材料成型及控制工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

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摘要：隨著國(guó)家的發(fā)展，需要越來(lái)越多的工程應(yīng)用型人才，而綜合實(shí)驗(yàn)是材料成型及控制工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)系統(tǒng)性的在綜合實(shí)驗(yàn)中引入面向工程實(shí)際的選題，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。實(shí)踐教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)中重要的一環(huán)，材料成型及控制工程專業(yè)包含鑄、鍛、焊多種成型技術(shù)，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于學(xué)生將課堂上學(xué)到的理論與工程實(shí)際相聯(lián)系，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、分析和解決問(wèn)題的能力尤為重要。

關(guān)鍵詞：綜合實(shí)驗(yàn)；工程應(yīng)用；實(shí)踐教學(xué)

自2016年政府工作報(bào)告中，總理提出“培育精益求精的工匠精神”以來(lái)，“工匠精神”成為普遍追求，單位的用人觀念也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變，隨著“一帶一路”、“供給側(cè)”結(jié)構(gòu)性改革的持續(xù)推進(jìn)，“中國(guó)制造2025”都將需要越來(lái)越多的具有工匠精神的技術(shù)人才，為了適應(yīng)這一人才培養(yǎng)目標(biāo)，需要在重視理論基礎(chǔ)教育的同時(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的工程教育[1]。因此新形勢(shì)下的地方普通本科高校，應(yīng)該調(diào)整自己的培養(yǎng)體系，為國(guó)家培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用人才[2]。

1開(kāi)設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)的目的與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)弊端

專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)通常開(kāi)設(shè)在第7學(xué)期，在這之前，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行基礎(chǔ)性及專業(yè)性的理論學(xué)習(xí)，此時(shí)進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，目的是使學(xué)生在對(duì)本專業(yè)各課程理論學(xué)習(xí)和必要的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)和技能，綜合處理實(shí)際工作中可能遇到的問(wèn)題，提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；并且為學(xué)生開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)和金屬材料方面有關(guān)工作奠定基礎(chǔ)；同時(shí)可以拓展學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)和提高學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題和獨(dú)立工作的能力。然而，傳統(tǒng)該實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中仍以多個(gè)獨(dú)立的、基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)構(gòu)成，這些實(shí)驗(yàn)雖然包含了從材料的制備成型、強(qiáng)化處理到測(cè)試分析等一系列的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但是因各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目間是相互獨(dú)立的，不具備真正意義上的綜合性[4]，學(xué)生只是在機(jī)械的重復(fù)老師做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，鍛煉的只是單個(gè)實(shí)驗(yàn)的能力，沒(méi)有系統(tǒng)性，沒(méi)有自己的設(shè)計(jì)與思考，達(dá)不到這門(mén)課的培養(yǎng)目的和培養(yǎng)要求。

2系統(tǒng)性專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

2.1選題階段

學(xué)生經(jīng)過(guò)三年的學(xué)習(xí)，已經(jīng)掌握材料專業(yè)相關(guān)的理論知識(shí)，就鑄造方向?yàn)槔?，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行《金屬學(xué)原理》、《金屬凝固原理》、《鑄造工藝學(xué)》、《金屬熔鑄工藝學(xué)》等理論課知識(shí)的學(xué)習(xí)，理論知識(shí)已經(jīng)具備，需要的是一個(gè)能將前幾年學(xué)習(xí)的各科理論知識(shí)給連貫起來(lái)的課題，這個(gè)課題應(yīng)該體現(xiàn)鑄造方向特色，接近工程實(shí)際，應(yīng)盡量具有創(chuàng)新性、實(shí)用性和趣味性的統(tǒng)一[5]，與其它課程及實(shí)踐環(huán)節(jié)既要緊密結(jié)合，又不能重復(fù)，要能體現(xiàn)綜合實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中具有主導(dǎo)地位，學(xué)生能夠自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析，提高和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作崗位打好基礎(chǔ)，因此選題尤其重要。我校在選題上會(huì)根據(jù)各行各業(yè)中用到的基本零件，給出具體的零件圖。教師提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)要求，把學(xué)生分成5~6個(gè)一組，每組一個(gè)負(fù)責(zé)人，自由選擇不同零件圖，對(duì)其進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最后進(jìn)行綜合分析。從這個(gè)選題學(xué)生能夠得到系統(tǒng)性的訓(xùn)練，既鞏固了自己以前的理論知識(shí)，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐成果，又提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與度，因能夠?qū)⒆约河H手設(shè)計(jì)的東西變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)中的具體物件，極大的激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，積極性大大提高，學(xué)生開(kāi)始能夠獨(dú)立的、系統(tǒng)的去思考問(wèn)題、分析及解決問(wèn)題，更接近以后的工作實(shí)際，從而達(dá)到學(xué)有所用的目的。

2.2綜合設(shè)計(jì)階段

學(xué)生對(duì)感興趣的零件進(jìn)行選題之后，根據(jù)教師的要求，學(xué)生進(jìn)圖書(shū)館查閱相關(guān)圖書(shū)資料及文獻(xiàn)，確定鑄造工藝方案。仔細(xì)審查零件圖樣，分析零件的結(jié)構(gòu)是否符合鑄造工藝性；在分析中如果發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的地方，應(yīng)就有關(guān)方面進(jìn)行研究，在保證使用性能的前提下進(jìn)行改進(jìn)；當(dāng)零件結(jié)構(gòu)無(wú)法改進(jìn)時(shí)，就需要考慮在工藝設(shè)計(jì)中采取措施防止缺陷的產(chǎn)生。選擇合適的造型造芯方法，確定澆注位置，選擇分型面。工藝方案確定之后，緊接著進(jìn)行砂芯設(shè)計(jì)和鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，然后設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、冒口等，最后進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)。鑄造工藝設(shè)計(jì)完成之后，由教師組織各組答辯，對(duì)工藝設(shè)計(jì)的合理性給出點(diǎn)評(píng)，確定合理的方案。在整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，采用不同的工藝，對(duì)金屬成本、鑄件出品率、成品率等都有很大的影響，需要整組學(xué)生認(rèn)真討論、溝通、協(xié)調(diào)和選擇，在這個(gè)過(guò)程中，既能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生運(yùn)用前三年學(xué)過(guò)的知識(shí)去系統(tǒng)的科學(xué)思考，又能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，在溝通的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)自己的不足和他人的長(zhǎng)處。

2.3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段

當(dāng)鑄造工藝方案確定之后，學(xué)生可進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生之前在《金屬熔鑄工藝學(xué)》中學(xué)習(xí)過(guò)金屬的熔煉及澆注，《鑄造設(shè)備及自動(dòng)化》中學(xué)習(xí)過(guò)鑄造設(shè)備的使用，《造型材料》中學(xué)習(xí)過(guò)耐火材料、粘結(jié)劑及附加物的選擇、配比及混制，在《鑄造工藝學(xué)》中學(xué)習(xí)過(guò)鑄造工藝的選擇及鑄件缺陷產(chǎn)生的原因等等，之前這些課程的學(xué)習(xí)及實(shí)踐，為學(xué)生獨(dú)立進(jìn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室奠定了基礎(chǔ)。學(xué)生需要綜合之前做過(guò)的多個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合自己的工藝設(shè)計(jì)，綜合成一個(gè)整體的、系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)。首先需要進(jìn)行金屬的熔煉，然后混砂造型、造芯，最后合箱澆注。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程嚴(yán)格按照之前的鑄造工藝方案來(lái)進(jìn)行。對(duì)清除澆冒口后的鑄件進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，包括鑄件的外觀、顯微組織及力學(xué)性能，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析。

2.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告階段

結(jié)束實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，撰寫(xiě)完整的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，既要有完備翔實(shí)的數(shù)據(jù)分析，又要對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)不足的地方進(jìn)行分析，提出解決方案。教師根據(jù)綜合實(shí)驗(yàn)的整個(gè)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行考核，結(jié)合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行綜合總結(jié)，肯定成果，同時(shí)指出實(shí)驗(yàn)中的薄弱環(huán)節(jié)，在以后的科研實(shí)踐中進(jìn)行改進(jìn)。

3結(jié)語(yǔ)

專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)中自實(shí)施自主選題、獨(dú)立設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程以來(lái)，學(xué)生的積極性得到很大程度的提高，以往機(jī)械式、被動(dòng)式的學(xué)習(xí)方式大大改變，學(xué)生主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考能力及創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)選題面向工程實(shí)際，促進(jìn)了本科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，提高了學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力。

參考文獻(xiàn)

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作者：張艷 張靜 秦亮 周瑞 單位：江蘇科技大學(xué)冶金與材料工程學(xué)院