應用型本科高校《材料成型設備》課程的教學改革研究

0 引言

《材料成型設備》是成都工業學院材料成型及控制工程本科的專業選修課程之一，是在學生完成《機械原理》、《機械制圖》、《液壓與傳動》等課程的基礎上，與《塑料模具設計與加工工藝》、《沖壓工藝與模具設計》和《模具制造方法》等專業核心必修課程相配套的專業選修課

。目前國內應用型高校的《材料成型設備》課程主要存在以下問題：①課程涉及內容多，學生需要學習擠出成型、注射成型、沖壓成形、鍛造、鑄造和3D 打印等成型方式中的大部分設備及工作原理，教學內容繁多且各章節的教學內容關系不緊密，缺少內在聯系，不符合應用型本科教學的人才培養目標；②教學方法相對單一，課堂教學以講授為主，只強調理論知識的理解與記憶，缺乏實物或模型同步講解，無法充分激發學生的熱情

；③實驗課程缺乏或課時不足，學生無法將課堂內容和具體生產實踐聯系起來，導致課堂教學效果降低

。綜上所述，針對目前《材料成型設備》課程教學存在的問題，按照應用型人才培養方案的要求，對該課程進行教學改革和探索。

1 以應用型為目標合理調整人才培養方案

成都工業學院材料成型及控制工程專業是四川省“雙一流”重點建設專業，一直以應用型人才培養為目標，已建成四川省首批地方普通本科高校應用型示范專業和四川省首批卓越工程師教育培養計劃專業。因此《材料成型設備》教學內容需要圍繞培養高素質模具專業應用型技術人才這一目標展開，為此重新編寫了《材料成型設備》課程教學大綱與人才培養計劃。

首先，《材料成型設備》的教學內容繁雜，各章節重復內容較多，又是專業選修課，其重視程度不夠，教材創新發展也比較慢。另外，材料成型與控制工程專業的學科方向較多，常見的有模具設計與加工工藝、鑄造與鍛造、增材制造與3D打印技術、焊接加工技術等，因此各高校教學的側重點與專業發展方向都不同，需要教師根據各自學校的優勢和特點，合理地對教材內容進行選擇。本專業選用的教材是化學工業出版社2014年出版的《沖壓與塑壓設備概論》，難度適中并創新地以不同加工成型方式為主線，不同類型的主體設備為中心，全面地介紹了材料設備的基本知識。該教材優勢表現在所涉及的設備類型豐富、知識體系構建合理，有利于教師的課堂教學與學生的自主學習。

其次，《材料成型設備》課程安排在大三下學期，但是《塑料模具設計與加工工藝》和《沖壓工藝與模具設計》這兩門主干課程安排在大三上學期，導致作為這兩門核心課程鋪墊的《材料成型設備》學習反而滯后。所以將《材料成型設備》的授課調整到大二下學期，讓學生學習模具設計課程之前就對材料成型設備有了一定的了解，為后續的專業課學習打下堅實基礎，提升了教學質量。

最后，當應用型本科教育已經從注重傳授知識轉變為注重創新和實踐能力的培養，因此在教學內容上增加了實驗課的比例，比如在第二章壓力機的教學任務完成后，授課教師會帶學生去實驗室或工廠參觀曲柄壓力機和液壓機，讓學生更直觀地了解相關理論知識在生產實踐中的應用。

2 改革教學方法和手段優化教學內容

《材料成型設備》課程的教學目的是通過講授沖壓加工和塑料成型加工中常用設備的工作原理與特點、典型結構與控制系統、設備性能、主要技術參數及其選用方法等，讓學生能夠掌握成型設備的結構和工作原理，又能在生產或工作中發現設備的不足之處并為產品成型工藝分析及方案擬定、模具設計、成型設備的使用等問題上找到初步解決方案?？紤]課堂教學課時有限，對于各類成型設備不可能全面涉及，因此本課程將教學內容集中在沖壓設備、塑料注射成型設備和螺桿擠出設備3個方面。教學的重點在于設備的工作原理、參數特點、性能與適用范圍，在有限的教學課時內突出了專業特點與知識重點，同時保證了學生在未來工作中可以對加工設備做出合理的選擇。

2.1 優化課堂教學內容和強調基礎知識與應用實踐

教學過程中的師生互動是取得良好教學效果的關鍵

。隨著裝備制造技術的發展與進步，《材料成型設備》課程所需講授的成型機械設備的樣式也越來越多，課程的課時數不夠，需在有限的時間內將知識更有效地灌輸于學生。因此，在教學內容與教學方法上主要進行了以下優化與改革。

2.2 與時俱進在教學內容中補充最新材料成型設備的內容

我們既然了解了疼痛產生的原理，是不是該問一問我們為什么會需要它呢？答案其實很簡單，因為疼痛能讓我們生活得更安全，它能警示和保護我們人類以及其他生物。

課程中有關設備的結構和零部件關系的教學內容相對比較復雜，且學生平時接觸和操作設備的機會不多，導致學生學習時理論與實際出現脫節的現象，因此在教學內容中加入實習課與實驗課，通過實踐教學，學生對知識點有了更好的掌握，同時也調動了學習積極性。實驗課程主要集中在注射模和沖模上機安裝兩方面，學生進行模具的安裝、調試全過程，掌握了塑料模和加工設備的結構和參數，使學生可以根據生產目標初步確定加工設備類型與型號。實習課程主要以參觀校外一線企業為主，通過現場講解成型設備的工作方式和產品生產過程，讓學生能更好地對模具行業及其發展有一定認識。通過上述兩方面的實踐教學，在強化學生理論知識的同時，提高了學生掌握和運用知識解決實際問題的能力。

根據不同的教學內容采用啟發式、參與式及探究式3種教學方法并舉的方式，引導學生自主學習，提升實踐創新能力

。以沖壓成形設備的教學為例，在章節的開始采用引導式教學方式激發學生的學習興趣。以學生熟悉的沖壓產品如汽車覆蓋件為切入點，通過啟發式教學讓學生思考產品應該采用何種加工成形技術。在具體設備結構與參數型號選擇上可以采用討論式與探究式相結合的教學方法，讓學生課前預習和查閱資料，以分組討論的形式相互交流學習并與教師的課件教案相互對照。另外，還邀請一線的工程師和模具產業管理者到學校給學生講解相關知識和行業經驗，增強課堂的實踐性與實用性。

2.3 聚焦實踐教學加強學生創新能力培養

教學統計發現,采用方法1的學生出錯率較高,原因一是畫圖粗糙,沒能正確求得兩個特殊位置對應的a的值,二是沒能準確地“運動”觀察、討論兩個圖象的交點情況．方法2由于巧妙“構造”了平行直線系,彌補了以上不足,“看圖說話”較方法1容易許多,準確率較高．

2.4 信息化輔助教學提升課堂效率

課程的考核方法是評定學生成績的重要依據

。《材料成型設備》作為選修課，原來采用的考核方式為考察，表現出其在專業技術課中的地位不足，不能引起學生的重視，因此將考核方式改為考試。另外，傳統模具類課程考試評價方式是期末閉卷考試，強調考察學生“雙基”知識的考核，知識點繁多且考核方式單一。結合本課程的特點，將考核結果分為3 個級別，分別是合格、良好和優秀，以教學過程中課堂成績、實踐成績和期末考試來衡量學生對專業知識的綜合掌握情況。

當前先進成型技術主要聚焦于精密成型、3D打印定制化成型、大件成型加工的細微化處理等方面

。智能制造正朝著精密化、數字化、定制化、集成化的方向發展。對此，在教學內容上增加了材料加工成型領域的最新進展與應用成果，在高分子材料成型工藝與設備方面增加了3D 打印成型技術與設備的內容；在鑄造加工工藝與設備方面增加了特種鑄造方法與設備的介紹，引入半固態金屬成型工藝與設備與成型工藝的科研前沿技術；在鍛造成型設備中補充了精密鍛造成型工藝與設備；在焊接領域增加了等離子弧焊設備與激光焊接工藝等內容。

2.5 形式多樣的課堂教學

（5）地方法規規章與《招投標法》不相符。有些地方和部門制定的招投標法規、規章和規范性文件，明顯與《招投標法》不相符。國家有關部門應高度重視，堅決清理和廢止不合法的地方規章制度，使招投標工作向健康、規范、有序的方向發展。

3 改進考核方法完善教學評價體系

當今材料成型機械設備的發展更新快，類型與式樣千差萬別，如何在有限的課時內盡可能地多講授相關知識很重要。在實際教學中更多地采用PPT等教學方式豐富課堂教學內容，采用仿真動畫或錄像等多媒體形式直觀地演示常見成型設備的工作原理。然而，對于相對抽象和復雜的知識點如注射成型設備的開合模過程、沖壓設備的雙動拉深進程、激光燒結3D 打印設備中模型的建立等知識點，則以仿真模擬軟件為載體，首先通過仿真得到模擬動畫，再在課堂中展示與講解以幫助學生理解相關知識。

課堂成績具體包括平時作業成績和課堂表現，兩項標準占總分的20%，其中平時作業以行業調研報告為主，以學生資料查閱完成行業動態調研后交給教師并評分。實踐成績是指實踐操作技能考核，學生在參觀和操作設備后完成相應的實驗報告，占總分的30%。期末考試成績只占總分的50%，經過上述舉措，弱化了期末考試在教學評價中的地位，建立了科學合理教學考核評價體系，該體系更加關注教學的過程評價與實踐操作，評價過程與課堂改進相輔相成，使教學改革與質量的提高同步進行。

汽輪發電機在運行過程中，發電機轉速為3 000 r/min，風扇葉片與風扇大小環之間承受復雜的交變應力動載荷[1]，因此對風扇強度要求較高。美國西屋、日本三菱等國際大公司的無刷勵磁機離心式風扇均采用焊接方式[2]。我公司設計的70 MW汽輪發電機勵磁機風扇也為焊接結構，其焊接空間狹小，風葉較薄，焊接容易產生變形，加之母材為80 kg級高強鋼B780CF，焊后退火會大大降低材料的沖擊韌性等性能，因此選用合適的焊接方法、材料及工藝顯得尤為重要。

4 加強課程教師隊伍建設與強化教師工程素養培養

在應用型工科課程體系的建設中，師資隊伍建設是課程建設和改革的關鍵。教師是教學的主體，課程教學質量一方面取決于教材選用、教學大綱與人才培養方案的制定、實驗室建設水平等客觀因素，但更取決于授課教師的業務水平和專業素質?！恫牧铣尚驮O備》的授課教師大多數是材料成型與控制工程的專業教師，目前地方性應用型本科高校中材料成型及控制工程專業師資隊伍存在的問題有以下3個方面：①師資隊伍學科配置單一，材料成型及控制工程專業是一個典型的交叉學科，專業的內容與材料科學、機械學、電氣科學存在關聯性，但目前應用型高校中教師大多畢業于金屬材料熱加工類專業，教學隊伍中有多學科交叉背景的教師數量偏少；②專職實驗員數量不足或質量不高，青年教師沒有在一線企業的工作經驗，實踐能力欠缺，導致理論教學與實際應用場景的脫節；③教師工程實踐能力不足，創新能力有待提高

，理論課教師多數存在科研壓力和職稱壓力，因此無法將過多的時間和精力投入實踐教學改革和工程能力培養上，同時其普遍以科研能力見長，缺乏工程實踐能力，導致學?！半p師雙能型”教師匱乏，造成實踐教學是理論教學的附屬環節，二者交互促進、相互支撐的局面無法形成。

因此應用型本科高校教學改革的重要任務是提高教師的工程素養。通過完善教師知識結構可以有效提升材料成型與控制工程專業師資隊伍的工程創新能力。首先，根據專業特點和學科內涵，適當引進具有材料學、控制科學、機械加工學等多學科背景的復合型人才，使學科師資配置模式更加完善。其次，可以通過頂崗培訓和工程實踐相結合的方式，主動引導教師積極參與相關企業單位的生產實踐和技術服務工作中，逐步提升校內專業教師的工程素養和實踐教學能力。另外，可采用“內培外引”的模式適當引進一些具有豐富工作經驗與知識水平的模具行業工程師作為企業教師，利用他們的項目經驗和工程背景提高教師隊伍的工程素養，加強“雙師雙能型”教師隊伍建設，促進教師專業能力發展。最后，學術交流是拓寬視野的快捷途徑，應該加強專業教師之間的學術交流。教師要加強教學研究的培訓，從專業和自身特點出發，形成適合自己的教學風格和教學方案。還可以通過示范教學、相互聽課評課和教研室教研活動等靈活形式，幫助青年教師快速提高實踐教學水平。

馬爾庫塞是法蘭克福學派的主要代表人物，西方馬克思主義的最有影響者之一，他的社會批判理論為人們所熟知。在他青年時期，馬爾庫塞對馬克思的辯證法思想就有深刻的認知，他主要從與黑格爾辯證法的區別來理解馬克思的辯證法思想。

5 結束語

《材料成型設備》課程是材料成型及控制工程專業重要的一門專業課程，課程內容與生產實際聯系十分緊密。在應用型本科高校的轉型和專業的工程認證背景下，為配合國家發展戰略，為國內裝備制造業與模具行業培養和輸送合格的人才，成都工業學院材料成型及控制專業教學團隊開展了《材料成型設備》課程的教學與課程改革。課程的教學改革在提高課堂教學效率、讓學生在全面地學習材料成型設備基礎知識的同時，提升了學生的實踐能力與綜合素質，達到了培養適應現代化建設需要的對多層次工程人才的教學目標。

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