*何秦川
(成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院 四川 610059)
《材料成形原理》不僅是材料成型與控制工程專業(yè)本科生必修的重點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)課程,而且也是許多工程專業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ),如金屬材料工程、熱加工以及機(jī)械等專業(yè),在材料和機(jī)械等學(xué)科中起承上啟下的的作用。本課程共2.5學(xué)分,40學(xué)時(shí),主要講授了塑性成形、焊接成形、塑料注射成型及粉末成形過(guò)程涉及的基本原理和分析方法,并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,詳細(xì)講授了提高金屬材料成形質(zhì)量的原理和技術(shù)措施,教學(xué)目標(biāo)是授予學(xué)生能夠基于服役條件和性能要求設(shè)計(jì)金屬材料成形相關(guān)的生產(chǎn)或加工工藝與設(shè)備的基礎(chǔ)能力,培養(yǎng)能夠基于專業(yè)知識(shí),針對(duì)金屬材料設(shè)計(jì)與制備、材料應(yīng)用過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題,選擇材料成形合適的研究手段和方法。通過(guò)這門(mén)課程希望能夠?yàn)樯鐣?huì)、為國(guó)家能培養(yǎng)更多具備創(chuàng)造創(chuàng)新能力,獨(dú)立思考能力的高素質(zhì)成形人才。然而目前的教學(xué)模式主要還是以老師在課堂上講述為主,并且考核方式單一,一般都是通過(guò)閉卷考試和平時(shí)成績(jī)按照一定比例得到最終成績(jī)來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,這種情況就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)的過(guò)程中存在很大的機(jī)械性和被動(dòng)性,十分片面,不能夠發(fā)掘出學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)新能力,降低了教學(xué)質(zhì)量和材料人才培養(yǎng)的質(zhì)量,顯然不能達(dá)到所期望的目標(biāo)。為了使該課程的教學(xué)內(nèi)容更加豐富,教學(xué)質(zhì)量更高,培養(yǎng)出的優(yōu)秀成型人才更多,本文以《材料成形原理》課程為例,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核體系等方面出發(fā)進(jìn)行淺顯的探討。
《材料成形原理》該課程的內(nèi)容豐富,包括鑄造、鍛壓及焊接三個(gè)方向的諸多專業(yè)知識(shí),對(duì)于學(xué)習(xí)該專業(yè)課的本科生來(lái)說(shuō)是具有難度的。之所以說(shuō)學(xué)習(xí)起來(lái)有難度,是由該課程本身特點(diǎn)造成的,該課程內(nèi)容繁雜且抽象。針對(duì)該課程特點(diǎn),結(jié)合授課中的具體問(wèn)題,提出進(jìn)行針對(duì)性思考和改革探索。
從本課程自身的特點(diǎn)出發(fā)探討該課程的主要難點(diǎn):
(1)課程內(nèi)容豐富,教學(xué)課時(shí)較少。該課程共40個(gè)學(xué)時(shí),但其內(nèi)容十分豐富,共包含六個(gè)章節(jié),而且內(nèi)容也具有一定難度,該課程的理論知識(shí)繁多且抽象。要求學(xué)生了解并掌握各種成形原理及規(guī)律等不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù),想要達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的也不容易。同時(shí)在授課過(guò)程中,由于課程內(nèi)容繁多,而課時(shí)不充足,老師會(huì)側(cè)重對(duì)新成形原理的講訴,對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)回顧力度卻不大,從而難以達(dá)到課程目標(biāo)。
(2)該課程內(nèi)容相互獨(dú)立又相互聯(lián)系,學(xué)生需要搭建清晰的知識(shí)框架。該課程主要有四大板塊,金屬連接成形原理、塑形成形原理、焊接成形原理、粉末成形原理;這四大板塊的內(nèi)容看似獨(dú)立,但卻又相互聯(lián)系,因此想要學(xué)好該課程,要求學(xué)生要對(duì)各板塊內(nèi)容的基本知識(shí)掌握牢固,并且將各板塊之間的內(nèi)容串聯(lián)起來(lái),搭建出完善的知識(shí)體系,能夠靈活運(yùn)用該課程知識(shí)。
(3)課程理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合不緊密。本課程主要講訴凝固成形、焊接成形、塑形成形、粉末成形和聚合物成形等現(xiàn)代材料成形技術(shù)的基本規(guī)律和基本原理。學(xué)生在結(jié)束該課程后只是對(duì)內(nèi)容有個(gè)印象以及淺顯的理解,無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所掌握的知識(shí)設(shè)計(jì)合適的研究方案和鍛煉選取恰當(dāng)手段的能力。在講授該課程時(shí)不應(yīng)只注重課程包含的理論知識(shí),還應(yīng)該對(duì)學(xué)生進(jìn)行一定的實(shí)踐培訓(xùn),使學(xué)生更好的理解理論知識(shí)[1]。
目前,成都理工大學(xué)材料科學(xué)與工程本科專業(yè)《材料成形原理》課程采用的教材是由北京機(jī)械工業(yè)出版社出版,吳樹(shù)森、柳玉起主編的《材料成形原理》一書(shū)。補(bǔ)充教材北京機(jī)械工業(yè)出版社出版,劉全坤主編的《材料成形基本原理》一書(shū)。教學(xué)內(nèi)容共五章,分別包括第一章材料成型概論,主要讓學(xué)生理解成形的主要方法;第二章金屬材料的連接成形理論,本部分主要掌握焊接成形過(guò)程中的冶金反應(yīng)原理和焊接成形缺陷的產(chǎn)生機(jī)理及防止措施;第三章金屬塑性加工成形原理,本章要求掌握應(yīng)力與應(yīng)變理論、塑性與屈服準(zhǔn)則及材料本構(gòu)關(guān)系與本構(gòu)方程;第四章塑料成型的理論基礎(chǔ),該部分主要掌握注射過(guò)程及塑料溶體在型腔中的流動(dòng)規(guī)律;第五章粉末《材料成形原理》,該部分主要掌握粉末燒結(jié)過(guò)程原理與方法[2]。由此可見(jiàn),《材料成形原理》這門(mén)課程內(nèi)容多且繁雜,要在規(guī)定的40個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)講完全部?jī)?nèi)容顯得十分倉(cāng)促,而且學(xué)生聽(tīng)講的效果也不盡人意,所以在內(nèi)容上要抓住主干,突出重點(diǎn)內(nèi)容,進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō),教材的內(nèi)容在幾年內(nèi)不會(huì)有很大的變化,但是社會(huì)在發(fā)展,技術(shù)在革新,教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn),在授課時(shí)應(yīng)注重教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐的結(jié)合,將材料成形方面的科研成果帶入課堂,向?qū)W生展示新的成形方法,使他們能夠了解目前的發(fā)展動(dòng)態(tài),提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)。教學(xué)內(nèi)容不應(yīng)局限于對(duì)書(shū)本知識(shí)的講解,《材料成形原理》課程理論性較強(qiáng),課堂上的講解會(huì)讓學(xué)生感到無(wú)比枯燥,導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳,教學(xué)過(guò)程中一定要注重理論與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力。在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題,同時(shí)起到鞏固基礎(chǔ)知識(shí)的作用,實(shí)踐還可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)造能力??傮w上講,學(xué)生們都比較喜歡實(shí)踐課,在實(shí)踐過(guò)程中,學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握會(huì)更牢固,由于參與感更強(qiáng),學(xué)生們對(duì)學(xué)習(xí)新知識(shí)更容易產(chǎn)生興趣,最終達(dá)到的效果也更好。但是本門(mén)課程總共40個(gè)學(xué)時(shí),時(shí)間緊任務(wù)重,因此要注意理論課與實(shí)踐課學(xué)時(shí)的分配。
(1)《材料成形原理》這門(mén)課程內(nèi)容繁雜,課程內(nèi)容包括了鑄造、鍛壓及焊接三個(gè)大方向,想上好這門(mén)課所需要的知識(shí)量十分龐大,對(duì)老師也是不小的挑戰(zhàn),因?yàn)槊總€(gè)老師主要的研究方向不同,對(duì)自己的領(lǐng)域研究的比較透徹,但要掌握所有領(lǐng)域知識(shí)是不可能的,而且想要及時(shí)準(zhǔn)確了解到相關(guān)領(lǐng)域最新動(dòng)態(tài)會(huì)力不從心,達(dá)不到想要的效果,所以完全由一個(gè)老師來(lái)講述《材料成形原理》這門(mén)課程可能顯得有些困難,并不能將鑄造、鍛壓及焊接這三個(gè)領(lǐng)域所涉及科學(xué)前沿問(wèn)題清晰闡述給學(xué)生。可以采用分段式模塊化教學(xué)的方法,讓三位分別擅長(zhǎng)鑄造、鍛壓及焊接三個(gè)領(lǐng)域的老師配合起來(lái),將各個(gè)方面的知識(shí)有機(jī)地連接在一起,可以讓學(xué)生更加全面,更加詳細(xì)的學(xué)習(xí)到各領(lǐng)域知識(shí)[3]。
(2)傳統(tǒng)課堂灌輸式教學(xué),學(xué)生很難融入這門(mén)課。他們?cè)谡n堂上的感受是抽象和無(wú)聊的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生們很難在教室里保持長(zhǎng)時(shí)間的注意力,也很難跟上老師的想法來(lái)有效地理解和掌握課程內(nèi)容,更不用說(shuō)獨(dú)立分析和解決他們面臨的理論知識(shí)問(wèn)題了。因此,首先學(xué)生應(yīng)該對(duì)這門(mén)課感興趣,當(dāng)一個(gè)人對(duì)某件事非常感興趣時(shí),他就會(huì)主動(dòng)尋求知識(shí)、研究和實(shí)踐,并在過(guò)程中體驗(yàn)到快樂(lè)。
在教學(xué)過(guò)程中使用播放視頻、互提問(wèn)題等方法整合教學(xué)內(nèi)容、幫助學(xué)生分析和討論關(guān)鍵時(shí)刻和困難,以及對(duì)學(xué)生不理解的問(wèn)題進(jìn)行答疑,可以創(chuàng)造一個(gè)積極的教育環(huán)境,激發(fā)學(xué)生對(duì)教學(xué)的興趣,并促進(jìn)對(duì)課程內(nèi)容的理解。良好的教育必須組織起來(lái),每節(jié)課都有明確的目標(biāo),要求學(xué)生尋找、分析和解決問(wèn)題。指導(dǎo)教育和啟發(fā)式教育可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)教育的興趣、熱情和主動(dòng)性,并鼓舞學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣和對(duì)知識(shí)的渴望。鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)感興趣和探索知識(shí)的最好方法是根據(jù)課程內(nèi)容提出合理的問(wèn)題。還可以讓學(xué)生分組討論,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施,改變傳統(tǒng)課堂灌輸模式教學(xué),這樣不僅能夠活躍課堂氣氛,還可以提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,強(qiáng)化學(xué)生的思維方式[4-5]。
(3)將多媒體設(shè)備與課堂結(jié)合起來(lái),《材料成形原理》中包含的金屬材料的連接成形理論、金屬塑性加工成形原理、塑料成形的理論基礎(chǔ)和粉末《材料成形原理》等理論或原理僅靠語(yǔ)言描述過(guò)于抽象,學(xué)生不易理解。多媒體設(shè)備可以提供圖片,視頻等豐富信息,解決了傳統(tǒng)教學(xué)不直觀的問(wèn)題,將抽象的問(wèn)題變得直觀,把復(fù)雜問(wèn)題變得淺顯易懂,學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和吸收更加容易,從而在課堂上能夠取得良好的教學(xué)效果[6]。
(4)采用反轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法,選取適當(dāng)?shù)恼鹿?jié)交由學(xué)生來(lái)講,老師將學(xué)生分為若干組,將每個(gè)章節(jié)內(nèi)容分配下去或者由學(xué)生自己安排,學(xué)生先自學(xué)內(nèi)容然后進(jìn)行小組討論,針對(duì)自己組所負(fù)責(zé)的內(nèi)容制作ppt并安排一到兩人上臺(tái)匯報(bào),匯報(bào)結(jié)束解答其余人的疑問(wèn),然后由老師隨機(jī)抽人來(lái)回答問(wèn)題,正確則加分并納入期末考核,這樣能更好地激勵(lì)學(xué)生們的參與,活躍課堂氣氛,使學(xué)生能夠更好的融入課堂。問(wèn)題來(lái)源于課前預(yù)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生課后練習(xí)中易出錯(cuò)的知識(shí)點(diǎn),可以鞏固學(xué)生所學(xué)的知識(shí),加深他們的印象,最后由老師總結(jié)和補(bǔ)充。對(duì)于選取的章節(jié)難度需適中,對(duì)于學(xué)生有挑戰(zhàn)但不至于太難,學(xué)生需到圖書(shū)館或網(wǎng)上查詢相關(guān)資料。在這個(gè)過(guò)程中有利于學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解,使其對(duì)知識(shí)的印象更深,能掌握得更好;同時(shí),也可以培養(yǎng)學(xué)生的講學(xué)能力和分析問(wèn)題解決方案的能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。合理有效的讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)過(guò)程中是反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法的一大亮點(diǎn),可以鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考,獨(dú)立解決問(wèn)題的能力,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)這件事上變被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng),這個(gè)方法能夠極有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[7-8],培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的能力,提高他們的科學(xué)讀寫(xiě)能力。雖然“材料形成原理”這門(mén)課是材料成型及控制工程專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課程,比較理論知識(shí)和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,不難發(fā)現(xiàn)其更新緩慢,為了能讓學(xué)生與時(shí)俱進(jìn),不僅僅停留在過(guò)去的書(shū)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主思考能力的重要性不言而喻。
(5)合理利用網(wǎng)絡(luò)資源,如今正是互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的時(shí)代,學(xué)生可以在互聯(lián)網(wǎng)上找到他們需要的任何信息,各種各樣的學(xué)習(xí)材料層出不窮,查詢非常方便。學(xué)生不僅可以通過(guò)傳統(tǒng)課堂中學(xué)習(xí),而且可以合理地使用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)學(xué)習(xí),這已經(jīng)成為一種趨勢(shì),學(xué)生可以很容易地從互聯(lián)網(wǎng)中獲取他們需要的信息。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為大學(xué)生提供了更多的選擇,網(wǎng)絡(luò)上各類教學(xué)資源應(yīng)有盡有,《材料成形原理》教材及相關(guān)內(nèi)容在超星圖書(shū)數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)知網(wǎng)和外國(guó)期刊網(wǎng)等網(wǎng)站上面都可以進(jìn)行查閱。另外還可以借助一些學(xué)習(xí)軟件,例如中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線等,通過(guò)這些軟件學(xué)生可以搜索到很多與《材料成形原理》這門(mén)課程相關(guān)的免費(fèi)課程,如合肥工業(yè)大學(xué)大的國(guó)家凈精品課程“材料成形技術(shù)基礎(chǔ)”、河南科技大學(xué)的“金屬材料成形基礎(chǔ)”及江蘇大學(xué)的“材料成形工藝基礎(chǔ)”等等課程,學(xué)生們可以利用這些線上資源進(jìn)行必要的知識(shí)拓展。
(6)鼓勵(lì)學(xué)生多聽(tīng)講座,了解材料學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)及最新進(jìn)展,讓學(xué)生聽(tīng)完發(fā)表自己的見(jiàn)解與看法,提高學(xué)生對(duì)材料學(xué)科的興趣。通過(guò)建立良好的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力后,將理論可以轉(zhuǎn)化為實(shí)踐,可以鼓勵(lì)學(xué)生積極參與各種創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和競(jìng)賽,使學(xué)生在參與科學(xué)研究的過(guò)程中有學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),從而促進(jìn)創(chuàng)新意識(shí)的形成;同時(shí)積極倡導(dǎo)學(xué)生參與老師科研課題的研究,讓學(xué)生參與到科研工作中,同樣有利于提高他們的創(chuàng)新能力。
創(chuàng)建讓學(xué)生練習(xí)習(xí)題的數(shù)據(jù)庫(kù),考試是為了檢測(cè)學(xué)生對(duì)某方面知識(shí)或技能的掌握程度,同樣也是反饋教學(xué)成果的一個(gè)重要手段。本課程從兩個(gè)重要角度進(jìn)行教學(xué)改革,一是考試的內(nèi)容,二是考試的形式。確保在考試內(nèi)容上包含與專業(yè)詞匯、基本原則、實(shí)踐應(yīng)用和其他問(wèn)題相關(guān)的內(nèi)容出題,學(xué)生可以通過(guò)所建立的習(xí)題庫(kù)練習(xí),達(dá)到鞏固復(fù)習(xí)的作用。學(xué)生可以充分學(xué)習(xí)所獲得的知識(shí),為今后的培訓(xùn)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ),并提高學(xué)生在這一領(lǐng)域從事相關(guān)工作的能力。
現(xiàn)在廣泛使用的考核方式是采用閉卷考試,考核方式過(guò)于單一。閉卷考試較為側(cè)重課本基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)技能的考查,能夠起到檢測(cè)學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)落實(shí)情況的作用并對(duì)其進(jìn)行鞏固,但是體現(xiàn)不出學(xué)生對(duì)于知識(shí)的應(yīng)用以及創(chuàng)新創(chuàng)作能力。因此,我們急需一種能夠考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和創(chuàng)新能力的考核方式,開(kāi)卷考試便能起到這個(gè)作用。開(kāi)卷考試中,學(xué)生能夠自由翻閱書(shū)本資料,因此對(duì)試題的內(nèi)容會(huì)較為嚴(yán)格,將會(huì)有一定難度,一般為原創(chuàng)題,在輔導(dǎo)資料和教科書(shū)上不能找到,這樣一來(lái)能夠促使考生打開(kāi)思維,充分思考。學(xué)生能夠充分發(fā)表自己對(duì)問(wèn)題的見(jiàn)解,展現(xiàn)出自己的能力。結(jié)合開(kāi)卷和閉卷的優(yōu)勢(shì),可以采用二合一的考核方式,閉卷僅有選擇題和填空題,用來(lái)考查學(xué)生對(duì)于教材基礎(chǔ)知識(shí)的理解和鞏固,開(kāi)卷則出應(yīng)用題,考查學(xué)生應(yīng)用知識(shí)去分析解決問(wèn)題和創(chuàng)新能力。采用這種考核方式能更加全面的考查到學(xué)生的各項(xiàng)能力。
另外,還可以加入實(shí)踐環(huán)節(jié)的成績(jī),學(xué)生參與了科研活動(dòng)并做出貢獻(xiàn)可給予成績(jī)加分獎(jiǎng)勵(lì),如有更優(yōu)秀者——能夠在與本課程相關(guān)的期刊上發(fā)表一篇學(xué)術(shù)論文,經(jīng)專業(yè)老師審核通過(guò)后,可以準(zhǔn)許該學(xué)生免試本門(mén)課程。
《材料成形原理》這門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課對(duì)于材料成形及控制工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)具有極重要的意義,既是《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程進(jìn)一步的講解,又為后續(xù)學(xué)習(xí)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》等專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供必要理論基礎(chǔ),在專業(yè)課的學(xué)習(xí)中起到了承上啟下作用。通過(guò)對(duì)《材料成形原理》該課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核體系的改革后,學(xué)生能夠基于專業(yè)知識(shí),從而對(duì)金屬材料設(shè)計(jì)與制備、材料應(yīng)用過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題選擇合適的材料成形手段和方法。本文針對(duì)現(xiàn)存的教學(xué)問(wèn)題,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核體系等多方面進(jìn)行淺顯的探討,為培養(yǎng)出更多擁有實(shí)踐創(chuàng)新能力和獨(dú)立思考能力的高素質(zhì)人才提供了方法。