塑性成形力学课程课堂教学探讨

柳美玲 王萍 黄贞益

摘 要：塑性成形力学课程是材料成形及控制专业的专业基础必修课，是一门专业性很强的力学课程。本文根据课堂教学经验，从教学内容和教学方法上开展教学改革，特别是互联网+的平台引入，有效打通课内外。实践表明，理论联系实际，在课堂教学过程中引入与本学科相关的实例，可以激发学生的积极性，使教学效果得到明显提高，而互联网+也使得课堂教学气氛更为融洽。

关键词：塑性成形力学；课堂教学；教学改革；互联网+

基金项目：2018年度安徽省质量工程项目（项目编号：2018zhkt154）。

塑性成形力学课程是材料成形及控制工程专业本科生必修的重点专业基础课程，也是金属塑性成形技术的基础理论[1-3]，我院根据教学体系的安排，将此课程开设在第7学期。其先修课程有大学物理、高等数学、材料力学、机械设计基础等。通过该课程的学习，能够让学生掌握金属塑性成形过程中基本力学知识，并运用相关力学知识去解决一些实际工程问题，为从事金属材料加工与研究打下坚实的基础。同时，塑性成形力学也是后续专业课程学习的桥梁纽带，如冲压磨具设计、模具加工与制造、孔型设计、课程设计等课程。

本人结合本课程的教学和学生学习情况，就金属塑性成形力学的教学内容和教学方法提出一些心得，从教学内容上进行教学改革探讨，以期和从事相关教育教学的各位同仁分享。

1 课堂教学内容探讨

1.1 强调基础，突出重点

我校选用的教材是由冶金工业出版社出版，赵志业主编的《金属塑性变形与轧制理论》，授课内容为本书的10-13章节，该教材是高等院校本科类教学相关专业学生教材，同时也可为从事轧钢专业的工程技术人员作参考。

塑性成形力学主要运用塑性力学的基本理论分析金属塑性成形时的应力应变关系，建立变形程度与外加载荷的定量关系，计算塑性成形所需的变形力。由于该课程理论性较强，力学部分又相对抽象，公式繁多，课堂教学上必须抓住主干，突出重点，才能化繁为简。作为初次接触专业基础课的大三学生，面对大量的抽象的力学概念及公式推导，往往将注意力集中在对复杂力学概念的理解及公式推导的技巧上，而忽略了专业课程的结构，使得不少学生认为塑形成形力学是另一门“数学课”。通过本人和所在教学团队的多年授课实践，发现先用五分钟时间对即将授课内容提干，每章节结束后进行归纳总结具有重要作用。在塑性成形力学的授课过程中，只保留基本力学公式推导，注重讲清公式推导思路，推导过程则不是重点；讲解塑性变形的求解方法时，强调该方法的基本原理、解题步骤等。对有些涉及较多数学及力学知识的内容，只在关键地方作必要提示，便于学生理解。如教学内容的第一部分为应力和应变的关系，其中对3个主应力的求解实际就是解矩阵，这时候可以帮助学生回顾下行列式求解及特征值的定义，然后再告知学生主应力的物理意义，促进对课堂授課内容的消化[4]。

1.2 适当补充内容

塑形成形力学课程是专业基础课，是为专业课服务的，因此可以将授课内容适当补充延伸，拓展一些工程实例。如在讲解屈服条件时，可以以强度校核为实例，并和材料力学中的强度理论相互结合起来，理顺和明白屈服准则与强度之间的联系，使得学生的学习内容得到升华。学生只有彻底搞清楚概念，才能掌握该课程的精髓。再比如讲解弹塑性的本构关系方程时，可以补充一下ANSYS、SUPERFORM等软件的学习，给学生演示利用有限元软件如何正确建立模型，完成力学计算，这也为学生将来的研究生学习做了一些铺垫。

2 课堂教学方法探讨

2.1 多媒体与板书相结合

在教学过程中，充分利用先进的计算机多媒体教学，建立塑性加工过程数值模拟平台，结合板书等多种教学手段讲解基本概念及其应用，由浅入深，启发学生自主思考，激发学生的学习兴趣。

在教学方法上，一方面将讲授法和摆设问题的启发式教学法有机结合起来，并适当指导学生课外自学，改变单一的课堂灌输模式，丰富学生的想象力，活跃课堂气氛。另一方面，将传统的教学与多媒体教学有机结合起来，各取所长，优化教学过程。例如每章节开始，结合图片、视频，对本章节主要内容作生动地介绍，是学生目的明确，科学地提出学习方法，树立良好的学习气氛。再如在讲授“屈服准则”这部分内容时，首先利用Marc有限元模拟软件模拟了材料发生屈服的应力—应变关系，让学生对金属材料发生塑性屈服有一个直观的印象。再回顾“屈服准侧”被提出的历史背景，从而引入屈服的概念。根据屈服准则的定义，设置问题，引导学生思考，鼓励学生自行推导两种屈服准则。最后，对两种屈服准则进行对比分析，并指出使用的条件和局限性。这样便于学生建立一个较清晰的理论脉络。授课过程不仅仅是传授知识的过程，它更重要的是一个培养能力的过程。从这个角度来说，理解一种新理论和新概念的提出过程，往往比只知道理论和概念的内容本身要更为重要。

2.2 启发式教学

大学教育不仅是简单的专业知识灌输，还应该注重培养学生的综合素质和能力。针对塑性成形力学课程特点，在教学中不是要求学生死记公式和条文，而是注重循序渐进，适当引导，是学生既能进行数学推导、计算，又能掌握基本概念、基本原理及其应用，从而培养学生独立分析问题、解决问题的能力。如讲解增量理论时，如果只重数学推导和力学知识，学生必然埋在复杂的公式堆中而茫然不知所措。数学和力学只是一个工具，教学目的应该是要求学生分析应变增量方程的意义。对于金属塑性，则要求学生结合塑性流动规律思考寻求改善金属塑性的途径。启发式教学，要求任课教师要有目的的针对性的提出问题让学生思考，把握好课堂教学节奏，给学生一些知识点理解与衔接的时间。

2.3 “互联网+”教学

由于课程理论性强，学生在有限的课时内难以消化课堂教学中的一些理论[5-6]，而“互联网+”的智能化思维就可以很好的融入到课堂的教学与课后的实践环节。优质的网络学习资源也为该课程的教学方式注入新的血液。如任课教师可利用网络的广泛性和便利性，借助国家级、省级、校级等精品课程资源共享条件和网络平台APP的使用等，除了加强课堂教学的建设与优化，更加注重学生第二课堂即学生线下学习、知识的消化巩固、课外阅读的情况等。使得塑形成形理论的课堂教学不再是简单传统的知识学习的过程，“互联网+”的智能教学模式不仅提升课堂教学的氛围和教师自身的感染力，也是师生共同成长的经历，更让学生在课堂教学中更能感受过程，习得规律，发展智慧，提高了课程的综合影响。例如我校教师引入北京超星尔雅教育科技有限公司的超星学习通软件APP的在线线点名，课程任务的安排、教学视频及图片的传递、习题布置、留言簿等功能，有效打通课内课外，完成知识内化顺应，重点难点提高，任课教师根据学生反馈信息可以对学习针对性指导。现在的学生大都是00后，“互联网+”的教学方法的注入更适合他们对知识的获取渠道，增加师生情感的建立。

2.4 增加习题课课时

本课程的特点是理论抽象，题目抽象。不少学生表示即使课堂认真听讲，课后也认真复习，拿到习题还是会有点无从下手的感觉。因此本人认为，适当增加该课程的习题课时也是很有必要的。每一章节结束后，都需要通过习题让学生自己消化明白解题思路与该章节的重难点。如果是题目不理解，那就需要结合实例使学生理解；如果是解题过程中求解困难，那就需要课堂补充数学知识来解决。

2.5 考试内容和形式

考试是检查学生全面掌握所学内容的一个重要途径，也是改进教学的一个重要手段。因此，考试内容与形式也是本课程教学改革的重要方面。在考试内容上，注重覆盖课程内容的各个主要部分，设计基本概念、基本原理、基本应用等方面，尽量避开复杂的数学计算，而重视知识点的理解与灵活应用。试卷内容注重题型的多样性。在考试形式上，主要采取闭卷考试的形式，辅以签到、习题和答疑、互动留言等作为等平时成绩。其目的是正确引导学生全面掌握所学知识，培养学生积极向上的学习态度，为其他课程打下夯实的基础，并增强对从事本专业相关工作的适应能力。

3 课堂教学实踐改革结果

以生为本，因材施教，本人和所在教研室自2012年起就对该课程的教学进行质量改革，从这几年的积极探索和实际教学经验来看，教改取得了良好的效果。课程结构的优化和教学内容，使学生对课程知识掌握更为牢固，分析问题、解决问题的能力均得到提高。而课堂教学方法的改革，培养了学生独立思考，自主学习的能力，极大的调动了学生的学习兴趣。尤其是“互联网+”的智能教学模式引入，课堂气氛活跃，课堂内容更丰富生动，结合优秀教育资源，满足不同程度学生对课程知识的吸收和掌握。

参考文献

[1]徐秉业，刘信声.应用塑性力学[M].北京：清华大学出版社，1995.

[2]马文亮.塑性力学课程教学及考核模式改革的探索[J].华北水利水电学院学报（社科版），2012（28）：176-178.

[3]林高用，杨立斌，陈明安，等.《弹塑性力学》课程教学的改革与实践[J].湖南医科大学学报（社会科学版），2006（8）：205-207.

[4]罗云，李铁林.材料成型及控制专业人才培养目标和人才培养模式改革初探[J].湖南理工学院学报（自然科学版），2013（1）：93-94.

[5]李洪洋，李建辉.把握实践教学内容及节奏—提高《塑形成形力学基础》课堂教学初探[J].力学与实践，2014（6）：795-797.

[6]汪冰峰，林高用，陈志永，等.材料专业课程SPOC开放式课堂教学方法创新研究—以“金属塑性加工技术”课程为例[J].科教文汇，2017（4）：47-48.