淺析材料成型工藝基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究與實踐論文
“材料成型工藝基礎(chǔ)”課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)過程中具有重要的地位和作用，主要內(nèi)容包括：鑄造、鍛壓、焊接粘接和非金屬材料成型等，教學(xué)內(nèi)容多、涉及面廣、實踐性強，而教學(xué)學(xué)時又比較少(30 學(xué)時)，加上大三的學(xué)生之前只進行過四周的金工實習(xí)和學(xué)習(xí)過機械工程材料課程，工業(yè)背景知識缺乏，工程意識和實踐能力相對較差，因此以板書為主、掛圖為輔、黑板上畫相圖、粉筆頭上出概念的教學(xué)模式，難以體現(xiàn)材料成型的微觀過程、結(jié)構(gòu)變化、多樣性及機械制造業(yè)恢弘的生產(chǎn)現(xiàn)場，教學(xué)難度大，學(xué)生普遍感覺該課程抽象、枯燥、雜亂、難學(xué)，學(xué)習(xí)熱情不高，學(xué)習(xí)效果不理想，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)一些專業(yè)課程實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計、制造環(huán)節(jié)中存在設(shè)計工藝性差、不會選擇材料成型方法或選擇時錯誤較多等問題。因此，針對”“材料成型工藝基礎(chǔ)”課程所處的這種教學(xué)現(xiàn)狀，進行了教學(xué)改革研究與實踐。
一.教學(xué)內(nèi)容的改進
針對教學(xué)內(nèi)容多，各種成型方法學(xué)時平均，重點不突出，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不精、學(xué)不透，實用性不強的現(xiàn)象，結(jié)合教學(xué)大綱，取舍、改進了教學(xué)內(nèi)容。
第一，在總學(xué)時一定的條件下，重新分配各章節(jié)學(xué)時。根據(jù)機械工程材料中金屬材料所占比重大(約90%)的情況，重點講授制造業(yè)中應(yīng)用較多的鑄造、鍛壓、焊接等最典型的成型工藝，如鑄造部分重點介紹砂型鑄造、沖壓部分重點介紹用量最大的沖裁工序、焊接部分重點介紹電弧焊，至于鑄造、沖壓、焊接的其它成型方法及非金屬材料的成型工藝只作簡單介紹，新工藝、新技術(shù)部分讓學(xué)生利用課外時間自學(xué)了解，做到重點解剖一個“麻雀“、觸類旁通。
第二，每種成型方法只講最基礎(chǔ)的理論知識，不進行過多的理論性探討，真正實現(xiàn)基礎(chǔ)理論夠用，專業(yè)知識適用，行業(yè)技能管用。
第三，精選實例豐富教學(xué)內(nèi)容。針對課程實踐性強、各種成型方法相對獨立的特點，搜集、精選一些實際生產(chǎn)中材料成型工藝的典型案例，貫穿每種成型方法的各個知識點，既從應(yīng)用中理解知識重點和消化難點、學(xué)以致用，又培養(yǎng)了學(xué)生的工程技術(shù)應(yīng)用能力。
通過以上教學(xué)內(nèi)容的組織和安排，使學(xué)生對該課程有一個全面、系統(tǒng)的了解，既見樹木，又見森林，使這門課程在內(nèi)容上得到整體優(yōu)化，突出了教學(xué)重點與教學(xué)內(nèi)容的實用性，增強了學(xué)生的工程實踐能力。
二.運用現(xiàn)代化的教學(xué)手段
“材料成型工藝基礎(chǔ)”課程涉及成型方法多，實踐性要求高，有很多動態(tài)的內(nèi)容，傳統(tǒng)的實物展示、黑板板書，學(xué)生不易理解，又很難展示，這就給了現(xiàn)代多媒體教學(xué)更大的用武之地。
1 動畫模擬成型工藝過程
搜集、精選了大量的材料成型方面的圖片、動畫，制作了該課程的多媒體課件。動畫內(nèi)容清楚描述了材料成型的微觀、動態(tài)變化過程，如注射成型用動畫模擬了塑料原顆粒在注射機料斗中流入料桶、利用料桶外加熱裝置漸變?yōu)槿廴跔顟B(tài)、在液壓缸驅(qū)動的螺桿推壓下向前運動、由注射機噴嘴注入模具澆注系統(tǒng)、充滿模具整個型腔、冷卻固化、在注射機開合模機構(gòu)作用下實現(xiàn)模具分型、由注射機推出機構(gòu)帶動模具推出系統(tǒng)將成型零件從模具內(nèi)推出的整個生產(chǎn)過程[1]。通過動畫模擬使機床、模具內(nèi)看不見摸不著的微觀過程可視化，形象生動、直觀、感染力強，變單純的聽覺語言為視聽同步的動畫模擬，理解輕松，難點化解，學(xué)習(xí)由難變易，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的枯燥感，提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果。
2 錄像演示具體生產(chǎn)過程
將搜集、制作的壓力鑄造及熔模鑄造生產(chǎn)錄像短片穿插于特種鑄造成形工藝與設(shè)備中，將模鍛生產(chǎn)錄像短片穿插于鍛造成形工藝與設(shè)備中，將點焊縫焊生產(chǎn)錄像短片穿插于焊接成形工藝與設(shè)備中，這種錄像演示生產(chǎn)過程的教學(xué)模式將無形變?yōu)橛行巍⒉豢梢娹D(zhuǎn)變?yōu)榭梢�、無聲轉(zhuǎn)變?yōu)橛新�，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)生的感性認(rèn)識和好奇心，展示了實際工業(yè)生產(chǎn)中的恢宏、壯觀，彌補了學(xué)生工藝和專業(yè)知識的缺乏，拓寬了學(xué)生的知識面，調(diào)動了學(xué)生的積極性，提高了教學(xué)效果。
三.探索、實踐新型教學(xué)方法
1. 結(jié)合工程實例的案例式教學(xué)
根據(jù)各種成型方法相對獨立的特點，利用授課教師大都屬于“雙師型”、具有實際工程背景的優(yōu)勢，收集各種典型的工程案例，用一個個具體的實際工程案例，將課堂教學(xué)的各個理論知識點貫穿起來，使學(xué)生在具體的問題情境中獲取理論知識的同時又掌握如何將理論應(yīng)用于工程實踐中。，利用連軸器零件的一系列成型圖片貫穿講解了砂型鑄造工藝設(shè)計、模型設(shè)計、芯盒設(shè)計、配砂、混砂、造型、造芯、合型、澆注、落砂、清理等全部生產(chǎn)過程。在講解鑄造工藝設(shè)計時，結(jié)合連軸器零件，具體分析分型面選擇、鑄造收縮率、機械加工余量、脫模斜度、最小鑄出孔、鑄造圓角、澆注系統(tǒng)、冒口等工藝設(shè)計的原由、選取方法、表達(dá)形式、選定具體數(shù)值，以增加知識的系統(tǒng)性和應(yīng)用的直觀性。
根據(jù)往屆畢業(yè)生就業(yè)后或在校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計、答辯過程中普遍存在掌握材料成型理論知識但不會實際應(yīng)用，導(dǎo)致圖紙信息不全或加工工藝性差等問題，強調(diào)工藝參數(shù)在工程實踐中的正確表達(dá)形式，如：脫模斜度是鑄造零件設(shè)計時必須選擇的工藝參數(shù)，在工程實踐設(shè)計中，為簡化畫圖工作量，脫模斜度可以不畫出，但在技術(shù)要求中要注明，標(biāo)注形式多用以下兩種形式：未注脫模斜度1°或未注脫模斜度1：50。同時，垂直分型面的徑向尺寸為避免因脫模斜度引起異議，必須注明大小端。因此在鑄造工藝全部講完后，給出工程實踐需要的連軸器毛坯圖，強調(diào)技術(shù)要求表達(dá)：(1)未注脫模斜度2°;(2)徑向尺寸均為小端尺寸;(3)未注鑄造圓角R內(nèi)=4，R外=2。這樣的案例教學(xué)不但使學(xué)生獲取生動的、系統(tǒng)的理論知識，還增長了工程應(yīng)用能力，這種與實踐需求的對接能夠觸動學(xué)生心靈，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使其產(chǎn)生開拓創(chuàng)新的激情，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力，并從實際應(yīng)用中理解重點和消化難點。經(jīng)過這種實踐歷練的學(xué)生擁有的是活的能力，而非死的知識，正所謂“授之以魚，不如授之以漁”。
2. 設(shè)置疑問式教學(xué)
宋代教育家朱熹說：“學(xué)貴有疑，小疑則小進，大疑則大進。疑者覺悟之機也。”學(xué)起于思，思源于疑，有疑才能激發(fā)強烈的求知欲望，點燃思維的火花。教學(xué)中，針對學(xué)生認(rèn)識模糊的問題，提出質(zhì)疑，激起學(xué)生探索問題的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生進行多層次、多角度的思考，例如：講授壓力鑄造工藝過程后，針對金屬液快速、高壓充填金屬模具的特點，在鑄件內(nèi)部容易產(chǎn)生較多氣孔，適用于鑄件形狀復(fù)雜、表面質(zhì)量高、璧厚較薄、力學(xué)性能相對較高等場合。這時給出汽車發(fā)動機缸體、摩托車發(fā)動機汽缸頭、空調(diào)壓縮機缸體等零件的實物圖片，提出疑問：這些鑄件能否采用壓力鑄造方法成型?學(xué)生根據(jù)給定鑄件的形狀特點、質(zhì)量、璧厚等逐一分析、對照后，有些回答可以采用壓力鑄造，有些回答不能采用壓力鑄造，經(jīng)過疑惑、討論、爭論之后，引出低壓鑄造方法，由此從感性上加深學(xué)生對兩種成型方法的認(rèn)識和區(qū)別。實踐告訴我們：這樣的巧設(shè)疑問，在疑、答、辯的過程中充分調(diào)動師生雙邊的內(nèi)在潛力，使學(xué)生思維進入最佳活動狀態(tài)，激發(fā)了學(xué)生的求知欲、創(chuàng)造力，也使前后教學(xué)內(nèi)容有機的連接起來。
3. 突出實際的現(xiàn)場教學(xué)
根據(jù)本課程工程實踐性強特點，結(jié)合模具拆裝實驗室條件，利用金工車間現(xiàn)有的注射機、沖床等設(shè)備，增加了兩次現(xiàn)場教學(xué)環(huán)節(jié)。一次是到模具拆裝實驗室現(xiàn)場拆裝注射模具結(jié)構(gòu)，講解注射模具如何正確安裝到注射機上，注射機如何帶動模具實現(xiàn)注塑工藝工作過程;第二次是到?jīng)_床的實際現(xiàn)場講解沖壓模具的結(jié)構(gòu)、沖壓模具如何正確安裝到?jīng)_床上，現(xiàn)場演示沖床帶動模具實現(xiàn)沖壓工藝的工作過程，并在老師指導(dǎo)下抽調(diào)部分有興趣的學(xué)生現(xiàn)場實際操作、生產(chǎn)出一些沖壓零件，以滿足學(xué)生的好奇心、神奇感，調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性，這些做法克服了以往死記硬背知識的現(xiàn)象，促進了學(xué)生對理論知識的感性認(rèn)識、靈活掌握、綜合分析與創(chuàng)新能力的發(fā)展。
四.充分利用校企合作或產(chǎn)學(xué)研平臺，讓學(xué)生在實踐中鍛煉能力
充分利用校企合作或產(chǎn)學(xué)研平臺，讓學(xué)生課外參與企業(yè)的實際生產(chǎn)和老師的科研項目，鞏固、加深對各種材料成型工藝?yán)碚撝R的理解，并應(yīng)用于實踐當(dāng)中，引導(dǎo)學(xué)生自主解決實際生產(chǎn)問題，培養(yǎng)學(xué)生分析工程實踐問題和解決工藝技術(shù)問題的能力，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，例如機電系學(xué)生利用校企合作或產(chǎn)學(xué)研平臺參與制作的汽車輪轂軸管復(fù)合擠壓作品和鋁硅合金真空密封造型鑄造作品分別榮獲全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎和河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎，已經(jīng)結(jié)下豐碩的成果，取得了優(yōu)異的成績�？傊�，以培養(yǎng)機械類應(yīng)用型本科人才為目標(biāo)，對實踐性強的《材料成型工藝基礎(chǔ)》課程進行了教學(xué)改革研究與實踐，通過合理安排教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)基礎(chǔ)理論夠用、專業(yè)知識適用、行業(yè)技能管用;運用動畫模擬成型工藝過程、錄像演示具體生產(chǎn)過程等現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段，生動、直觀、感染力強，提高了教學(xué)內(nèi)容的形象化和實物化;運用案例式教學(xué)、設(shè)置疑問式教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)等新型教學(xué)方法，增加了知識的系統(tǒng)性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的工程實踐能力;利用校企合作或產(chǎn)學(xué)研平臺，讓學(xué)生在實踐中鞏固理論知識、鍛煉應(yīng)用能力，提高了教學(xué)效果。這些教學(xué)改革對實踐性很強的其它專業(yè)課程具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。
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