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[摘要]专业理论课程是为后续专业课程打基础的重要课程。课程内容广泛,通常需要扎实的数学物理基础。教学过程中需要通过分析成教学生学习特点,在课程改革实践中合理选择和灵活运用各种教学方法,优化教学过程,强化教学手段。本文以《金属塑性成形原理》课程为例,探讨如何充分调动学生学习专业理论课程的积极性、主动性和创造性。通过课程改革与实践,使学生能够将金属塑性成形原理与工作中的实际技术问题结合起来,分析、解释工作实际问题,提高课程教学效果。
[关键词]成人教育 专业理论课程 教学改革实践
教育事业发展到“终身教育”的高度后,成人教育成为整个国民教育的一个重要组成部分,成人教育在满足人们追求自身素质提高和知识技能训练的同时,也作为在业余时间进行的一种补充式学历教育。它与普通高校教育有着许多共同点,在专业课程设置和课程体系结构上大都参照普通高等教育方法实施,任课教师大都来源于普通高校,有利于教学工作的顺利开展。但是,由于成教学生与普通高校学生在学习时间、学习目的、学习方法和学习基础上具有显著不同,因此也决定了在专业课程学习阶段,成人教育教学过程的实施方法区别于普通高校专业课程学习,在教学内容、组织形式、教学手段上具有其特殊性。本文着重以《金属塑性成形原理》课程为例,分析专业理论课程的特点与教学实践。
一、专业理论课程的特点
专业理论课程是为后续专业课程打基础的重要课程。在我国凡开设金属材料成型及控制工程专业以及模具设计与制造专业的大学均开设《金属塑性成形原理》或相应的课程。
专业理论课程通常内容广泛,课程应用面较宽。以《金属塑性成形原理》课程为例,主要包括金属塑性成形的特点及分类;金属冷态下的塑性变形;金属热态下的塑性变形;金属的超塑性变形;金属在塑性加工过程中的塑性行为。应力分析;应变分析;屈服准则;金属塑性成形中摩擦的特点;塑性成形中摩擦的机理;塑性成形中的润滑。主应力法的基本原理;主应力法在塑性成形中的应用。滑移线与滑移线场的基本概念;滑移线场理论在塑性成形中的应用等。要求学生通过《金属塑性成形原理》课程的学习,能够运用金属塑性成形理论对金属塑性成形实际工艺过程进行分析,进一步能解释(解决)金属塑性成形实际工艺问题。
专业理论课程通常数学和力学推导较多,需要厚实的数学和物理基础,要求学生具有将实际生产实践的应用问题转化为简单的数学物理模型的能力,课程学习有一定难度。如《金属塑性成形原理》课程中的应力分析;应变分析;屈服准则等塑性力学内容与高等数学有着紧密的联系,需要用相当多的数学理论来推导得到结论,学生对这些理论的理解及掌握有较大的困难,这个问题一直是《金属塑性成形原理》课程教学中的难点。
二、成教学生学习专业理论课程的特点
成人高等教育的对象(学生)是在职的公司、企业职工、职业学校教师等要求提高专业知识的各类人员。正常工作日都有各自的工作,利用晚上或周六、周日来校学习,一般一次上课四学时。平时复习及完成习题的时间较少。他们一般有着较丰富的实际工作经验,但基础知识特别是高等数学基础知识较为薄弱。
我校继续教育学院模具设计与制造专业的学生50%以上从事与模具(冲压模具、塑料模具、压铸模具)设计、制造、成形有密切联系的生产一线,30%以上从事机械设计、制造相关的工作。对金属的塑性成形有一定的了解和经验。《金属塑性成形原理》课程内容与生产实践息息相关,因此在《金属塑性成形原理》课程学习上带有强烈的解决实际问题的愿望,学习动力足。成教学生专业基础优于普通高校学生,因此课程内容理解力强。但是,学生工作繁忙,加班及出公差现象较多,造成缺课现象严重。这些特点都对传统的专业理论基础课程教学方法提出了挑战,是课程改革必须考虑的因素。
三、《金属塑性成形原理》课程的改革方法
1.改革教学内容,使之更适合成人教育的知识体系结构。
针对成人教育的特点,《金属塑性成形原理》课程的理论教学内容将更注重学生的实际工作与教学内容的联系;注重发挥学生具有丰富实践经验的长处,尝试让学生参与教学,就某一专题由学生为主展开讨论,加强学生间交流。
2.建设习题库和试题库。由于主要采用主观性答题方式,专业课程的题库建设具有相当难度。根据我校的办学目标和学生的实际情况,在应用型人才规划教材《金属塑性成形原理》作为教学主要用书的基础上,精心挑选内容详细、理论与实际结合较好的教材作为主要参考书,从各类教材和习题集精选出一定量的习题供学生练习,重点编写多套难度适中、类型较多和信息量较大的综合练习题,使学生普遍达到对本课程内容能做到融会贯通的效果。
3.改进教学手段,提高教学质量。在教学方法上,由于该类课程实践性较强,且成人学生的工作实践情况直接影响该课程教学效果,因此教学方法的改进与教学手段的提高颇为重要。课堂教学采用传统教学方法和多媒体课件相结合的方式进行,着重讲述基本概念、基本工艺原理、基本设计原则,课堂中组织适当讨论、课后要求完成适量的思考题和练习题,通过课堂教学应让学生熟练掌握这些基本理论。建立《金属塑性成形原理》课程网络教学系统,借助于现代教学手段,最大限度地使学生共享教学资源,将教学资源上网,实现师生互动。满足学生自学要求,提高教学效率和办学效益。
4.完善考核制度。在考核方式上,可采用撰写调研报告、完成实践项目、布置大型作业等多种方式,从多个方面进行考核,从而更全面的测评出学生的水平。
四、专业理论课程教学改革实践案例
在《金属塑性成形原理》课程教学中,理论知识实际应用方法的教学内容篇幅较大,内容较多。在专业工作中理论知识实际应用的方法必须切实掌握、灵活应用。能否根据工作实际在多种可行的方法中选择最佳的方式方法是反映学生专业知识综合应用能力的一个重要方面。由于多数学生具有丰富的模具设计与制造实际工作经验,教学中,教师与学生互动,鼓励学生把实际工作中遇到的问题提出来讨论、分析。
在讲解塑性成形问题时,一位从事汽车零件冲压模具生产的学生提出了一个问题。他们公司选用Cr12作为冲压力较大的冲压模凸模、凹模材料,模具的工作寿命波动很大,正常的可达到5万模次,少的不到1万模次,工作寿命相差五倍以上。教师结合《金属塑性成形原理》分析产生这种情况的原因。
Cr12钢主要元素为C和Cr,含C量为1.45%~2.3%,含Cr量为12%,属高碳高铬莱氏体钢。具有较高的淬透性、淬硬性、强韧性、耐磨性和淬火体积变形小等特点,是当前冲压模具大量选用的模具材料。钢材市场上采购的Cr12模具钢一般有圆钢、方钢等轧材。铸态的共晶碳化物呈树枝状分布于钢的基体中,偏析严重。虽经开坯轧制使碳化物有一定程度的破碎,但碳化物沿轧制方向呈带状、网状、块状、堆积状分布,偏析程度随钢材直径增大而增大。碳化物呈粗大不均匀分布时为脆性相,只有当碳化物呈细小的球状、均匀、弥散分布于钢基体才能成为强化相。如果将轧材直接用于模具制造,制成的冲压模凸模、凹模强韧性、耐磨性不高,模具就会出现早期磨损、崩刃和疲劳脆裂等严重失效现象,模具使用寿命低,造成极大的浪费。因此轧材必须进行锻造(在高温、压力作用下塑性变形),使轧制坯料中的气孔和疏松得以压实,发裂得到焊合,组织更加致密,破碎共晶碳化物(碳化物≤3级,细小均匀分布于钢基体),形成合理的纤维组织走向,力学性能明显提高,达到优质锻坯技术条件。经过锻造(塑性成形)的模具坯料(模块)制造成模具成形零件(冲压模凸模、凹模),经过热处理,才能具有良好的强韧性、耐磨性及抗疲劳性,才能明显的提高模具使用寿命。
经过讨论、分析,同学们理解了模具的使用寿命是与模具的组织密切相关的。轧制坯料制成的模具使用寿命低,虽经过锻造(塑性成形)但没能达到锻造要求的锻造坯料制成的模具使用寿命也不高,只有达到优质锻坯技术条件的模具坯料(模块)制造成的模具才具有理想的工作寿命。
四、课程改革与实践小结
通过课程改革与实践,学生能够将金属塑性成形原理与工作中的实际技术问题结合起来,分析、解释工作实际问题。充分调动了学生学习《金属塑性成形原理》的积极性、主动性和创造性。上课出勤率提高了,课堂上或课后有学生提问题与教师展开讨论了。虽然课程难度比较大,但通过课程理论与工作实际相结合,应用多媒体技术提高课堂教学效果和丰富课外学习内容,使课程教学效果得到了提高。
上海市重点学科建设资助项目,项目编号:J51402
[参考文献]
[1]上海市人民政府.上海教育事业发展“十一五”规划纲要. 2007
[2]李尧.金属塑性成形原理. 机械工业出版社. 2005
(作者单位:上海工程技术大学材料工程学院 上海)
[关键词]成人教育 专业理论课程 教学改革实践
教育事业发展到“终身教育”的高度后,成人教育成为整个国民教育的一个重要组成部分,成人教育在满足人们追求自身素质提高和知识技能训练的同时,也作为在业余时间进行的一种补充式学历教育。它与普通高校教育有着许多共同点,在专业课程设置和课程体系结构上大都参照普通高等教育方法实施,任课教师大都来源于普通高校,有利于教学工作的顺利开展。但是,由于成教学生与普通高校学生在学习时间、学习目的、学习方法和学习基础上具有显著不同,因此也决定了在专业课程学习阶段,成人教育教学过程的实施方法区别于普通高校专业课程学习,在教学内容、组织形式、教学手段上具有其特殊性。本文着重以《金属塑性成形原理》课程为例,分析专业理论课程的特点与教学实践。
一、专业理论课程的特点
专业理论课程是为后续专业课程打基础的重要课程。在我国凡开设金属材料成型及控制工程专业以及模具设计与制造专业的大学均开设《金属塑性成形原理》或相应的课程。
专业理论课程通常内容广泛,课程应用面较宽。以《金属塑性成形原理》课程为例,主要包括金属塑性成形的特点及分类;金属冷态下的塑性变形;金属热态下的塑性变形;金属的超塑性变形;金属在塑性加工过程中的塑性行为。应力分析;应变分析;屈服准则;金属塑性成形中摩擦的特点;塑性成形中摩擦的机理;塑性成形中的润滑。主应力法的基本原理;主应力法在塑性成形中的应用。滑移线与滑移线场的基本概念;滑移线场理论在塑性成形中的应用等。要求学生通过《金属塑性成形原理》课程的学习,能够运用金属塑性成形理论对金属塑性成形实际工艺过程进行分析,进一步能解释(解决)金属塑性成形实际工艺问题。
专业理论课程通常数学和力学推导较多,需要厚实的数学和物理基础,要求学生具有将实际生产实践的应用问题转化为简单的数学物理模型的能力,课程学习有一定难度。如《金属塑性成形原理》课程中的应力分析;应变分析;屈服准则等塑性力学内容与高等数学有着紧密的联系,需要用相当多的数学理论来推导得到结论,学生对这些理论的理解及掌握有较大的困难,这个问题一直是《金属塑性成形原理》课程教学中的难点。
二、成教学生学习专业理论课程的特点
成人高等教育的对象(学生)是在职的公司、企业职工、职业学校教师等要求提高专业知识的各类人员。正常工作日都有各自的工作,利用晚上或周六、周日来校学习,一般一次上课四学时。平时复习及完成习题的时间较少。他们一般有着较丰富的实际工作经验,但基础知识特别是高等数学基础知识较为薄弱。
我校继续教育学院模具设计与制造专业的学生50%以上从事与模具(冲压模具、塑料模具、压铸模具)设计、制造、成形有密切联系的生产一线,30%以上从事机械设计、制造相关的工作。对金属的塑性成形有一定的了解和经验。《金属塑性成形原理》课程内容与生产实践息息相关,因此在《金属塑性成形原理》课程学习上带有强烈的解决实际问题的愿望,学习动力足。成教学生专业基础优于普通高校学生,因此课程内容理解力强。但是,学生工作繁忙,加班及出公差现象较多,造成缺课现象严重。这些特点都对传统的专业理论基础课程教学方法提出了挑战,是课程改革必须考虑的因素。
三、《金属塑性成形原理》课程的改革方法
1.改革教学内容,使之更适合成人教育的知识体系结构。
针对成人教育的特点,《金属塑性成形原理》课程的理论教学内容将更注重学生的实际工作与教学内容的联系;注重发挥学生具有丰富实践经验的长处,尝试让学生参与教学,就某一专题由学生为主展开讨论,加强学生间交流。
2.建设习题库和试题库。由于主要采用主观性答题方式,专业课程的题库建设具有相当难度。根据我校的办学目标和学生的实际情况,在应用型人才规划教材《金属塑性成形原理》作为教学主要用书的基础上,精心挑选内容详细、理论与实际结合较好的教材作为主要参考书,从各类教材和习题集精选出一定量的习题供学生练习,重点编写多套难度适中、类型较多和信息量较大的综合练习题,使学生普遍达到对本课程内容能做到融会贯通的效果。
3.改进教学手段,提高教学质量。在教学方法上,由于该类课程实践性较强,且成人学生的工作实践情况直接影响该课程教学效果,因此教学方法的改进与教学手段的提高颇为重要。课堂教学采用传统教学方法和多媒体课件相结合的方式进行,着重讲述基本概念、基本工艺原理、基本设计原则,课堂中组织适当讨论、课后要求完成适量的思考题和练习题,通过课堂教学应让学生熟练掌握这些基本理论。建立《金属塑性成形原理》课程网络教学系统,借助于现代教学手段,最大限度地使学生共享教学资源,将教学资源上网,实现师生互动。满足学生自学要求,提高教学效率和办学效益。
4.完善考核制度。在考核方式上,可采用撰写调研报告、完成实践项目、布置大型作业等多种方式,从多个方面进行考核,从而更全面的测评出学生的水平。
四、专业理论课程教学改革实践案例
在《金属塑性成形原理》课程教学中,理论知识实际应用方法的教学内容篇幅较大,内容较多。在专业工作中理论知识实际应用的方法必须切实掌握、灵活应用。能否根据工作实际在多种可行的方法中选择最佳的方式方法是反映学生专业知识综合应用能力的一个重要方面。由于多数学生具有丰富的模具设计与制造实际工作经验,教学中,教师与学生互动,鼓励学生把实际工作中遇到的问题提出来讨论、分析。
在讲解塑性成形问题时,一位从事汽车零件冲压模具生产的学生提出了一个问题。他们公司选用Cr12作为冲压力较大的冲压模凸模、凹模材料,模具的工作寿命波动很大,正常的可达到5万模次,少的不到1万模次,工作寿命相差五倍以上。教师结合《金属塑性成形原理》分析产生这种情况的原因。
Cr12钢主要元素为C和Cr,含C量为1.45%~2.3%,含Cr量为12%,属高碳高铬莱氏体钢。具有较高的淬透性、淬硬性、强韧性、耐磨性和淬火体积变形小等特点,是当前冲压模具大量选用的模具材料。钢材市场上采购的Cr12模具钢一般有圆钢、方钢等轧材。铸态的共晶碳化物呈树枝状分布于钢的基体中,偏析严重。虽经开坯轧制使碳化物有一定程度的破碎,但碳化物沿轧制方向呈带状、网状、块状、堆积状分布,偏析程度随钢材直径增大而增大。碳化物呈粗大不均匀分布时为脆性相,只有当碳化物呈细小的球状、均匀、弥散分布于钢基体才能成为强化相。如果将轧材直接用于模具制造,制成的冲压模凸模、凹模强韧性、耐磨性不高,模具就会出现早期磨损、崩刃和疲劳脆裂等严重失效现象,模具使用寿命低,造成极大的浪费。因此轧材必须进行锻造(在高温、压力作用下塑性变形),使轧制坯料中的气孔和疏松得以压实,发裂得到焊合,组织更加致密,破碎共晶碳化物(碳化物≤3级,细小均匀分布于钢基体),形成合理的纤维组织走向,力学性能明显提高,达到优质锻坯技术条件。经过锻造(塑性成形)的模具坯料(模块)制造成模具成形零件(冲压模凸模、凹模),经过热处理,才能具有良好的强韧性、耐磨性及抗疲劳性,才能明显的提高模具使用寿命。
经过讨论、分析,同学们理解了模具的使用寿命是与模具的组织密切相关的。轧制坯料制成的模具使用寿命低,虽经过锻造(塑性成形)但没能达到锻造要求的锻造坯料制成的模具使用寿命也不高,只有达到优质锻坯技术条件的模具坯料(模块)制造成的模具才具有理想的工作寿命。
四、课程改革与实践小结
通过课程改革与实践,学生能够将金属塑性成形原理与工作中的实际技术问题结合起来,分析、解释工作实际问题。充分调动了学生学习《金属塑性成形原理》的积极性、主动性和创造性。上课出勤率提高了,课堂上或课后有学生提问题与教师展开讨论了。虽然课程难度比较大,但通过课程理论与工作实际相结合,应用多媒体技术提高课堂教学效果和丰富课外学习内容,使课程教学效果得到了提高。
上海市重点学科建设资助项目,项目编号:J51402
[参考文献]
[1]上海市人民政府.上海教育事业发展“十一五”规划纲要. 2007
[2]李尧.金属塑性成形原理. 机械工业出版社. 2005
(作者单位:上海工程技术大学材料工程学院 上海)