王藝霖

摘要：在分析《飛機(jī)鈑金工藝學(xué)》課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，為提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)合格的應(yīng)用型人才，從教學(xué)方法、教學(xué)反饋和實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面提出了教學(xué)改革的方案。

關(guān)鍵詞：鈑金零件；教學(xué)方法；實(shí)踐環(huán)節(jié)；應(yīng)用型人才

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）17-0127-02

一、引言

目前我國航空制造業(yè)發(fā)展迅速，飛機(jī)年產(chǎn)量較大。飛機(jī)零件數(shù)量根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸、類型的不同一般從幾萬件、幾十萬件到幾百萬件不等，其中鈑金零件占有較大的比例，飛機(jī)鈑金成形知識(shí)在鈑金零件制造過程中具有重要的應(yīng)用?！讹w機(jī)鈑金工藝學(xué)》是飛行器制造工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，其教學(xué)任務(wù)是講授多種飛機(jī)鈑金成形的知識(shí)，并要求學(xué)生掌握飛機(jī)鈑金零件的基本成形理論、成形方法、工藝裝備的結(jié)構(gòu)、工作原理等。本課程在飛行器制造工程專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)中起到了較重要的作用。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)能夠基本理解不同類型鈑金零件的成形方法、成形過程并了解對(duì)應(yīng)的工藝裝備，但受到場地和其他因素的限制，《飛機(jī)鈑金工藝學(xué)》的授課方式一直是以教師講授為主并輔助多媒體進(jìn)行零件外形、工藝裝備結(jié)構(gòu)的圖片表達(dá)。飛機(jī)鈑金零件一般形狀不規(guī)則，而且工藝裝備結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，僅通過圖片展示其外形不能夠完整地表達(dá)全部幾何信息。另外，學(xué)生對(duì)板料成形結(jié)果有一定的認(rèn)識(shí)，但對(duì)于板料成形過程、工藝裝備結(jié)構(gòu)和原理的理解與掌握需要進(jìn)一步提高。該課程原有的教學(xué)大綱、教學(xué)模式和教學(xué)方法已經(jīng)不能完全適應(yīng)當(dāng)前航空制造業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，有必要對(duì)《飛機(jī)鈑金工藝學(xué)》課程進(jìn)行教學(xué)改革研究。為解決以上問題，本文提出了教學(xué)改革措施來改善教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，提升學(xué)生的理論知識(shí)水平和實(shí)踐能力。

三、教學(xué)改革措施

（一）數(shù)字化技術(shù)展示工藝裝備，有限元仿真模擬材料變形過程

1.借助三維數(shù)字模型，深化學(xué)生對(duì)工藝裝備的理解。工藝裝備的具體結(jié)構(gòu)可以通過三維數(shù)字模型來表達(dá)[1]，也可以通過運(yùn)動(dòng)仿真軟件來模擬工藝裝備的工作過程，比如成形模具的運(yùn)行過程、板料的變形情況、廢料的產(chǎn)生過程和成形零件的最終狀態(tài)等。通過三維數(shù)字模型的使用，學(xué)生能夠更加直觀地了解并掌握成形工藝裝備的工作原理和工作過程。

2.結(jié)合有限元仿真，模擬材料變形過程。如在拉深成形的講授中，通過有限元軟件對(duì)板料進(jìn)行仿真，模擬材料在模具作用下的變形過程，展示材料不同區(qū)域的應(yīng)力、應(yīng)變情況，將教材中枯燥的數(shù)據(jù)和圖表通過靈活的方式呈現(xiàn)出來。學(xué)生通過有限元仿真軟件輔助教學(xué)，可以更加透徹、直觀地掌握材料的變形機(jī)理和變形過程，同時(shí)也使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)、形象。

三維數(shù)字模型和有限元仿真技術(shù)在教學(xué)中的有機(jī)結(jié)合，將鈑金零件成形過程和工藝裝備工作原理更全面、有效地展示給學(xué)生，使教學(xué)內(nèi)容從單調(diào)變得生動(dòng)，化抽象為形象，有利于學(xué)生對(duì)板料成形過程的理解和掌握。

（二）有效利用教學(xué)反饋，及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

通過有效的教學(xué)反饋，教師能夠及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀。教學(xué)過程中要以學(xué)生為中心[2]，可以設(shè)置問答環(huán)節(jié)來有效開展教學(xué)反饋。圍繞學(xué)生來設(shè)置問答環(huán)節(jié)的教學(xué)方式，教師不但能夠了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，也可以深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，夯實(shí)所學(xué)知識(shí)。設(shè)置的不同問題之間要相互聯(lián)系，問題深度逐漸遞增。以學(xué)生為中心，針對(duì)零件成形過程設(shè)置的問答過程實(shí)例如下：（1）請(qǐng)學(xué)生回答板料的具體形狀，如圓形板料；（2）敘述所用到的成型設(shè)備，如拉深模具；（3）闡述具體的過程，如針對(duì)拉深成形，壓邊圈在壓力機(jī)外滑塊的作用下，下行并壓緊板料，凸模則在內(nèi)滑塊的作用下向下移動(dòng)一定距離后使材料發(fā)生變形[3]。整個(gè)問答環(huán)節(jié)均以學(xué)生為中心，教師作為問題的發(fā)起者要不斷地引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生。學(xué)生回答上述一系列問題后，在腦海里回顧并形成了材料的全部成形過程，對(duì)該知識(shí)模塊有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。利用問答環(huán)節(jié)來開展教學(xué)反饋，教師可以及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，學(xué)生則能夠自行思考、自主分析，達(dá)到了較好的教學(xué)效果[4]。

（三）增加課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)，注重應(yīng)用型人才的培養(yǎng)

1.增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，深化板料成形過程。在現(xiàn)有教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上增加拉深實(shí)驗(yàn)、杯突試驗(yàn)等項(xiàng)目。拉深實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生使用量具測量毛坯的直徑（針對(duì)圓筒形拉深件）。在拉深過程中，仔細(xì)觀察板料變形的過程。在拉深結(jié)束后，繼續(xù)測量成形件杯口的直徑，通過變形后和變形前的直徑來計(jì)算拉深比，并對(duì)比觀察成形前后材料在不同方向的變形情況。在特殊的情況下，通過拉深實(shí)驗(yàn)還可以發(fā)現(xiàn)板料變形過程中的問題，如觀察拉深件的起皺現(xiàn)象和拉裂現(xiàn)象。在杯突試驗(yàn)中，主要通過成形模具在計(jì)算機(jī)的輔助控制下測試板料的性能。材料變形結(jié)束后，學(xué)生使用量具來測量零件成形后的尺寸，并計(jì)算板料的IE值。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，從板料的放置、對(duì)變形過程的觀察到最后測量成形件的尺寸及后續(xù)的計(jì)算，每一個(gè)步驟都由學(xué)生來完成（指導(dǎo)教師則負(fù)責(zé)模具等設(shè)備的操控）。學(xué)生通過課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與零件的成形過程緊密地聯(lián)系起來，進(jìn)一步深化對(duì)該知識(shí)結(jié)構(gòu)的理解。

2.結(jié)合行業(yè)前沿技術(shù)，確保實(shí)踐內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)?，F(xiàn)代飛機(jī)的制造趨勢逐漸向快速制造、精密制造以及柔性制造等方向發(fā)展。一些較為先進(jìn)的方法如噴丸成形、整體壁板成形等在飛機(jī)制造中應(yīng)用廣泛，這些方法對(duì)于現(xiàn)代飛機(jī)的制造尤為關(guān)鍵，因而在教學(xué)中也要對(duì)應(yīng)展示和講授噴丸成形、整體壁板成形等過程及工藝流程。但這類高精密的成形設(shè)備體積較大、價(jià)格昂貴而且操作復(fù)雜，教學(xué)中一般較少進(jìn)行此類實(shí)驗(yàn)的演示，因而可以使用計(jì)算機(jī)模擬仿真的方法來替代實(shí)物運(yùn)行。如噴丸成形，學(xué)生可以通過計(jì)算機(jī)模擬成形來了解噴丸成形機(jī)理、成形過程和成形結(jié)果。后續(xù)還要安排學(xué)生到相關(guān)企業(yè)參觀實(shí)習(xí)，現(xiàn)場了解噴丸成形實(shí)際的工作原理和過程。在這一過程中，學(xué)生可以有效地接觸航空制造的前沿知識(shí)。實(shí)踐內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，學(xué)生在工作后能較好地與企業(yè)對(duì)接，與航空制造業(yè)接軌[5]。

學(xué)生在理論知識(shí)的指導(dǎo)下完成實(shí)踐內(nèi)容，通過對(duì)實(shí)踐過程的分析，對(duì)實(shí)踐結(jié)果的觀察，能夠?qū)Π辶系某尚芜^程有更加深入的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)提高了自身的實(shí)踐能力。

（四）結(jié)合多種零件實(shí)物，提高教學(xué)的直觀性

1.課前參觀飛機(jī)結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。依托實(shí)驗(yàn)室采購的小型通航飛機(jī)，在課前將飛機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)學(xué)生進(jìn)行展示，能夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。通過拆除飛機(jī)外部蒙皮的方式來展示飛機(jī)骨架等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并現(xiàn)場描述零件的一些典型成形方法。經(jīng)過前期對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的觀察了解，學(xué)生在后續(xù)的課堂學(xué)習(xí)中會(huì)自然地聯(lián)想起所參觀的飛機(jī)零部件和對(duì)應(yīng)的成形方法，從而較好地對(duì)接理論知識(shí)，同時(shí)也使教學(xué)內(nèi)容具有較強(qiáng)的針對(duì)性，提升教學(xué)效率。

2.隨堂攜帶飛機(jī)零件，提高教學(xué)的直觀性。結(jié)合專業(yè)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備條件，教師可以隨堂攜帶小型飛機(jī)鈑金零件實(shí)物進(jìn)行輔助教學(xué)，如小型鋁合金機(jī)身隔框、機(jī)翼部分肋板及機(jī)身局部蒙皮等，這些零件均具有一定的典型性，對(duì)應(yīng)體現(xiàn)出彎曲成形、橡皮囊成形以及拉形成形等較為典型的成形特征。零件實(shí)物具有一定的教學(xué)直觀性和形象性，學(xué)生通過對(duì)零件實(shí)物的觀察和研究能夠更深刻地理解零件的成形過程和成形結(jié)果[6]。

充分發(fā)揮專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的資源優(yōu)勢，利用零件實(shí)物直觀性和有效性的特點(diǎn)進(jìn)行課堂輔助教學(xué)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對(duì)學(xué)生理解成形方法有較大的幫助。

四、結(jié)語

本次教學(xué)改革研究從當(dāng)前航空制造業(yè)對(duì)飛行器制造工程專業(yè)人才的實(shí)際需求出發(fā)，注重提高學(xué)生對(duì)成形過程的理解和對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力，對(duì)《飛機(jī)鈑金工藝學(xué)》從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面提出了教學(xué)改革方案，為今后專業(yè)人才的培養(yǎng)提供了一條新的途徑。

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