高校课程教学改革探索——以《材料成形原理》为例

＊何秦川

（成都理工大学材料与化学化工学院 四川 610059）

1.引言

《材料成形原理》不仅是材料成型与控制工程专业本科生必修的重点专业基础课程，而且也是许多工程专业的一门基础，如金属材料工程、热加工以及机械等专业，在材料和机械等学科中起承上启下的的作用。本课程共2.5学分，40学时，主要讲授了塑性成形、焊接成形、塑料注射成型及粉末成形过程涉及的基本原理和分析方法，并结合生产实际，详细讲授了提高金属材料成形质量的原理和技术措施，教学目标是授予学生能够基于服役条件和性能要求设计金属材料成形相关的生产或加工工艺与设备的基础能力，培养能够基于专业知识，针对金属材料设计与制备、材料应用过程中的复杂工程问题，选择材料成形合适的研究手段和方法。通过这门课程希望能够为社会、为国家能培养更多具备创造创新能力，独立思考能力的高素质成形人才。然而目前的教学模式主要还是以老师在课堂上讲述为主，并且考核方式单一，一般都是通过闭卷考试和平时成绩按照一定比例得到最终成绩来评价学生的学习情况，这种情况就会导致学生在学习新知识的过程中存在很大的机械性和被动性，十分片面，不能够发掘出学生的创造创新能力，降低了教学质量和材料人才培养的质量，显然不能达到所期望的目标。为了使该课程的教学内容更加丰富，教学质量更高，培养出的优秀成型人才更多，本文以《材料成形原理》课程为例，从教学内容、教学方式及考核体系等方面出发进行浅显的探讨。

2.课程的特点和难点

《材料成形原理》该课程的内容丰富，包括铸造、锻压及焊接三个方向的诸多专业知识，对于学习该专业课的本科生来说是具有难度的。之所以说学习起来有难度，是由该课程本身特点造成的，该课程内容繁杂且抽象。针对该课程特点，结合授课中的具体问题，提出进行针对性思考和改革探索。

从本课程自身的特点出发探讨该课程的主要难点：

（1）课程内容丰富，教学课时较少。该课程共40个学时，但其内容十分丰富，共包含六个章节，而且内容也具有一定难度，该课程的理论知识繁多且抽象。要求学生了解并掌握各种成形原理及规律等不是一项简单的任务，想要达到预期的教学目的也不容易。同时在授课过程中，由于课程内容繁多，而课时不充足，老师会侧重对新成形原理的讲诉，对基础知识回顾力度却不大，从而难以达到课程目标。

（2）该课程内容相互独立又相互联系，学生需要搭建清晰的知识框架。该课程主要有四大板块，金属连接成形原理、塑形成形原理、焊接成形原理、粉末成形原理；这四大板块的内容看似独立，但却又相互联系，因此想要学好该课程，要求学生要对各板块内容的基本知识掌握牢固，并且将各板块之间的内容串联起来，搭建出完善的知识体系，能够灵活运用该课程知识。

（3）课程理论知识与实践结合不紧密。本课程主要讲诉凝固成形、焊接成形、塑形成形、粉末成形和聚合物成形等现代材料成形技术的基本规律和基本原理。学生在结束该课程后只是对内容有个印象以及浅显的理解，无法培养学生运用所掌握的知识设计合适的研究方案和锻炼选取恰当手段的能力。在讲授该课程时不应只注重课程包含的理论知识，还应该对学生进行一定的实践培训，使学生更好的理解理论知识[1]。

3.教学内容改革

目前，成都理工大学材料科学与工程本科专业《材料成形原理》课程采用的教材是由北京机械工业出版社出版，吴树森、柳玉起主编的《材料成形原理》一书。补充教材北京机械工业出版社出版，刘全坤主编的《材料成形基本原理》一书。教学内容共五章，分别包括第一章材料成型概论，主要让学生理解成形的主要方法；第二章金属材料的连接成形理论，本部分主要掌握焊接成形过程中的冶金反应原理和焊接成形缺陷的产生机理及防止措施；第三章金属塑性加工成形原理，本章要求掌握应力与应变理论、塑性与屈服准则及材料本构关系与本构方程；第四章塑料成型的理论基础，该部分主要掌握注射过程及塑料溶体在型腔中的流动规律；第五章粉末《材料成形原理》，该部分主要掌握粉末烧结过程原理与方法[2]。由此可见，《材料成形原理》这门课程内容多且繁杂，要在规定的40个学时内讲完全部内容显得十分仓促，而且学生听讲的效果也不尽人意，所以在内容上要抓住主干，突出重点内容，进一步优化教学内容。一般来说，教材的内容在几年内不会有很大的变化，但是社会在发展，技术在革新，教学的内容应该与时俱进，在授课时应注重教学内容与实践的结合，将材料成形方面的科研成果带入课堂，向学生展示新的成形方法，使他们能够了解目前的发展动态，提高学生的认识。教学内容不应局限于对书本知识的讲解，《材料成形原理》课程理论性较强，课堂上的讲解会让学生感到无比枯燥，导致学习效果不佳，教学过程中一定要注重理论与实践应用相结合，培养学生对知识的应用能力。在实践中培养学生灵活运用知识解决问题，同时起到巩固基础知识的作用，实践还可以培养学生独立思考和创造能力。总体上讲，学生们都比较喜欢实践课，在实践过程中，学生对于知识的掌握会更牢固，由于参与感更强，学生们对学习新知识更容易产生兴趣，最终达到的效果也更好。但是本门课程总共40个学时，时间紧任务重，因此要注意理论课与实践课学时的分配。

4.教学方式改革

（1）《材料成形原理》这门课程内容繁杂，课程内容包括了铸造、锻压及焊接三个大方向，想上好这门课所需要的知识量十分庞大，对老师也是不小的挑战，因为每个老师主要的研究方向不同，对自己的领域研究的比较透彻，但要掌握所有领域知识是不可能的，而且想要及时准确了解到相关领域最新动态会力不从心，达不到想要的效果，所以完全由一个老师来讲述《材料成形原理》这门课程可能显得有些困难，并不能将铸造、锻压及焊接这三个领域所涉及科学前沿问题清晰阐述给学生。可以采用分段式模块化教学的方法，让三位分别擅长铸造、锻压及焊接三个领域的老师配合起来，将各个方面的知识有机地连接在一起，可以让学生更加全面，更加详细的学习到各领域知识[3]。

（2）传统课堂灌输式教学，学生很难融入这门课。他们在课堂上的感受是抽象和无聊的教学内容。学生们很难在教室里保持长时间的注意力，也很难跟上老师的想法来有效地理解和掌握课程内容，更不用说独立分析和解决他们面临的理论知识问题了。因此，首先学生应该对这门课感兴趣，当一个人对某件事非常感兴趣时，他就会主动寻求知识、研究和实践，并在过程中体验到快乐。

在教学过程中使用播放视频、互提问题等方法整合教学内容、帮助学生分析和讨论关键时刻和困难，以及对学生不理解的问题进行答疑，可以创造一个积极的教育环境，激发学生对教学的兴趣，并促进对课程内容的理解。良好的教育必须组织起来，每节课都有明确的目标，要求学生寻找、分析和解决问题。指导教育和启发式教育可以充分调动学生对教育的兴趣、热情和主动性，并鼓舞学生对学习的兴趣和对知识的渴望。鼓励学生对学习感兴趣和探索知识的最好方法是根据课程内容提出合理的问题。还可以让学生分组讨论，设计实验方案并实施，改变传统课堂灌输模式教学，这样不仅能够活跃课堂气氛，还可以提高学生分析问题、解决问题的能力，强化学生的思维方式[4-5]。

（3）将多媒体设备与课堂结合起来，《材料成形原理》中包含的金属材料的连接成形理论、金属塑性加工成形原理、塑料成形的理论基础和粉末《材料成形原理》等理论或原理仅靠语言描述过于抽象，学生不易理解。多媒体设备可以提供图片，视频等丰富信息，解决了传统教学不直观的问题，将抽象的问题变得直观，把复杂问题变得浅显易懂，学生对知识的理解和吸收更加容易，从而在课堂上能够取得良好的教学效果[6]。

（4）采用反转课堂的教学方法，选取适当的章节交由学生来讲，老师将学生分为若干组，将每个章节内容分配下去或者由学生自己安排，学生先自学内容然后进行小组讨论，针对自己组所负责的内容制作ppt并安排一到两人上台汇报，汇报结束解答其余人的疑问，然后由老师随机抽人来回答问题，正确则加分并纳入期末考核，这样能更好地激励学生们的参与，活跃课堂气氛，使学生能够更好的融入课堂。问题来源于课前预习内容和学生课后练习中易出错的知识点，可以巩固学生所学的知识，加深他们的印象，最后由老师总结和补充。对于选取的章节难度需适中，对于学生有挑战但不至于太难，学生需到图书馆或网上查询相关资料。在这个过程中有利于学生对基础知识的理解，使其对知识的印象更深，能掌握得更好；同时，也可以培养学生的讲学能力和分析问题解决方案的能力，提高学生的综合素质。合理有效的让学生参与到课堂教学过程中是反转课堂教学方法的一大亮点，可以锻炼学生独立思考，独立解决问题的能力，让学生在学习知识这件事上变被动变为主动，这个方法能够极有效提升学生的学习兴趣，激起学生的学习积极性[7-8]，培养学生独立学习和独立思考的能力，提高他们的科学读写能力。虽然“材料形成原理”这门课是材料成型及控制工程专业学生的基础课程，比较理论知识和现代工业技术的发展,不难发现其更新缓慢,为了能让学生与时俱进,不仅仅停留在过去的书内容,培养学生独立自主思考能力的重要性不言而喻。

（5）合理利用网络资源，如今正是互联网蓬勃发展的时代，学生可以在互联网上找到他们需要的任何信息，各种各样的学习材料层出不穷，查询非常方便。学生不仅可以通过传统课堂中学习，而且可以合理地使用互联网来学习，这已经成为一种趋势，学生可以很容易地从互联网中获取他们需要的信息。网络平台为大学生提供了更多的选择，网络上各类教学资源应有尽有，《材料成形原理》教材及相关内容在超星图书数据库、中国知网和外国期刊网等网站上面都可以进行查阅。另外还可以借助一些学习软件，例如中国大学MOOC、学堂在线等，通过这些软件学生可以搜索到很多与《材料成形原理》这门课程相关的免费课程，如合肥工业大学大的国家净精品课程“材料成形技术基础”、河南科技大学的“金属材料成形基础”及江苏大学的“材料成形工艺基础”等等课程，学生们可以利用这些线上资源进行必要的知识拓展。

（6）鼓励学生多听讲座，了解材料学科的发展动态及最新进展，让学生听完发表自己的见解与看法，提高学生对材料学科的兴趣。通过建立良好的理论基础和实践能力后，将理论可以转化为实践，可以鼓励学生积极参与各种创新实验和竞赛，使学生在参与科学研究的过程中有学习经验，从而促进创新意识的形成；同时积极倡导学生参与老师科研课题的研究，让学生参与到科研工作中，同样有利于提高他们的创新能力。

5.考核体系改革

创建让学生练习习题的数据库，考试是为了检测学生对某方面知识或技能的掌握程度，同样也是反馈教学成果的一个重要手段。本课程从两个重要角度进行教学改革，一是考试的内容，二是考试的形式。确保在考试内容上包含与专业词汇、基本原则、实践应用和其他问题相关的内容出题，学生可以通过所建立的习题库练习，达到巩固复习的作用。学生可以充分学习所获得的知识，为今后的培训和应用奠定基础，并提高学生在这一领域从事相关工作的能力。

现在广泛使用的考核方式是采用闭卷考试，考核方式过于单一。闭卷考试较为侧重课本基础知识和基础技能的考查，能够起到检测学生对于基础知识落实情况的作用并对其进行巩固，但是体现不出学生对于知识的应用以及创新创作能力。因此，我们急需一种能够考察学生对知识的应用和创新能力的考核方式，开卷考试便能起到这个作用。开卷考试中，学生能够自由翻阅书本资料，因此对试题的内容会较为严格，将会有一定难度，一般为原创题，在辅导资料和教科书上不能找到，这样一来能够促使考生打开思维，充分思考。学生能够充分发表自己对问题的见解，展现出自己的能力。结合开卷和闭卷的优势，可以采用二合一的考核方式，闭卷仅有选择题和填空题，用来考查学生对于教材基础知识的理解和巩固，开卷则出应用题，考查学生应用知识去分析解决问题和创新能力。采用这种考核方式能更加全面的考查到学生的各项能力。

另外，还可以加入实践环节的成绩，学生参与了科研活动并做出贡献可给予成绩加分奖励，如有更优秀者——能够在与本课程相关的期刊上发表一篇学术论文，经专业老师审核通过后，可以准许该学生免试本门课程。

6.结语

《材料成形原理》这门专业基础课对于材料成形及控制工程专业的学生来说具有极重要的意义，既是《材料科学基础》课程进一步的讲解，又为后续学习《冲压工艺与模具设计》等专业课的学习提供必要理论基础，在专业课的学习中起到了承上启下作用。通过对《材料成形原理》该课程进行教学内容、教学方法及考核体系的改革后，学生能够基于专业知识，从而对金属材料设计与制备、材料应用过程中的复杂工程问题选择合适的材料成形手段和方法。本文针对现存的教学问题，从教学内容、教学方式及考核体系等多方面进行浅显的探讨，为培养出更多拥有实践创新能力和独立思考能力的高素质人才提供了方法。