该专业的实验教学从诸多方面进行了探索和思考，购置了大批的实验教学设备，增加了实验教学的场地和设施，改善了实验教学环境和条件，还开设了一批综合性、设计性的实验课程，极大地提高了本专业的实验教学效果。只有实验类型和内容不断改进、实验方式都手段丰富多样、实验环境充分保障，才能够更好地提高学生的实验兴趣，调动他们的学习积极性，才能更好地培养学生的实践动手能力和工程创新能力。

【参考文献】

[1]刘易凡，陈绮丽.“材料成型”专业综合实验教学改革的初探[J].广东工业大学学报（社会科学版），2005，5（增刊）：336-337.

[2]温彤，陈霞，张文新.材料成形专业实验教学改革的探索与实践[J].教育管理研究，2009（5）：114.

[3]杨晓平，武晓峰，周岐.材料成型及控制工程专业实验教学改革的思考与探索[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2012，14（3）：127-129.

[4]冒国兵，张光胜，刘琪.材料成型及控制工程专业实验教学环节的改革探索[J].实验技术与管理，2010，27（6）：140-142.

[5]储爱民，张厚安，刘厚才.材料成型专业实验教学的改革与实践[J].湘潭师范学院学报（自然科学版），2009，31（1）：190-192.

[责任编辑：杨玉洁]