以学生能力为中心的《锻造工艺与模具设计》课程教学改革

2021-12-06马廷威王玉红

模具工业 2021年11期

马廷威，王玉红

（营口理工学院，辽宁营口 115014）

0 引言

《锻造工艺与模具设计》是材料成型及控制工程专业重要的课程，该课程与生产相关。通过该课程的学习能让学生掌握锻造的各个工艺过程和典型锻模的设计过程，实现学生在学校所学内容与毕业实践工作内容无缝衔接。然而学生的能力提升面临各种问题，如何通过该课程的教学提升学生的能力，以增强学生的竞争力，满足基于产出的教育模式（outcomes-based education，OBE）对学生能力的要求是必须解决的问题。

1 课程培养面临的问题

授课学时严重不足是课程培养面临的主要问题，当前《锻造工艺与模具设计》课程实际安排的授课学时为32学时，与一般高校相比少16学时，而且该课程没有实验课和课程设计。学时的不足是由于学校宽专业背景设置的原因，学生学习的专业课程多，但每门课程学时都不足，只重视专业课的数量而忽视了专业课的质量和深度。除了课程学时不足外，还存在课程资源较少等问题，目前虽然有一些该课程的网上教学资源，但总体资源较少，对学生学习该课程的知识造成一定困难，如何在不利的情况下，提升学生的能力需要慎重考虑。

2 《锻造工艺与模具设计》教学改革措施

2.1 教学知识模块化梳理

为了解决学时较少的问题，授课过程中要对课程知识体系进行重新梳理，整理相关的知识点作为重点讲解内容，以帮助学生在较少的授课学时内完成重要内容的学习。整理教材，对照教材内容与教学大纲[1]，梳理教学内容，形成知识模块，对照不同的知识模块安排不同的学时。如锻造工艺模块部分和模具设计模块部分是整个教学活动中最为重要的，应增加相应的学时，而预备知识模块和后处理知识模块是辅助部分，学时的分配应较少。通过对知识模块化的梳理，使教学过程更加侧重化，促进了学生能力的培养，该课程各个知识模块的学时安排如图1所示。

图1 知识模块划分

2.2 课外实验开展

由于课程学时较少，没有设置实验课学时，为了弥补学生在实验知识方面的欠缺，采取课后实验的方法解决。根据该课程的实际情况和工作中的实际需要，设置2个课后实验，分别为DeForm模拟锻件的镦粗和DeForm模拟开式模锻。DeForm模拟锻件的镦粗内容是采用不同的高径比进行镦粗时，模拟坯料内部等效应力、等效应变和载荷行程图的变化，使学生对基础知识的了解更加直观；DeForm模拟开式模锻内容是设置飞边槽的不同尺寸，观察在模锻过程中，坯料在型腔和飞边槽中的变形以及飞边槽各部分对坯料变形不同阶段的作用。设置这2个实验的原因是镦粗工序为锻造过程的基本内容，大部分锻件自由锻造和模锻过程都会涉及该工序，如果学生能熟练掌握该工序，对日后的实际工作将具有较好的指导作用，而且实验还涉及开式模锻的内容，可完善学生的知识体系。实验报告部分内容如图2所示。

图2 实验报告部分内容

课外实验的优势：一方面不占用上课学时，减少学生的负担和逆反心理；另一方面，通过专业软件的学习，激发同学对电脑学习的爱好，提升学生的专业素质和技能，为大四的毕业设计奠定基础，同时该部分内容的学习也丰富了毕业要求中的相关内容[2]；通过设置该实验，在学时紧缺的情况下，解决了学生缺乏实验经验问题，提升了学生的基本实验素养，增加了对基础知识的理解。课外实验的劣势是增加学生的课外学习负担，尤其是Solid⁃Works软件和DeForm软件的学习及应用。

为了更好地推进课外实验的进行，在学生成绩中设置该实验成绩的占比[2]，并规定不参加课外实验的学生一律不及格。通过这种方式，保证了课外实验的顺利进行，通过课外实验的开展，提升了学生的实验能力。

2.3 课程设计的开展

该课程没有单独的课程设计环节，不利于学生掌握锻模设计的基本步骤，为了消除这种不利因素的影响，在教学过程中开展课内简单课程设计的方法，开设的时间分别为学习完工艺知识模块和模具设计模块，课内学时都是2学时。根据教学内容的需要和学习的连续性要求设置2个简单的课内课程设计，分别为热锻件图的制定和锻模的设计。学生采用分组学习的模式，每组一题且不同的方式进行，每组学生需要通力合作才能完成相应的课程设计。热锻件图的制定是设计锻模的重要内容，是设计和加工锻模型腔的基础。通过这个实验能使学生掌握零件图在实际生产中变成热锻件图的过程，使知识更加直观，提高学生专业学习的兴趣。锻模的设计是针对简单的锻件，通过设计其锻模，使之能满足锻件模锻生产的需要，通过该设计，提升学生的专业成就感和自豪感，为学好该课程奠定良好的基础。热锻件图和设计的模具如图3所示。

图3 课程设计

课程设计的优势：①课程设计采用分组进行的方式，能调动学生的学习积极性，学生分工合作，锤炼团队的合作精神；②课程设计是对所学知识的总结和融会贯通的阶段，通过课程设计让学生理解前后知识之间的联系；③通过该课程设计的设置，锻炼了学生查阅资料、整理所学内容、分析和解决设计中常见问题的能力，达到毕业要求[2]；④课程设计有一个简单的答辩过程，每组选择一人进行答辩，回答老师的问题，这个环节锻炼了同学的语言表达能力[2]。课程设计的劣势是时间太短，同学没有足够的时间消化课程设计的内容，但这也是对学生学习能力的一种促进。另外课程设计题目布置应难易适度，内容不需太多，避免超过学生能够理解的程度，这样才能水到渠成，达到事半功倍的效果。通过这种简单课程设计的开展，促进了学生查阅资料[3]、撰写论文和团队合作的能力提升。

2.4 建立优质课程资源

该课程网上资源较少，优质的课程资源更少，为了使学生在课前能预习，课后能复习，在授课中加入自身的信息平台，如超星、雨课堂等。授课中充分利用平台上传收集相应的教学资源，如视频、习题、图片等，增加学生学习的兴趣，也为学生课后复习提供方便。建立健全课前预习、课上授课、课后答疑的机制，全方位为教学服务。

2.5 建立有效的学生评价机制

学生对授课教师进行评课，一方面能指出教师授课时出现的问题，另一方面通过这些问题的提出促使教师改变教学方法和方式，满足学生学习的需要；最后，这种评价机制还能促进教学团队的建设[4]，优化教师团队能力水平的配置，提高授课能力和水平，最终实现教学目标的提升。

2.6 与生产实习的有机结合

学生在专业学习的过程中会有生产实习，生产实习的单位都与本专业相关，为此在实习开始前，跟企业相关人员进行沟通，说明学生需要学习的内容。这样在实习过程中，企业专业技能人员才会针对企业的设备或工艺等情况，给同学进行解答和指导，以此作为台阶，提升学生的实践能力和水平。

2.7 课后作业布置

课后作业是总结和巩固课上知识的一项措施，每次课后教师都要结合本节课程的具体内容和教学大纲布置相应的作业，并安排学生定期收齐，进而督促学生完成作业。通过课后作业的布置，除了督促学生复习课上知识外，还能使教师的授课过程完成闭环，即有课前、课上和课后的环节。课后作业的布置虽好但要注意作业的数量和深度，最好控制在20 min内，这样才能达到促进学生学习的目的。

2.8 专业先进技术的引领

随着科技的不断进步，专业在不断地发展并推动社会的前进，各种媒体对专业技术发展的报导较多，如图4所示。授课过程中，教师应将当前专业技术的发展情况及时告诉学生，并帮助学生分析该项技术在教学内容中对应的部分以及该项技术发展面临的困难，增加学生的专业学习兴趣，提升学生的专业认同感，同时该部分也是课程思政的内容。