应用型高校“材料成形原理”课程教学改革初探

2021-01-03喻红梅邵甄胰崔江梅周红梅

科教导刊 2021年23期

喻红梅邵甄胰崔江梅周红梅

摘要本文主要以材料成形原理课程建设为例，进行了应用型高校该课程教学方法的实践与探讨，着力于师资队伍建设、理论和实践教学资源库建设、学科竞赛促教学等教育教学方法的改革，形成了基于真实案例和实际工程项目渗透理论教学为特色的应用型高校课程教学模式。对培养应用型高校材料成型及控制工程专业学生创新思维并提高其分析解决问题的能力具有重要的作用和意义。通过课程改革，夯实学生理论基础，能够基于工程相关背景知识进行合理分析，能够对专业工程实践和复杂工程问题提出解决方案，培养基层应用型工程人才。

关键词材料成形原理教学方法

中图分类号：G642.0文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.23.034

On the Teaching Reform of "Material Forming Principle" in Applied Universities

HY Hongmei， SHAO Zhenyi， CUI Jiangmei， ZHOU Hongmei

（SchoolofMaterialsandEnvironmentalEngineering，ChengduTechnologicalUniversity，Chengdu，Sichuan611730）

AbstractThis paper mainly takes the course construction of material forming principle as an example to carry out the practice and discussion of the teaching methods of this course in the Applied Colleges and universities. It focuses on the reform of teaching methods such as the construction of teaching staff， the modularization of knowledge points， the strengthening of experiments， the practice links， and the combination of subject competitions. It analyzes the various methods to improve the innovation ability of material forming and control engineering major in the Applied Colleges and universities The role and significance of independent thinking ability. Through the curriculum reform， we canconsolidatethetheoreticalbasis ofstudents，makereasonable analysis based ontherelevant backgroundknowledge ofengineering， put forward solutions to professional engineering practice and complex engineering problems， and train grass-roots application-oriented engineering talents.

Keywordsmaterial forming principle； teaching methods

0引言

成都工业学院材料成型及控制工程专业秉承六十多年模具专业办学历史和优势，专业办学有良好的办学条件和广泛的校企合作、产教融合的资源和基础，本专业的应用型工程技术人才的培养在模具行业具有较高的声誉。“卓越工程师计划”“新工科”“工程教育认证”“双一流”等都要求人才培养要宽口径、厚基础、多元化。本专业先后成为四川省卓越工程师教育培养计划专业、四川省本科高校应用型示范专业和本科教学改革综合试点专业，借此契机，结合当前企业对人才综合素质需求的提升，对“材料成形原理”课程的师资结构、教学内容、教学资源、教学方法等方面进行课程改革与建设，并实施了一系列的课程体系优化和改革措施，形成了自身的特色，取得了一定的成效。

1师资队伍建设与提升

材料成型及控制工程专业的实践性、应用性很强。工程教育认证标准（2018版）中明确规定教师数量能满足教学需要，结构合理，并有企业或行业专家作为兼职教师。课程教学的质量取决于教师教学能力水平和工程素质的高低。教師首先从认识上逐步完成“以教师为中心”到“以学生为中心”思想转变，着重培养学生分析解决问题和团队协作的能力。[1-7]

经过多年教学实践，建立起了一支结构合理的“双师型”专业教师队伍。教学团队由包括铸造、焊接、塑性成形、塑料成形的学术及工程背景的教师组成，其中，教授1名、副教授3名、讲师3名；博士3名，硕士3名，学士1名；双师型教师3名。教学团队熟读人才培养方案，梳理课程教学大纲和教学体系，聘请企业工程师参与研讨课程教学大纲及教学内容。此外，教学团队定期组织教学教研活动，进行教学设计、教学资源建设与优化、教学方法、课堂学生反馈、真实生产案例切入与讲解、实践教学资源开发等专题研讨，很大程度地提高了教师教学水平及教学质量。并且对于新建本科院校，我校定位于发展应用型大学。这就要求教师必须有丰富的工程实践经验。教师必须要走进企业，与企业充分融合。教师在校企合作中一步一步积累丰富的解决现场工程问题的经验，提高现场分析解决问题的能力，才能在实际的教育教学工作中做到理论联系实际，更好地培养学生利用理论基础知识分析解决实际生产案例的能力。

为了加强工程实践能力的培养，“教师送出去，企业引进来”，一方面教学团队教师定期到行业内知名模具设计与制造企业进行了为期6个月～1年的工程实践，另一方面引进校外企业进校，通过校企合作联合培养教师。通过工程实践，提高了教师对相关工程领域先进生产工艺及前沿科技敏锐的观察力，促进了教师自我成长与提高。同时积极引进行业内有影响力的企业工程师，通过“材料多维讲堂”平台，先后开展了《注塑模具先进成型应用》《现代焊接技术发展》《当我们谈论科学时，我们在谈论什么？》《工业4.0与模具智能制造》等相关行业的讲座，让学生了解相关工程领域前沿科技，开拓视野并培养创新意识。

2教学大纲及教学内容优化

2.1课程定位

2.1.1知识目标

教育部1998年颁布的《普通高等学校专业目录》将“铸造”“焊接”“锻造”合并成材料成型及控制工程一个专业。由“凝固原理”“金属塑性成形原理”“焊接冶金学”“高分子材料加工原理”等课程合并为“材料成形原理”，作为材料成型及控制工程专业的重要的专业课之一。本课程需要学生具备“理论力学”“材料力学”“材料科学基础”“金属学及热处理”等课程基础，主要内容讲授以上成形方法基本原理和理论基础，阐述各种成形技术的基本规律及成形特点，揭示材料成形过程中影响材质和制品性能的因素及缺陷形成的机理。

2.1.2能力目标

通过本课程的学习除了让学生掌握材料成形的基本理论，更重要的是要让学生对材料成形过程及成形原理有深入的理解的基础上，能从本质上认识和分析材料成形过程中产生的实际问题并提出解决问题的途径与方法，为今后学习成形技术的具体工艺方法、设备控制等课程奠定坚实的理论基础。合并以后教学学时大为压缩，知识点多而分散，学生对一些基础理论容易混淆和模糊不清，对重点、难点难以掌握。比如铸造和焊接成形过程中的一些现象背后的原理，液态金属的流动和固态的流动，他们如何探索这两种成形方法之间的共通性，为学生在以后的工程应用中构建起解决实际问题的举一反三、创新等思维。

2.2教学内容整合优化-知识结构单元模块化教学

我校“材料成形原理”课程经过几年的建设，内容最初仅包括金属塑性成形原理、随后在塑性成形的基础上增加了液态成形、连接成形模块的内容。经过多次教研讨论，结合我校材料成型及控制工程在模具设计与制造的特色，将“材料成形原理”课程内容最终确定为四大知识结构单元模块：液态成形、连接成形、塑性成形、塑料成形，重点介绍液态成形和塑性成形内容。[5-7]

四大知识结构单元模块之间既相互分离，又互相联系。其中，液态成形知识模块教学重点理解液态合金的性质以及影响液态金属充型能力的因素、掌握凝固组织的形成及控制、掌握组织缺陷产生机理及防止措施。

连接成形知识模块重点掌握焊熔池的形成、焊缝凝固与铸造凝固宏观组织与结晶形态的区别与联系、焊接热影响区的组织和性能；塑性成形重点掌握金属塑性、塑性加工的影响因素，应力、应变理论基础，理解主应力法及其在塑性成形中的应用；塑料成形重点理解注射过程中的物理化学变化，塑料熔体在型腔中的流动。

3教学资源库建设

3.1理论教学资源库建设

教学团队积极拓展教学资源，就液态成形、连接成形、塑性成形、塑料成形四大知识结构单元模块收集制作了教学图片集、多媒体教学课件、教学动画等理论教学资源；将每一教学模块内容中的大量知识点以多种习题的形式供学生练习，复习巩固所学知识。

3.2实践教学资源库建设

材料成形原理课程理论性较强，为达成应用型人才培养目标，课程教学一定要注重理论与实践应用相结合。[8-14]为丰富实践教学资源，依托真空熔炼实验室、焊接实验室、磨片实验室、金相实验室、金属塑性成形实验室，教学团队先后开发完成了《材料成形原理》知识结构单元模块中了液态成形、连接成形、塑性成形相对应的三个实践教学资源项目。即：《铸造宏观组织及结晶形态分析》《焊缝结晶组织观察实验》和《金属塑性成形性能分析》共6个学时实验，并完成了多个年级学生的实验实践教学。在教学实施过程中，如《焊缝结晶组织观察实验》，让学生自己制备金相试样，操作金相显微镜观察组织与结晶形态，学生通过实验教学与实验操作加深了理论知识的理解，锻炼了学生的动手能力与分析解决问题的能力，培养了学生严谨的科学态度和创新思维。

3.3真实案例和实际工程项目渗透理论教学

教学团队将工作和工程实践中的真实案例和实际工程项目收集起来建立真实案例库，将其渗透到理论教学当中。如在液态成形知识结构单元中，将某汽轮机叶片厂生产的高温合金叶片作为真实案例，其应用先进的定向凝固技术生产定向凝固高温合金叶片，对比传统铸造工艺的等轴晶高温合金叶片，介绍其液态成形工艺、结晶控制工艺、性能特点等差异。将此类真实案例和实际工程项目渗透到理论教学中，拓宽了学生的视野，极大地促进了学生对理论知识的理解，并能用所学理论知识分析解决实际生产案例中的问题。

4学科竞赛促教学

創新能力的培养是该课程教学的能力目标，为了践行“手脑并用、学做合一”的校训，同时也是理论课堂的延伸。在教学过程中积极组织同学参加材料类、材料加工类学科竞赛，如全国大学生金相大赛、全国大学生焊接创新大赛等。通过学科竞赛过程组织实施、方案设计、实践、答辩等多个环节，锻炼学生综合知识的应用能力，从而提高运用课堂上所学的综合理论知识来解决实践竞赛项目中遇到的实际问题，不断掌握创新性解决新问题的方法，真正提高学生运用理论知识联系工程实践的综合能力。[15-19]经过学生和任课老师的共同努力，学生在学科竞赛成果丰硕，获得国家级、省级等多项奖励。学生通过参加学科竞赛，体会到了学有所用，所学理论知识可以真实解决实际问题，提高学生学习自主性并培养了创新思维。

同时，学科竞赛过程中积累的成果又作为实践教学资源素材反哺于教学。例如，在全国大学生焊接创新大赛中，师生们共同积累了大量的不同材质熔池焊缝的结晶形态及热影响区的组织形貌等真实案例素材，教学团队将成果整理汇总后又融入前述2.2当中的液态成形和连接成形知识结构单元中作为真实案例呈现，从而加深了学生对理论知识的理解。

5结语

“材料成形原理”是一门重要的学科基础课，起着承上启下的作用，既是“材料科学基础”“金属学及热处理”等课程的延续，又为“冲压工艺与模具设计”“塑料工艺与模具设计”等专业课程的学习奠定基础。经过几年建设，组建了一个具有扎实理论基础和丰富实践经验的“双师型”专业教学团队；对教学大纲和教学内容进行了梳理优化并进行知识结构单元模块化教学；建设了丰富的理论教学和实践教学资源库全方位服务于教学过程；学科竞赛与教学有机结合，提高了学生分析解决问题能力和创新能力；并形成了基于真实案例和实际工程项目渗透理论教学为特色的应用型高校课程教学模式。通过课程改革，有效地夯实学生理论基础，多维度地提高课程的教学质量，培养高级应用型工程技术人才。

*通讯作者：邵甄胰

基金项目：四川省科技计划重点研发项目（2019YFG0339），成都工业学院校级项目（2020ZR009）

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