应用型本科高校《材料成型设备》课程的教学改革研究

0 引言

《材料成型设备》是成都工业学院材料成型及控制工程本科的专业选修课程之一，是在学生完成《机械原理》、《机械制图》、《液压与传动》等课程的基础上，与《塑料模具设计与加工工艺》、《冲压工艺与模具设计》和《模具制造方法》等专业核心必修课程相配套的专业选修课

。目前国内应用型高校的《材料成型设备》课程主要存在以下问题：①课程涉及内容多，学生需要学习挤出成型、注射成型、冲压成形、锻造、铸造和3D 打印等成型方式中的大部分设备及工作原理，教学内容繁多且各章节的教学内容关系不紧密，缺少内在联系，不符合应用型本科教学的人才培养目标；②教学方法相对单一，课堂教学以讲授为主，只强调理论知识的理解与记忆，缺乏实物或模型同步讲解，无法充分激发学生的热情

；③实验课程缺乏或课时不足，学生无法将课堂内容和具体生产实践联系起来，导致课堂教学效果降低

。综上所述，针对目前《材料成型设备》课程教学存在的问题，按照应用型人才培养方案的要求，对该课程进行教学改革和探索。

1 以应用型为目标合理调整人才培养方案

成都工业学院材料成型及控制工程专业是四川省“双一流”重点建设专业，一直以应用型人才培养为目标，已建成四川省首批地方普通本科高校应用型示范专业和四川省首批卓越工程师教育培养计划专业。因此《材料成型设备》教学内容需要围绕培养高素质模具专业应用型技术人才这一目标展开，为此重新编写了《材料成型设备》课程教学大纲与人才培养计划。

首先，《材料成型设备》的教学内容繁杂，各章节重复内容较多，又是专业选修课，其重视程度不够，教材创新发展也比较慢。另外，材料成型与控制工程专业的学科方向较多，常见的有模具设计与加工工艺、铸造与锻造、增材制造与3D打印技术、焊接加工技术等，因此各高校教学的侧重点与专业发展方向都不同，需要教师根据各自学校的优势和特点，合理地对教材内容进行选择。本专业选用的教材是化学工业出版社2014年出版的《冲压与塑压设备概论》，难度适中并创新地以不同加工成型方式为主线，不同类型的主体设备为中心，全面地介绍了材料设备的基本知识。该教材优势表现在所涉及的设备类型丰富、知识体系构建合理，有利于教师的课堂教学与学生的自主学习。

其次，《材料成型设备》课程安排在大三下学期，但是《塑料模具设计与加工工艺》和《冲压工艺与模具设计》这两门主干课程安排在大三上学期，导致作为这两门核心课程铺垫的《材料成型设备》学习反而滞后。所以将《材料成型设备》的授课调整到大二下学期，让学生学习模具设计课程之前就对材料成型设备有了一定的了解，为后续的专业课学习打下坚实基础，提升了教学质量。

最后，当应用型本科教育已经从注重传授知识转变为注重创新和实践能力的培养，因此在教学内容上增加了实验课的比例，比如在第二章压力机的教学任务完成后，授课教师会带学生去实验室或工厂参观曲柄压力机和液压机，让学生更直观地了解相关理论知识在生产实践中的应用。

2 改革教学方法和手段优化教学内容

《材料成型设备》课程的教学目的是通过讲授冲压加工和塑料成型加工中常用设备的工作原理与特点、典型结构与控制系统、设备性能、主要技术参数及其选用方法等，让学生能够掌握成型设备的结构和工作原理，又能在生产或工作中发现设备的不足之处并为产品成型工艺分析及方案拟定、模具设计、成型设备的使用等问题上找到初步解决方案。考虑课堂教学课时有限，对于各类成型设备不可能全面涉及，因此本课程将教学内容集中在冲压设备、塑料注射成型设备和螺杆挤出设备3个方面。教学的重点在于设备的工作原理、参数特点、性能与适用范围，在有限的教学课时内突出了专业特点与知识重点，同时保证了学生在未来工作中可以对加工设备做出合理的选择。

2.1 优化课堂教学内容和强调基础知识与应用实践

教学过程中的师生互动是取得良好教学效果的关键

。随着装备制造技术的发展与进步，《材料成型设备》课程所需讲授的成型机械设备的样式也越来越多，课程的课时数不够，需在有限的时间内将知识更有效地灌输于学生。因此，在教学内容与教学方法上主要进行了以下优化与改革。

2.2 与时俱进在教学内容中补充最新材料成型设备的内容

我们既然了解了疼痛产生的原理，是不是该问一问我们为什么会需要它呢？答案其实很简单，因为疼痛能让我们生活得更安全，它能警示和保护我们人类以及其他生物。

课程中有关设备的结构和零部件关系的教学内容相对比较复杂，且学生平时接触和操作设备的机会不多，导致学生学习时理论与实际出现脱节的现象，因此在教学内容中加入实习课与实验课，通过实践教学，学生对知识点有了更好的掌握，同时也调动了学习积极性。实验课程主要集中在注射模和冲模上机安装两方面，学生进行模具的安装、调试全过程，掌握了塑料模和加工设备的结构和参数，使学生可以根据生产目标初步确定加工设备类型与型号。实习课程主要以参观校外一线企业为主，通过现场讲解成型设备的工作方式和产品生产过程，让学生能更好地对模具行业及其发展有一定认识。通过上述两方面的实践教学，在强化学生理论知识的同时，提高了学生掌握和运用知识解决实际问题的能力。

根据不同的教学内容采用启发式、参与式及探究式3种教学方法并举的方式，引导学生自主学习，提升实践创新能力

。以冲压成形设备的教学为例，在章节的开始采用引导式教学方式激发学生的学习兴趣。以学生熟悉的冲压产品如汽车覆盖件为切入点，通过启发式教学让学生思考产品应该采用何种加工成形技术。在具体设备结构与参数型号选择上可以采用讨论式与探究式相结合的教学方法，让学生课前预习和查阅资料，以分组讨论的形式相互交流学习并与教师的课件教案相互对照。另外，还邀请一线的工程师和模具产业管理者到学校给学生讲解相关知识和行业经验，增强课堂的实践性与实用性。

2.3 聚焦实践教学加强学生创新能力培养

教学统计发现,采用方法1的学生出错率较高,原因一是画图粗糙,没能正确求得两个特殊位置对应的a的值,二是没能准确地“运动”观察、讨论两个图象的交点情况．方法2由于巧妙“构造”了平行直线系,弥补了以上不足,“看图说话”较方法1容易许多,准确率较高．

2.4 信息化辅助教学提升课堂效率

课程的考核方法是评定学生成绩的重要依据

。《材料成型设备》作为选修课，原来采用的考核方式为考察，表现出其在专业技术课中的地位不足，不能引起学生的重视，因此将考核方式改为考试。另外，传统模具类课程考试评价方式是期末闭卷考试，强调考察学生“双基”知识的考核，知识点繁多且考核方式单一。结合本课程的特点，将考核结果分为3 个级别，分别是合格、良好和优秀，以教学过程中课堂成绩、实践成绩和期末考试来衡量学生对专业知识的综合掌握情况。

当前先进成型技术主要聚焦于精密成型、3D打印定制化成型、大件成型加工的细微化处理等方面

。智能制造正朝着精密化、数字化、定制化、集成化的方向发展。对此，在教学内容上增加了材料加工成型领域的最新进展与应用成果，在高分子材料成型工艺与设备方面增加了3D 打印成型技术与设备的内容；在铸造加工工艺与设备方面增加了特种铸造方法与设备的介绍，引入半固态金属成型工艺与设备与成型工艺的科研前沿技术；在锻造成型设备中补充了精密锻造成型工艺与设备；在焊接领域增加了等离子弧焊设备与激光焊接工艺等内容。

2.5 形式多样的课堂教学

（5）地方法规规章与《招投标法》不相符。有些地方和部门制定的招投标法规、规章和规范性文件，明显与《招投标法》不相符。国家有关部门应高度重视，坚决清理和废止不合法的地方规章制度，使招投标工作向健康、规范、有序的方向发展。

3 改进考核方法完善教学评价体系

当今材料成型机械设备的发展更新快，类型与式样千差万别，如何在有限的课时内尽可能地多讲授相关知识很重要。在实际教学中更多地采用PPT等教学方式丰富课堂教学内容，采用仿真动画或录像等多媒体形式直观地演示常见成型设备的工作原理。然而，对于相对抽象和复杂的知识点如注射成型设备的开合模过程、冲压设备的双动拉深进程、激光烧结3D 打印设备中模型的建立等知识点，则以仿真模拟软件为载体，首先通过仿真得到模拟动画，再在课堂中展示与讲解以帮助学生理解相关知识。

课堂成绩具体包括平时作业成绩和课堂表现，两项标准占总分的20%，其中平时作业以行业调研报告为主，以学生资料查阅完成行业动态调研后交给教师并评分。实践成绩是指实践操作技能考核，学生在参观和操作设备后完成相应的实验报告，占总分的30%。期末考试成绩只占总分的50%，经过上述举措，弱化了期末考试在教学评价中的地位，建立了科学合理教学考核评价体系，该体系更加关注教学的过程评价与实践操作，评价过程与课堂改进相辅相成，使教学改革与质量的提高同步进行。

汽轮发电机在运行过程中，发电机转速为3 000 r/min，风扇叶片与风扇大小环之间承受复杂的交变应力动载荷[1]，因此对风扇强度要求较高。美国西屋、日本三菱等国际大公司的无刷励磁机离心式风扇均采用焊接方式[2]。我公司设计的70 MW汽轮发电机励磁机风扇也为焊接结构，其焊接空间狭小，风叶较薄，焊接容易产生变形，加之母材为80 kg级高强钢B780CF，焊后退火会大大降低材料的冲击韧性等性能，因此选用合适的焊接方法、材料及工艺显得尤为重要。

4 加强课程教师队伍建设与强化教师工程素养培养

在应用型工科课程体系的建设中，师资队伍建设是课程建设和改革的关键。教师是教学的主体，课程教学质量一方面取决于教材选用、教学大纲与人才培养方案的制定、实验室建设水平等客观因素，但更取决于授课教师的业务水平和专业素质。《材料成型设备》的授课教师大多数是材料成型与控制工程的专业教师，目前地方性应用型本科高校中材料成型及控制工程专业师资队伍存在的问题有以下3个方面：①师资队伍学科配置单一，材料成型及控制工程专业是一个典型的交叉学科，专业的内容与材料科学、机械学、电气科学存在关联性，但目前应用型高校中教师大多毕业于金属材料热加工类专业，教学队伍中有多学科交叉背景的教师数量偏少；②专职实验员数量不足或质量不高，青年教师没有在一线企业的工作经验，实践能力欠缺，导致理论教学与实际应用场景的脱节；③教师工程实践能力不足，创新能力有待提高

，理论课教师多数存在科研压力和职称压力，因此无法将过多的时间和精力投入实践教学改革和工程能力培养上，同时其普遍以科研能力见长，缺乏工程实践能力，导致学校“双师双能型”教师匮乏，造成实践教学是理论教学的附属环节，二者交互促进、相互支撑的局面无法形成。

因此应用型本科高校教学改革的重要任务是提高教师的工程素养。通过完善教师知识结构可以有效提升材料成型与控制工程专业师资队伍的工程创新能力。首先，根据专业特点和学科内涵，适当引进具有材料学、控制科学、机械加工学等多学科背景的复合型人才，使学科师资配置模式更加完善。其次，可以通过顶岗培训和工程实践相结合的方式，主动引导教师积极参与相关企业单位的生产实践和技术服务工作中，逐步提升校内专业教师的工程素养和实践教学能力。另外，可采用“内培外引”的模式适当引进一些具有丰富工作经验与知识水平的模具行业工程师作为企业教师，利用他们的项目经验和工程背景提高教师队伍的工程素养，加强“双师双能型”教师队伍建设，促进教师专业能力发展。最后，学术交流是拓宽视野的快捷途径，应该加强专业教师之间的学术交流。教师要加强教学研究的培训，从专业和自身特点出发，形成适合自己的教学风格和教学方案。还可以通过示范教学、相互听课评课和教研室教研活动等灵活形式，帮助青年教师快速提高实践教学水平。

马尔库塞是法兰克福学派的主要代表人物，西方马克思主义的最有影响者之一，他的社会批判理论为人们所熟知。在他青年时期，马尔库塞对马克思的辩证法思想就有深刻的认知，他主要从与黑格尔辩证法的区别来理解马克思的辩证法思想。

5 结束语

《材料成型设备》课程是材料成型及控制工程专业重要的一门专业课程，课程内容与生产实际联系十分紧密。在应用型本科高校的转型和专业的工程认证背景下，为配合国家发展战略，为国内装备制造业与模具行业培养和输送合格的人才，成都工业学院材料成型及控制专业教学团队开展了《材料成型设备》课程的教学与课程改革。课程的教学改革在提高课堂教学效率、让学生在全面地学习材料成型设备基础知识的同时，提升了学生的实践能力与综合素质，达到了培养适应现代化建设需要的对多层次工程人才的教学目标。

[1]程振邦.“材料成型设备”课程教学改革探讨[J].科教文汇,2016(1):46-47.

[2]方 琪,陈 林,孙 伟,等.“材料塑性成型设备”课程教学改革探讨[J].西部素质教育,2019,5(4):197-198.

[3]郑志强,翁 智.“现代控制理论”课程教学改革探索[J].实验室研究与探索,2013(11):381-383.

[4]刘 红.《材料成型机械设备》课程的教学改革[J].科技视界,2016(11):157-158.

[5]张世杰,黄军左.《高分子材料成型加工基础》课程结构改革[J].河南化工,2015,32(12):58-59.

[6]周 京.精密模具特种加工技术高职人才需求调研分析与对策[J].模具工业,2021,47(10):69-72.

[7]李云涛,吕桂财,王志华,等.提高材料成型及控制工程本科生能力培养的实践与效果[J].模具工业,2021,47(9):84-88.

[8]曹永青.《型材成型设备(校企)》课程教学方式探索与教学效果分析[J].科技风,2021(6):50-51.

[9]崔俊华,刘大海,冯占荣,等.创新创业背景下《材料成型设备及应用》教学改革研究[J].教育现代化,2019,6(71):98-100.

[10]崔红保,历长云.宽口径模式下材料成型及控制工程专业师资建设探讨[J].科教文汇,2009(28):12-13.

[11]徐小兵,杨 雄,吴文秀,等.材料成型及控制工程专业人才培养目标探讨[J].江汉石油学院学报(社会科学版),2003,5(2):10-12.