高職“工程材料與成型工藝”教學方法探討

馮麗琴

[摘 要] 主要介紹“工程材料與成型工藝”課程教學的方法，通過合理地安排教學內(nèi)容，針對不同的成型工藝采用不同的課堂教學方式，盡可能以最生動形象的手段向學生傳授知識。通過具體的案例式教學、質疑式教學、現(xiàn)場教學等方法，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生對知識的理解、接受能力；還可以利用校企合作和產(chǎn)學平臺，讓學生在實踐中鞏固理論基礎知識、鍛煉實際運用能力，進而達到提高學生在工程實踐中的能力。

[關 鍵 詞] 精簡教材；教學方式；觀摩實踐

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）11-0066-02

“工程材料與成型工藝”是高職模具設計及制造專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，在運用型人才的培養(yǎng)過程中具有重要的地位和作用，課程主要內(nèi)容包括：金屬的液態(tài)成型、金屬的塑性成型、金屬的連接成型和非金屬材料的成型等。由于教學內(nèi)容多、涉及面廣、實踐性很強，而教學學時安排比較少，加上學生專業(yè)背景知識比較缺乏，工程意識和實踐能力相對較差，如果授課內(nèi)容不分主次，且課堂上如果還僅采取板書和畫圖為主、掛圖為輔的傳統(tǒng)教學方式，學生是很難抓住重點的，也很難理解材料成型的微觀過程、結構的變化以及機械制造業(yè)恢宏壯觀的生產(chǎn)場面?；谶@些原因，為提高學生對該課程的理解進而提高教學效果，本人對教材內(nèi)容進行了系統(tǒng)的分析和研究，精簡了該課程的授課內(nèi)容并制定了相應的教學手段。經(jīng)過幾年的教學實踐，從學生在課堂上的反應和在車間的實操情況來看，這些教學方法對提高該課程的教學效果是非常有效的，故在此總結成文供大家參考。

一、精簡教學內(nèi)容

工程材料與成型工藝教材的教學內(nèi)容比較多，各種成型方法學時平均，重點不突出，按章教學會導致學生摸不清主次，抓不住重點，什么都學，但什么都學不透。針對這種現(xiàn)象，結合教學大綱，首先需要對教學內(nèi)容進行精簡。

第一，根據(jù)機械工程材料中金屬材料所占比重大（約90%）的情況，重點講授制造業(yè)中運用較多的液態(tài)成型的鑄造、塑性成型的鍛造、沖壓和連接成型中的焊接等最典型的成型工藝。其中，鑄造部分內(nèi)容重點介紹砂型鑄造，鍛造部分重點介紹拔長、鐓粗、沖孔和擴孔等基本工序，沖壓部分重點介紹沖裁工序，焊接部分重點介紹手工電弧焊和氣體保護焊等焊接方式，重點介紹的內(nèi)容務必要讓學生掌握透徹。至于鑄造、鍛造、沖壓、焊接的其他成型方法及非金屬材料的成型工藝只需作簡單介紹。要重點介紹的每種成型方法一定要講透最基礎、最實用的理論知識，通過“對一個麻雀的詳細解剖”，讓學生自己對其他的成型工藝觸類旁通。

第二，精選實例豐富的教學內(nèi)容。針對課程實踐性強、各種成型方法相對獨立的特點，搜集、精選一些實際生產(chǎn)中材料成型工藝的典型案例，貫穿每種成型方法教學的各個知識點，既可以在運用中理解知識重點和消化難點，又可以培養(yǎng)學生的工程實際運用能力。

通過上述對教學內(nèi)容的組織和安排，使這門課程在內(nèi)容上得到整體優(yōu)化，達到既見樹木，又見森林的目的。

二、采取多樣化的課堂教學方式

（一）采用多媒體輔助教學

“材料成型基礎”課程涉及成型方法眾多，實踐性要求高，有很多動態(tài)的內(nèi)容，傳統(tǒng)的實物展示和黑板板書畫圖，學生都不易理解，學校的實習工廠也不可能具備所有的實踐條件，這就需要多媒體輔助教學。

1.動畫模擬成型工藝過程

搜集、精選大量材料成型的視頻、動畫，制作成該課程的多媒體課件。如，砂型鑄造用動畫模擬液態(tài)金屬由澆口杯注入模具澆注系統(tǒng)，通過直澆道和橫澆道、內(nèi)澆道充滿模具整個型腔、冷卻固化到將砂型打掉最后得到成型零件的整個生產(chǎn)過程，視頻內(nèi)容清楚描述了液態(tài)金屬成型的微觀、動態(tài)變化過程，通過動畫還可以模擬由于鑄型的結構工藝和鑄型本身水氣含量而導致的冷隔、澆不足和產(chǎn)生縮松氣孔等缺陷。這樣，原本看不見、摸不著的微觀過程就變得可視化，這就使教學既生動又直觀，感染力又強，把單純的聽覺語言變?yōu)橐暵犕降膭赢嬆M，學生理解就變得輕松，教學難點就得到化解，學習由難變易，降低了學生學習的枯燥感，教學效率自然會提高。

2.錄像演示具體生產(chǎn)過程

互聯(lián)網(wǎng)上有大量機械制造行業(yè)的鑄造成型、鍛造成型和焊接成型的生產(chǎn)實際演示錄像，可以將搜集到的各種工廠生產(chǎn)錄像短片穿插于教學中，通過錄像把無形變?yōu)橛行?、不可見轉變?yōu)榭梢?、無聲轉變?yōu)橛新?，這種教學方式能大大激發(fā)學生的學習興趣，增強學生的感性認識和好奇心。例如塑性成型，觀看汽車前橋的生產(chǎn)過程，可以使學生了解拔長、輥鍛的設備工藝；觀看法蘭等盤狀類零件的生產(chǎn)過程學生可以了解錘上模鍛和自由鍛的鐓粗工序；超塑成形則展示了塑性差、變形抗力大的各種合金在特定的條件下能像橡皮筋一樣伸長到原來的幾倍至幾十倍。這些錄像可以大大拓寬學生的知識面，調動學生學習的興趣。

（二）采用案例式教學方式

收集典型的工程案例，通過這個工程案例，將課堂教學的各個知識點貫穿起來，使學生在具體的情境中獲取知識的同時掌握如何運用于工程實踐中。

圖1所示的法蘭盤零件，通過砂型鑄造的方式得到的法蘭盤零件，需要幾個步驟：（1）確定鑄造工藝方案，這又分為三個步驟來講解清楚，首先要講明鑄件的澆注位置如何選擇，然后如何選擇鑄件的分型面，最后如何設計鑄件的砂芯；（2）鑄件澆冒口系統(tǒng)的設計，這個步驟需要著重講清澆注系統(tǒng)的組成和作用，澆注系統(tǒng)的類型和應用以及冒口和冷鐵的應用；（3）確定鑄造工藝參數(shù)，在這里要詳細介紹鑄件的尺寸公差、鑄件的收縮率、鑄件起模的斜度以及最小鑄出孔及槽和獲取鑄件后進一步機械加工所需要的機械加工余量。這樣的案例教學不但能使學生獲取生動、系統(tǒng)的理論知識，還增強了工程運用能力，激發(fā)了他們的學習興趣，使其產(chǎn)生開拓創(chuàng)新的激情。

（三）采用質疑式教學方式

宋代教育家朱熹說：“學貴有疑，小疑則小進，大疑則大進。疑者覺悟之機也?！睂W起于思，思源于疑，有疑才能激發(fā)強烈的求知欲望，點燃思維的火花。教學中，針對學生認識模糊的原因，提出質疑，激起學生探討理由的學習熱情，引導學生進行多層次、多角度的深思。例如，講授焊接成型時，針對焊接應力和變形對焊縫產(chǎn)生的危害，提出疑問（如圖2）拼接大塊鋼板是否合理，為減小焊接應力和變形，其合理的焊縫布置和焊接次序應該如何？

這種疑問非常貼近生產(chǎn)實際，有些學生認為可以如此焊接，有些學生認為不可以，此時可以引導學生根據(jù)給定焊件的形狀特點進行分析，根據(jù)焊接應力和焊接變形防止和消除的辦法得出焊接順序（如圖3）。實踐告訴我們：這樣的巧設疑問，在疑、答、辯的過程中充分調動了師生互動的內(nèi)在潛力，使學生思維進入最佳活動狀態(tài)，激發(fā)他們的求知欲、創(chuàng)造力，也使前后教學內(nèi)容有機地銜接起來。

（四）采用現(xiàn)場生產(chǎn)式的教學方式

根據(jù)本課程工程實踐性強的特點，可以充分利用學校實習工廠的設備，增加現(xiàn)場教學環(huán)節(jié)。例如焊接，可以帶學生到實習車間，對學生現(xiàn)場演示手工電弧焊，現(xiàn)場講解不同厚度的鋼板焊接時對坡口開設的要求，如果采用不同的接頭方式時焊槍的具體操作等。此外，還可以演示車間具備的氣體保護焊焊接方式。在教師的指導下讓學生現(xiàn)場實際操作，生產(chǎn)一些焊接零件，還可以拿一些不同焊接性能的材料給學生練習焊接，讓他們自己比較焊接性能好的低碳鋼和焊接性能差的高碳鋼以及鋁銅等材料焊后焊縫的質量，以滿足學生的好奇心、成就感，調動學生學習的主動性、積極性。經(jīng)過實踐歷練的學生擁有的是活的能力，而非死的知識，正所謂“授之以魚，不如授之以漁”。

三、充分利用校企合作或產(chǎn)學平臺，帶學生現(xiàn)場觀摩

利用校企合作或產(chǎn)學平臺，讓學生課外到企業(yè)的實際生產(chǎn)現(xiàn)場觀摩，可以鞏固、加深對各種材料成型工藝理論知識的理解。例如，到粉末冶金廠，讓學生現(xiàn)場觀看粉料的配制、制坯以及最后的燒結成型這一系列過程，并指導學生思考一些問題，比如，考慮粉末均勻填充及壓坯密度，考慮脫模的困難以及影響燒結的一些因素以及獲得制件后為提高物理、化學和力學性能的一些后處理手段；到組裝生產(chǎn)摩托車的公司現(xiàn)場觀摩各種焊接成型的方法以及焊接操作時需要注意的安全問題。同時還可以帶學生到大型機械制造廠觀摩材料成型后的熱處理方式。通過這些現(xiàn)場觀摩所獲得的知識除了可以給學生積累實踐經(jīng)驗之外還可以讓他們感受先進生產(chǎn)工藝跟傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的優(yōu)勢對比，激發(fā)他們學習并改革創(chuàng)新的動力。

總之，對實踐性較強的課程，我們都需要根據(jù)教學內(nèi)容研究相應的教學方法以提高學生對課程內(nèi)容的理解，提高學生的理論水平和工程實踐能力，讓學生在校學習也能具備一定的實踐運用能力。

參考文獻：

[1]桑露萍，楊思一.精確砂型鑄造技術[J].中國教育技術裝備，2010（6）.

[2]閆玉堂.砂型鑄造工藝設計中托心（塊）技術的應用[J].鑄造技術，2009（9）：1226.

[3]劉振偉，李湛偉.液態(tài)模鍛技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].金屬材料與冶金工程，2008，36（5）：52-55.