材料加工先進技術翻轉課堂建設成效初探

陳澤中

摘要：“材料加工先進技術”是上海理工大學面向材料科學與工程、材料工程等碩士研究生專業開設的一門翻轉課堂建設課程。課程重點介紹國內外近十年來材料加工先進技術的最新科研進展、發展趨勢和企業實際應用，突出關注材料特性、加工原理與先進工藝技術相結合所帶來的創新及技術進步。課程包括金屬成形、塑料成型、復合材料成型、快速原型（三維打印）及微納加工等五大部分內容。課程創作了全套翻轉課堂教學視頻，編寫了配套的案例教材，制作了全套的教學課件，建設了完整的教學網站。形成了課堂教學、課堂討論、課后翻轉課堂自學、案例實踐操作等完整的翻轉課程教學體系，獲得了良好的教學效果，使學生系統掌握材料加工先進技術領域的專門知識，培養學生研究開發和綜合應用材料加工先進技術的初步能力。

關鍵詞：材料加工；先進技術；翻轉課堂

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）49-0196-02

材料加工先進技術廣泛應用于國民經濟建設和國防建設的各個領域，在一定程度上，它反映了一個國家的先進制造業水平。“材料加工先進技術”是上海理工大學材料科學與工程學院開設的一門面向材料科學與工程學碩和材料工程專碩的綜合性、應用性較強的專業學位課程。課程主要內容包括：緒論；金屬成形先進技術；塑料成型先進技術；復合材料成型先進技術；快速原型（三維打印）先進技術；微納加工先進技術等。

在上海理工大學研究生院的立項支持下，課程啟動了翻轉課堂建設。課程結合課堂教學和案例實踐，重點介紹國內外近十年來材料加工先進技術的最新科研進展、發展趨勢及企業應用，突出關注材料特性、加工原理與先進工藝技術相結合所帶來的創新及其相關的技術進步。翻轉課堂的教學目標是：通過課堂講授、課堂討論、課后閱讀本領域前沿技術文獻、分析模擬實際案例等教學方法，使學生系統掌握材料加工先進技術領域的專門知識，培養學生研究開發和綜合應用材料加工先進技術的初步能力。

一、翻轉課堂建設目標

翻轉課堂的建設目標如下。

1.創作錄制“材料加工先進技術”翻轉課堂教學視頻。

2.編寫“材料加工先進技術”配套講義。

3.編寫“材料加工先進技術”課件。

4.建設“材料加工先進技術”課程網站。

通過上述措施，將“材料加工先進技術”課程建設成為上海理工大學“材料科學與工程”“材料工程”等研究生專業的翻轉課堂學位課程。課程以結合企業實際的具體案例引領翻轉課堂教學，引導研究生深入掌握當前材料加工領域，特別是汽車先進制造領域最有代表性的材料加工前沿技術和CAD/CAE/CAM實踐創新技能，成長為材料加工領域“工程型、創新性、國際化”的卓越專門人才，為上海及長三角地區經濟社會發展服務。

二、翻轉課堂建設措施

項目立項以來，經過近兩年時間的建設，采取了如下建設措施，全面完成了全部翻轉課堂建設內容。

（一）創作了“材料加工先進技術”翻轉課堂教學視頻

創作了課程全部教學內容即5部分共12章36學時的整套翻轉課堂教學視頻，共約5G存儲容量，分別為AVI、FLV、MP4格式，分辨率為1920*1080。全部視頻內容如下。

第一部分：金屬成形先進技術，包括超塑性成形、粉末鍛造、液態模鍛、金屬注射成形等。第二部分：塑料成型先進技術，包括緒論、氣體輔助注射成型、熱流道注射成型、塑料精密注射成型等。第三部分：復合材料成型先進技術。第四部分：快速原型先進技術。第五部分：微納加工先進技術。

（二）編寫了“材料加工先進技術”配套講義

編寫了基于實際企業案例的配套講義“材料成型及控制工程創新實踐”，共約10余個零件的先進材料加工CAD/CAE/CAM設計、分析、優化過程，指導學生掌握典型材料加工CAD/CAE/CAM的實踐技能。講義在學校、學院相關教研項目的經費支持下，已與機械工業出版社簽署了正式出版合同，于2017年正式出版。

（三）制作了“材料加工先進技術”全套5部分21章課件

制作了課程的全部教學內容即5部分12章的全部PPT多媒體教學課件，并在2015—2016學年和2016—2017學年使用，教學效果優良。除了上述12章正式教學內容之外，還制作了供學生課外閱讀、討論和試講的9章增補內容。第一部分：金屬成形先進技術，包括擺動碾壓、高能率成形、液壓成形、多點成形和橡膠模成形。第二部分：塑料成型先進技術，包括多組分材料成型、微孔塑料成型、反應注射成型、其他先進塑料注射成型、塑料先進吹塑成型。

三、課程網站建設

在上海理工大學課程中心平臺上建設了“材料加工先進技術”課程網站，網站主要包括以下內容。

1.課程簡介：包含課程的專業定位、培養目標、行業應用等。

2.教學大綱：包含課程的教學目標、教學內容、學時分配、教學用書、參考文獻等。

3.教學日歷：包含課程每一章節的教學起止周、節次、學時數等。

4.教學課件：包含課程正式教學所用的5大部分共12章課件。

5.補充課件：包括供學生自學、討論和試講的2大部分共9章課件。

6.翻轉課堂：包含課程正式教學所用的5大部分共12章教學視頻。

7.教學資料：包含課程各章的相關案例、技術介紹視頻等。

8.互動欄目：包含作業、答疑、論壇、網絡考試等。

目前，該網站面向校內師生開放，點擊率已高達數千次。學生課后作業、翻轉課堂教學等環節均在網站上完成，收到了非常好的教學互動效果。

四、課程建設成效

通過項目建設，《材料加工先進技術》課程已成為一門擁有全套翻轉課堂教學視頻、教學案例、教學課件、教學網站的研究生學位課程。課程教學效果受到歷屆研究生的肯定，選課人數和規模從初始的30多人猛增到70多人，專業涵蓋材料科學與工程、材料工程、機械工程、動力工程等。學生紛紛表示，通過課程學習，初步掌握了金屬成形、塑料成型、復合材料成型、三維打印、微納成形加工的基本原理和前沿技術，特別是通過十余個對應CAD/CAE/CAM教學案例的實踐操作，比較熟練地掌握了相應軟件的使用技巧和操作技能，為未來進入相關先進制造領域從事專業工作打下了較為牢固的基礎。

五、結語

經過近兩年的項目建設，“材料加工先進技術”翻轉課堂建設項目已經圓滿完成所有建設目標，實現了課程教學目標，教學質量達到優秀水平。下一步要緊密跟隨技術的不斷進步，引進企業實踐領域的專家經驗，進一步優化課程的翻轉課堂教學視頻和課件，更新教學案例，不斷提高教學質量和課程建設水平。