塑性成形工艺及模具设计核心课程建设与教学方法改革探索

来源:用户上传      作者:李灼华　张发廷　郭彦宏　魏福安　温德英

　　摘要：塑性成形工艺及模具设计是材料成型及控制工程专业的核心专业课程，文章从专业发展的现状和课程特点，详细分析该课程建设的必要性，从校企联合编写教材、课堂教学改革、实践课程改革、考试改革等方面，阐述该课程建设的具体措施，为该课程的教学提供了有价值的参考方法。
　　关键词：核心课程建设;课堂教学改革;实践教学改革;考试改革
　　中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）16-0207-02
　　 一、前言
　　青海大学是一所综合型“211”大学，随着学校的不断发展，提出以高水平高素质综合型应用型人才为培养目标。其中工科是青海大学的支柱学科，所以重视本科教育是学校发展的核心目标。塑性成形工艺及模具设计作为材料成型及控制工程专业的必修课，是一门实践性很强的专业课，也是学生毕业后从事相关工作的核心课程之一。因此该课程的建设是提高材料成型及控制工程专业教学质量和培养综合型应用型人才的保障。
　　二、课程现状及改革依据
　　教学内容和教学方法直接反映教学目的和人才培养的目标。塑性成形工艺及模具设计作为材料成型及控制工程专业的核心专业课，内容以金属材料的塑性成形方式—锻造和冲压加工—工艺分析—工艺方案制定—工艺计算—模具设计—总装配—生产应用为主线，系统阐述了金属材料锻压成形的基本原理、基本工艺、模具结构和工程应用四个层次的内容。然而课程内容所涉及的不同的金属材料锻压成形的工艺流程、模具结构设计都存在差异，这样对授课教师要求也极高，需要授课教师具备广博深厚的相关学科知识和实践工程能力。
　　而实际上，由于高校教师大多从高校毕业再到高校工作，教学过程缺乏对学生综合应用能力的培养。又因该课程的特点，仅靠传统的授课方式，学生无法凭空想象出模具结构图以及总装图的关系，并且现有的实践环节无法实现模具设计及工艺分析能力的培养，教材中对于新产品、新工艺知识体系的更新滞后，无法实现人才教育与企业需求的“零距离”对接。
　　因此，加强该课程的建设，进行教材改革，联合企业经验丰富的工程师共同编写适合专业发展的实用型教材，积极开展课堂教学改革，引入生产实例、生产视频教学，加强实践教学，提高学生的综合应用能力，从而推进本专业教学质量的提高，才能与青海大学综合型应用型人才培养目标相契合。
　　三、课程建设与教学改革措施
　　1.教材建设。现有教材内容经典，但是更新缓慢，学校培养的人才无法满足企业的需求。所以应该积极推进应用型教材建设，紧密联系企业生产实际和先进加工技术，与企业经验丰富的高级工程师联合，共同编写实用性教材。
　　2.课堂教学改革。教学方法改革的目的就是形成“以学生主动学习为主，以教师引导和指导为辅”的氛围，激发学生的学习兴趣和热情。课堂教学中普遍采用的讲授法、演示法、对话法，对于塑性成形工艺及模具设计课程的讲授来说远远不够，尤其是对于模具结构与生产加工流程知识的理解效果明显不足。因为该课程内容繁多，涉及金属材料冲压、锻造加工的加工原理、成形工艺分析、模具结构设计以及压力机设备选型等知识，是综合性很強的实践类专业课程。
　　因此，在课堂理论讲解时，教师应将抽象的概念尽可能地形象化，并结合工程实践的经验，将企业生产经典工艺过程录制成视频，在课堂展开横向联系。通过企业生产加工过程的视频录像学习，学生可以快速清晰地全面了解塑性成形加工流程以及模具装配关系。其次，充分借助模具实体模型和模型动画素材，强化学生对模具结构的深刻理解和认识，教学效果明显改善。
　　最后，通过教师横向科研课题的平台，以企业典型生产应用为载体，开展以实例项目为导向的教学模式。在课堂上以企业汽车曲轴的生产实际为案例，如以“典型曲轴的锻造加工成形工艺”为主题，将学习过程转化为“企业现场情景的再现”，实现“将理论知识转化为专业技能”的学习目标。
　　将工程中的典型案例引入教学内容，并借助教师的引导、学生的动手实践和课堂讨论，使学生掌握塑性成形加工工艺过程和基本方法，提高学生对抽象的工业生产过程以及工艺设计的理解和认识，夯实了学生综合设计的能力。
　　3.实践教学改革。本课程是一门实践性很强的核心专业课程，学生缺乏实际生产经验与感性认识，尤其是对金属材料塑性加工工艺流程和模具结构缺乏一定的认识，因此配合实验和综合设计型环节的锻炼很有必要。
　　在课堂讲解冲裁工艺时，学生可以理解冲裁工艺的理论知识，但对于加工工艺流程及模具结构设计的真实结构缺乏实践认知，如对常见的自动送料、压力机的运行原理、零件的冲裁成形过程是无法靠想象理解的。因此采用课堂与实验相结合的方式，课堂讲解后及时带学生进入实验室，现场通过冲压设备机观看冲裁加工流程，包括自动送料控制机构，冲裁凸、凹模结构形式、装配关系以及压力机在冲裁过程中的配合方式，出件方式、废料排出方式以及产品最终形状。学生经历了这样的实验课程，才会对理论知识有更深刻的理解和足够的认识。
　　另外，增加实验操作环节，实验课上学生可以自己动手拆装塑性成形模具装配结构，进一步认识和了解冲裁模具结构和装配原理，加深对冲裁工艺及模具设计原理的理解。
　　同时，学生还应进入企业生产一线参观学习，从而对整个塑性加工流程有亲身体验和现场认识，这些方法都可以培养学生的实际操作能力，增强学生的直观认识，将枯燥的课堂讲解和生动轻松的实验教学有机结合起来。
　　最后，教师通过综合设计型实验进行综合训练，引入企业生产案例，讲解设计原理，学生结合实践知识和课堂所学，动手完成实际锻压生产实例的设计分析，最后完成一个实际零件的锻压工艺分析及模具设计全过程，这样将理论与实践真正地结合到一起，对所学课程有良好的应用和实践操作能力。 　　四、考核方式改革
　　考核重在考察学习过程和教学效果。所以为了让学生真正地理解和掌握所学知识，完善原来单一的期末统一试卷考核方式，采取期中考试、综合设计、实验环节相结合的考核方式，分别设置一定分数比例，记入期末总成绩。加强过程考核，减少简单原理及问答题目，设置综合作业题目。每一章节选择几种典型的零件，让学生自主研究如何运用所学知识对所选零件进行工艺分析、制定合理的加工工艺方案、工艺计算，最终设计出合理的模具结构，以作业形式呈现出来。
　　学期末采用考试的方式考查学生对塑性成形工艺及基本原理的理论掌握情况。各部分考核方式成绩分配可各自设置为60%/20%/20%，使学生重视平时课堂的表现以及作业的完成情况，同时又能通过实际的操作进一步熟悉模具结构和塑性成形工艺方法，全面提高学生的综合应用能力。
　　五、结论
　　塑性成形工艺及模具设计课程的特点：内容多、原理多、模具结构图复杂、工艺分析及模具总装配图复杂。在实际教学过程中，由于包含金属材料多种塑性成形方式，知识点多、工艺复杂、概念多，含有大量模具结构图和总装配图，对学生来说突然接触到比单个机械零件更复杂的模具总装配结构图时，学习难度自然增大。
　　所以从该课程的特点和知识体系出发，从以下几个方面进行了课程建设和教学方法的探索。
　　第一，对教材进行改革，推进实用型教材的编写。
　　第二，教学方法灵活丰富，以学生主动学习为主，教师引导为辅，加强实践教学环节，灵活运用塑性加工生产现场视频录像，实验现场教学，综合设计训练，强化教学方式，丰富教学内容，提高教学质量。
　　第三，完善考核方式，注重过程教学和学习效果，采取过程考核和结果考核相结合的评价方式，加大平时成绩的比例，有利于夯实学生的专业能力。
　　参考文献：
　　[1]赵云霞，白佳海，周燕.《材料科学基础》课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2017，（39）：112-113.
　　[2]雷志刚，代成娜.《特殊蒸馏与液液萃取》课程建设、教学方法改革实践与探索[J].教育教学论坛，2018，（27）：146-148.
　　Exploration on the Construction of Core Course of Plastic Forming Processing and Mold Design and Reform of Teaching Methods
　　LI Zhuo-hua，ZHANG Fa-ting，GUO Yan-hong，WEI Fu-an，WEN De-ying
　　（The Mechanical Department of Qinghai University，Xining，Qinghai 810016，China）
　　Abstract：Plastic forming processing and mold design is the core processing course for the major of material forming and control engineering.this paper analyzes the necessity of course construction in details from the current situation of discipline development and the characteristics of the course，and elaborates the concrete measures of the course construction from the aspects of school-enterprise joint compilation of textbooks，classroom teaching reform，practice teaching reform，examination reform，etc.It provides valuable reference methods for the teaching of this course.
　　Key words：construction of core course;classroom teaching reform;practice teaching reform;examination reform
　　收稿日期：2019-07-11
　　課题项目：青海大学课程建设项目：ZY17013
　　作者简介：李灼华（1981-），女（汉族），甘肃西和人，硕士研究生，副教授，研究方向：材料加工工程。
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