“中国制造2025”背景下材料成形技术基础课程的教学改革

(重庆理工大学 材料科学与工程学院，重庆 400054)

2015年5月，国务院正式印发《中国制造2025》(国发〔2015〕28号)，这是中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。“中国制造2025”制定了制造强国建设3个十年的“三步走”战略，是“中国制造2025”应对新一轮科技革命和产业变革，立足于我国经济发展方式转变的实际需要，围绕着智能转型、创新驱动、强化基础、绿色发展、人才为本等关键环节，以及先进制造、高端装备等重点领域，加快制造业向中高端产品转型升级，提升企业增效，争取到2025年从制造大国迈进制造强国的行列[1-2]。制造业是我国的优势产业，必须要毫不动摇地施行“中国制造2025”计划。

1 课程特点

材料成形工艺过程贯穿着材料成形技术基础课程，该课程引导学生理解和掌握材料成形工艺基础知识和基本原理，培养学生运用专业知识分析解决材料成形技术相关问题的能力。该课程的核心内容包括液态金属成形(铸造)、金属塑性成形(锻造、冲压、轧制和挤压等)、连接成形(焊接和胶接等)、非金属材料成形(塑料成形和橡胶成形等)等领域的工艺理论知识所涉及的面较广。但是，各大高校都存在该课程教学课时少，而且学生的工程实践能力较弱的问题，这使得该课程的教学存在一定的难度[3-4]。

2 与“中国制造2025”的关系

世界制造业在全球金融危机暴发后发生了调整，中国制造业也受到冲击，正经受着严峻的考验。中国制造业存在几大突出问题。一是产能过剩严重。到目前为止，我国24个行业中，有21个行业或多或少都存在产能过剩问题，其中以钢铁业、服装业、纺织业尤为突出。二是自主创新能力不强。核心技术过度依赖国外，大部分高端设施、元器件和关键零部件等只能从外国进口，而国内生产的主要是一些低附加值产品，少量的高新技术也是组装产品。三是产品质量不合格的比例较高。10%的产品不合格率远大于国家标准，这使得质量损失超过2 000亿元/年。四是资源利用率较低。我国通过大量消耗资源和高密集化来发展制造业，不仅导致环境污染，也造成了大量资源浪费。据报道，单位GDP所需的能耗约为国际平均水平的2.6倍。因此，“中国制造2025”有着重要的战略意义。

“中国制造2025”，对机械类和材料类的大学生而言是一次机遇与挑战。中国在积极推动“中国制造2025”这一战略的过程中，其核心领域是“强化制造基础”。产品质量由关键器件、重要基础材料、先进基础工艺及产业技术基础这“四基”的综合水平所决定。“四基”是产品质量进步的基础，我国应高度注重，以产业需求和技术变革为牵引，以专业化为方向，以标准化为基础。材料成形技术的发展与创新对“强化制造基础”起着至关重要的作用。因此，学好材料成形技术基础这门基础课程，对机械类和材料类专业人才的培养，起着重要的基础作用。

3 教学改革

3.1 优化教学内容

以重庆理工大学为例，该校的材料成形技术基础课程选用胡亚民主编的《材料成形技术基础》为教材，该教材的内容包括金属液态成形、金属塑性成形、粉末压制成形、连接成形、非金属成形，以及该校的特色“模具”等知识。本门课程的难点在于材料成形工艺过程设计和零件结构技术特征[1]。该教材内容广、概念多，而在培养方案中制定的理论教学学时数仅为32学时。因此，对内容的讲解只能是有选择性的，例如涉及工艺设计过程的内容，需要花大量的教学时间，而辅助性的内容只能是蜻蜓点水，所以很难达到教学效果。

笔者根据对该门课程多年的教学经验认为，应该优化教学内容，以本科生的教育理念为出发点，扩大学生的知识面，而不应对某一领域特别精，特别专。在美国，本科生被称为“undergraduate”，而只有研究生以上才可以被称为“graduate”。这是因为，美国对本科生的教育理念是本科阶段注重打基础，培养兴趣，在研究生期间去攻读自己感兴趣的方向。

教学内容可以从以下几个方面优化。

1)根据“中国制造2025”的工程实际需要，突破原来课程强调系统完整性和求深求多的观念，精选出真正有实用价值的理论知识和方法，剔除偏深、偏窄和陈旧的知识点。比如，应当省略关于常用铸造合金及其熔炼的知识内容，加强铸件的凝固过程，铸件中缺陷的形成形式及原因等基础内容的讲解。

2)介绍在工业实际生产中更为广泛使用的材料成形工艺。比如，金属材料液态成形，可包括压铸、消失模铸造等特种铸造工艺，而不必强调已经落伍的砂型铸造。

3)扩展材料成形工艺技术方面的知识面。面对“中国制造2025”，材料成形技术的发展与创新是必然的，比如3D打印技术、铸造新技术(包括半固态成形技术、挤压铸造成形技术)、激光加工与电子束加工等新技术。在课堂上应该介绍这些技术的特点以及应用范围，扩大学生的知识面以及提高学生积极性，让学生适应时代的发展。

3.2 采用多样化的课堂教学手段

较高的学习积极性和兴趣，是学生学好课程的先决条件。材料成形技术基础课程是一门专门讲解工艺的课程。学生在日常生活中虽然随处可见由不同材料成形方法制造出来的产品，但想象其工艺生产过程确比较困难。特别是对“中国制造2025”所带动的一系列新型工艺，以及现代制造工艺技术的发展与创新更是难以想象。

因此，应以采用传统的教学手段和先进技术相结合的方式，调动学生的积极性，锻炼其主动思考和自主学习的能力。以重庆理工大学为例，该校多样化课堂教学手段包括以下几个方面。

1)课后让学生自主观看Discovery频道的王牌节目《How it’s made》。该节目包含了大多数制造技术，展示了产品的完整生产工艺流程，并做了详尽的解说，清楚展现了每个设备运转、人员操作的过程，甚至涉及产品的开发过程。这套节目绝对能震撼学生，让学生学习到课本上没有的内容，激起学生对这门课的极大兴趣。在每堂课开始的时候，请学生们谈论他们的感受，介绍他们所理解的这些制造工艺过程，然后让学生在老师讲解的基础上加深对工艺技术的理解，提高学生对该课程的兴趣。另一方面，让学生根据自己所看的、所理解的，将工艺技术讲述出来，将其作为该课程平时成绩考核的一部分。这样，既提高了学生的学习积极性，又人性化地进行了考核。

2)运用PPT软件进行模块化授课。将教材分为5大模块:铸造成形、金属塑性成形、非金属材料成形、连接成形和现代先进成形技术。编辑好相应模块的文字脚本，做好视频和动画的相应链接，形成条理逻辑清晰的演示文稿。

3)利用三维造型，加强图片的立体效果，增加学生的感官认识。比如，利用UG，Autocad和Solidworks对模具和工艺过程进行三维制图，让学生更容易理解内容以增强其学习兴趣，达到良好的教学效果。

4)到工厂实地拍摄工艺生产流程。重庆是我国第四大汽车城和世界摩托车之都，重庆理工大学与长安汽车、建设摩托等企业建立了良好的合作关系。教师可以到企业去进行现场拍摄，获取宝贵的现场教学视频，增强学生学习兴趣与对现场实际生产的认识。

4 应用情况

目前，材料成形技术基础这一课程的改革在重庆理工大学已经开始。课堂上，以《How it’s made》节目为例，提出新型制造工艺，并与学生一起探讨，激起学生广泛的学习兴趣。通过将传统材料成形技术与先进成形技术内容相结合的教学方式，不仅能使学生掌握该课程的基础知识，还能开阔视野，紧跟国际先进制造技术。而三维设计的图片区别于传统二维图片，给学生更容易的思维引导，以便其理解和掌握。此外，重庆理工大学与多个企业建立友好的合作关系，安排学生去企业实习，亲身了解工艺流程和国内目前的制造水平。这一系列的改革，为材料成形技术基础课程的教学做出贡献。

5 结语

对于材料成形技术基础课程教学的一系列探索和改革，为学生的综合能力培养提供了可借鉴的新模式。这一改革的实施，可以有力推动专业课程体系、教学内容以及教学手段和教学方法的不断改革，既有助于学生掌握材料成形课程相关专业知识，又能培养其思维能力和学习的积极性、主动性，从而深化专业课程的学习。材料成形技术基础课程教学的改革，不仅紧跟了“中国制造2025”这一重要战略，而且成为培养学生的综合素质能力，培养社会所需的应用型人才的一大重要举措。

参考文献：

[1] 秦龙.聚焦“中国制造2025 ”[J].国企管理，2017(2):54-57.

[2] 贾易衔，石伟.对“中国制造2025”研究的几点思考[J].现代国企研究，2017(14): 200.

[3] 贺毅强.“材料成形技术基础”课程教学改革探讨[J].淮海工学院学报(人文社会科学版)，2014(12):135-137.

[4] 胡亚民.材料成型技术基础[M].2版.重庆：重庆大学出版社， 2008.