- 相關(guān)推薦
淺談材料成型技術(shù)基礎(chǔ)案例教學的設(shè)計與實踐論文
“材料成形技術(shù)基礎(chǔ)”是機械工程及自動化專業(yè)在先修的“機械制圖”、“機械制造基礎(chǔ)”、“工程力學”等課程基礎(chǔ)上開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)必修課程，旨在培養(yǎng)學生厚基礎(chǔ)、寬方向、適應性強的基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)基礎(chǔ)。該課程既要加強講授材料成型基本理論，又要重視培養(yǎng)學生在掌握零部件毛坯成型方法和工藝、結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計和毛坯選用方面的實踐和創(chuàng)新能力。“材料成形技術(shù)基礎(chǔ)”的課程內(nèi)容具有較強的實踐特點，以往的教學模式偏重于知識傳授，對學生的工程和實踐能力的培養(yǎng)重視程度不夠。在教學方法上，主要采用知識灌輸性的教學方式為主，對學生的自主學習、自主探究能力的培養(yǎng)不足;課堂教學過程中，學生被動學習現(xiàn)象較為突出，導致對本課程的學習興趣不強、課堂教學過程欠活躍。采用案例教學有助于提高學生的學習熱情和效率，加強師生互動，活躍課堂教學過程，發(fā)揮同學學習的主觀能動性和積極性，對提高教學效果、培養(yǎng)學生解決工程問題和創(chuàng)新能力有明顯的促進作用。本文采用空心和實心鋼球作為案例教學實施對象，針對不同成型方法，開展了案例教學的設(shè)計，并在“材料成形技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學中進行實踐，取得了良好的教學效果。
一、案例教學法特點
案例教學法是基于某個工程對象或案例，在教師的精心設(shè)計和指導下，通過學生自主學習、獨立思考和分析、開展研究和討論，實現(xiàn)有關(guān)的教學內(nèi)容和教學目標，提高學生分析和解決問題能力的一種教學方法。
首先，案例教學具有直觀、生動等特點，是一種動態(tài)的開放式的教學方式，師生之間互動交流，課堂教學具有活力，教與學也成為富有個性化的創(chuàng)造過程。其次，案例教學的教學目標發(fā)生變化，從“授之以魚”變?yōu)椤笆谥詽O”。針對具體工程案例，教師指導和學生自學，不僅使學生“學會”，而且使學生“會學”，傳授知識與培養(yǎng)自學能力相結(jié)合。再次，案例教學中的角色變化，學生成了教學活動中的主體，改變了教師講、學生聽的傳統(tǒng)的以教定學的教學模式，創(chuàng)造了學生主動參與、自主學習的新型學習模式。
實踐證明，案例教學具有學習效率高的特點。學生在完成一個和他們的實際生活與學習密切相關(guān)而且比較有趣的“任務”時，會非常專心，樂此不疲，從而學習效率大幅提高，教學質(zhì)量也相應提升。
二、“材料成形技術(shù)基礎(chǔ)”課程案例教學設(shè)計
1.案例選擇
“材料成形技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學目標旨在培養(yǎng)學生材料成型的基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)，要求學生獲得常用工程材料液態(tài)成型、塑性成型、焊接成型的工藝知識，提高學生運用所學知識，分析和解決工程問題的能力。
案例教學中案例選取和設(shè)計對教學效果非常關(guān)鍵，在選擇實施案例時，應該考慮如下兩個方面：選擇的案例應為同學所熟知的，這樣可以避免他們花費太多時間去理解零部件的結(jié)構(gòu)，把主要精力用在知識學習和工藝設(shè)計方面;選擇的案例要求覆蓋的工藝內(nèi)涵豐富，有足夠的探究空間，學生可以根據(jù)自己的理解和對理論知識的掌握，選擇不同的成型方法，實施創(chuàng)新性設(shè)計，并通過小組討論的方式完善工藝方案設(shè)計。
基于以上原則和教學目標的要求，本文選取空心和實心鋼球作為案例教學的工程對象，實施了金屬材料的液態(tài)成型、塑性成型(鍛造成形、板料沖壓)和焊接成型案例設(shè)計和教學內(nèi)容。鑄造空心鋼球作為液態(tài)成型案例，具有結(jié)構(gòu)簡單、成型方法多樣、涉及工藝內(nèi)容廣泛等特點，適于開展案例教學。該案例教學內(nèi)容要求學生了解鋼的成型工藝性能，掌握分型面選擇、澆注位置選擇、型芯使用、澆口冒口設(shè)置、收縮率、公差和加工余量、工藝卡的制定、工裝設(shè)計和鑄件防護等工藝內(nèi)容。
實心鋼球為鍛造成型案例，涵蓋了自由鍛和模鍛兩大基本鍛造方法，學生對鋼球也比較熟悉，適合案例教學。此案例要求學生掌握鍛造毛坯結(jié)構(gòu)的工藝性要求、金屬材料的可鍛性、常用鍛造方法、坯料計算方法、加工余量、鍛造比、鍛造公差等工藝參數(shù)的含義及確定原則等內(nèi)容，以及一般的鍛造工藝流程。焊接空心鋼球作為板料沖壓和焊接成型案例，涉及板料沖壓中分離和變形兩工序，還涉及材料的焊接性能、焊縫布局和焊接順序、焊接變形等基本工藝內(nèi)容，工藝內(nèi)涵豐富。該案例能夠讓學生體會和掌握沖壓件結(jié)構(gòu)的工藝性要求、常用沖壓工序，排樣和板料計算方法、焊接結(jié)構(gòu)的工藝性要求、金屬材料的焊接性能評價方法等內(nèi)容。
.案例教學設(shè)計
案例教學的具體設(shè)計內(nèi)容包括案例作業(yè)題目、任務布置、分組實施、課堂報告及討論、教師點評和總結(jié)、學生完善報告、教師評分及反饋等七個方面。下面以空心鋼球的鑄造成型為例說明案例教學的設(shè)計。
(1)案例作業(yè)題目。案例教學題目應給出完成某項工作或工程的目標，并提出一些基本背景和條件等，針對鑄造空心鋼球?qū)Τ尚唾|(zhì)量的要求不同，所考慮的工藝細節(jié)和所采用的成型方法也會不同，教師必須提出必要的工藝約束條件，使學生聚焦思考，但同時又不能約束得太多，限制他們的想象力。教學過程中規(guī)定材料為45號鋼，直徑為Φ200mm，壁厚為15mm。成型后，鋼球表面光滑(允許打磨，但不允許實施補焊)，造型方法為砂型手工造型。
(2)任務布置。提出完成案例題目的有關(guān)要求，應包括技術(shù)要求和教學安排，如完成鑄造空心鋼球成型工藝設(shè)計可以采取任何工藝措施，但不能在球外表面進行補焊，可以打磨等;設(shè)計出鑄造工藝方案，畫出鑄造工藝圖，并制定工藝卡;學生自由組合成5人一組，確定組長，確定各自的任務和分工;案例教學的實施是在相應章節(jié)課堂講授內(nèi)容結(jié)束后進行的，學生已經(jīng)掌握了一些基本的概念和方法，通過查閱資料，并運用所學鑄造成形知識完成案例作業(yè);時間為兩周等。
(3)分組實施。學生利用課余時間，自學有關(guān)知識，查閱資料，充分思考和討論，集思廣益，組長把各位同學的研究成果匯總成案例報告。
(4)課堂報告及討論。在課堂教學課時中專門安排1個學時，報告會由任課教師主持，請各小組組長采用PPT的方式報告各自完成的案例，教師對學生的報告內(nèi)容及時提出質(zhì)疑，要求本組或其他小組思考并回答質(zhì)疑。
(5)教師點評及總結(jié)。任課老師根據(jù)各組的報告，積極肯定學生正確的報告內(nèi)容，指出錯誤的概念、方法和工藝，從個別到一般，總結(jié)歸納出必要的理論知識和基本原理，特別是要總結(jié)出要求同學們自學掌握的一些知識點。
(6)學生完善報告。要求學生根據(jù)課堂討論、教師點評和總結(jié)，對本小組的案例報告進行修改和完善，在規(guī)定的時間內(nèi)將最終報告提交任課教師。
(7)教師評分及反饋。任課老師查閱學生提交的最終案例報告，給各個小組的報告評分并撰寫簡要評語，將評分和評語反饋給他們。
案例教學中，在說明案例題目和任務布置過程中，需要采用啟發(fā)式的方式，預先提出案例的難點和問題，激發(fā)學生對案例題目的興趣;實施過程要強調(diào)自學和查閱資料，鼓勵在科學的基礎(chǔ)上積極創(chuàng)新，鼓勵學生借助計算機軟件表達工藝思路、方法和設(shè)計，如采用Solidworks表達工藝思路、方法，以CAD繪出工藝設(shè)計圖等。案例教學也對任課教師提出了較高的要求，如需要教師熟知專業(yè)知識，具有一定的工程能力、投入更多的時間等。
三、鑄造空心鋼球案例教學實踐
1.案例作業(yè)題目及任務布置
以液態(tài)成型案例教學為例，總結(jié)案例教學實踐內(nèi)容。
案例作業(yè)題目為采用鑄造成型的方法制備空心鋼球，外徑Φ200mm，壁厚15mm，造型方法為砂型手工造型，成型后，鋼球表面光滑(允許打磨，但不允許實施補焊)。
該案例的教學目標是鞏固課堂講授的液態(tài)成型的有關(guān)理論和技術(shù)方法，學生以該案例為載體自學課堂上講授枯燥、但又需要掌握的工藝方法、工藝參數(shù)、工藝規(guī)范和工藝卡等知識，加強對他們實踐和工程能力的培養(yǎng)。在課堂教學完成了液態(tài)成型教授內(nèi)容后，提出并布置該案例題目，強調(diào)在不采用任何焊接方法條件下，只采用液態(tài)成型方法制造出空心鋼球的技術(shù)難點，以此激發(fā)同學們的思考熱情和積極性，淡化材料種類、鋼球尺寸大小等與案例教學目標關(guān)聯(lián)不密切的內(nèi)容，同時說明按照小組報告質(zhì)量，同組成員獲得同樣成績的集體評分方法。
2.分組實施及撰寫報告
案例教學實踐表明，學生針對空心鋼球的技術(shù)難點，以極大的熱情積極思考，通過自學和查閱資料，分析討論，能夠準時完成教學案例報告。此外，在集體榮譽感的推動下，小組成員積極投入案例教學，提高了學習效率和效果，加強了團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)。
3.課堂報告、討論及點評
鑄造空心鋼球是一個開放式案例作業(yè)題目，無標準答案，由此可激發(fā)學生的創(chuàng)新思考和嘗試。教師在評定學生課堂報告時，要注意把握工藝方法和方案的合理性及可行性，工藝設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟效果，基本理論運用，技術(shù)內(nèi)容以及工藝細節(jié)的規(guī)范性。為獲得較好的教學效果，教師要加強課堂調(diào)控能力，及時并積極肯定學生細小的合理創(chuàng)新想法、方案和技術(shù)細節(jié)，最大限度地調(diào)動他們的案例教學學習熱情，在此基礎(chǔ)上對存在的問題提出質(zhì)疑，鼓勵同學們解答質(zhì)疑，引導深入思考和學習，活躍課堂討論，達到老師和學生之間互動的教學效果。
空心鋼球鑄造工藝方案之一是采用金屬型芯和芯撐工藝措施，這兩項工藝措施在教科書中是沒有的，課堂教學也不講授，但學生帶著“如何形成空心”和“如何保證壁厚均勻”兩個問題查閱資料，是可以找到類似的解決答案的。一旦有學生在報告中體現(xiàn)類似的方法，教師不僅要積極肯定他們的方案設(shè)計，還要充分肯定他們的自學能力和效果。如果同學們的報告中沒有金屬型芯和芯撐工藝措施，教師可以結(jié)合他們的報告內(nèi)容，質(zhì)疑如何做出空心和的定位和不足，了解自身的價值，激發(fā)學習興趣。首先要拓寬交往的
渠道，豐富交流內(nèi)容，建立公平對話和良好交往的平臺。其次也要明確老師與學生各自的地位，強化主體的意識，讓學生樹立各自的職責意識。課堂中學生通過合作，既可以增進彼此的友誼，同時可以在競爭中成長。所以，在課堂的互動中，教師應注意自身角色以及教學觀念的轉(zhuǎn)變，學生也要從被動的接受者變?yōu)橹鲃拥膮⑴c者。老師要培養(yǎng)學生學會傾聽、協(xié)作、分享和交往的技能，同時為學生之間提供信息相互交流的機會。教師適當?shù)恼{(diào)控和引導將使課堂的互動獲得很好的效果。
四、在考試方式上的改革
該課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，注重學生的理論知識與實際操作的結(jié)合。只有熟練掌握相關(guān)溫度測量技術(shù)的原理和數(shù)據(jù)處理的基本方法，才能在實際的實驗操作和數(shù)據(jù)分析方面得心應手，從而達到學習的目的。在考試方式上，應注重提高學生的運用能力和實際解決問題的能力。經(jīng)過多年的教學探索與實踐，對該課程的考試方式進行了一系列改革，取得了滿意的教學效果。
在考試方式上，打破了傳統(tǒng)的單一試卷考試方式。因為試卷考試僅僅是考核和培養(yǎng)學生的模仿能力，而不能考核和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
1.試卷題型選擇
工科院校的考試主要是考查學生對所學知識的理解程度和掌握程度、解決問題的能力。該課程的考試試卷主要采取客觀標準題(填空題、選擇題、判斷題)與主觀應用題(證明題、計算題)組成的標準化試卷，計算題所占比重一般不低于40%�？陀^標準題主要測試學生理論知識的掌握程度，主觀應用題則能更好地反映出學生分析問題、解決問題的能力。因此，該課程不必按照統(tǒng)一的標準化試卷要求進行組卷，反映學生分析問題、解決問題能力的主觀應用題更符合統(tǒng)計學的教學目的。學生分析問題與解決問題能力的培養(yǎng)提高是循序漸進的，主觀應用題的應答情況反映學生平時努力的結(jié)果。這也在一定程度上打消了部分學生考前一搏的念頭，真正實現(xiàn)高分高能。
2.開卷與閉卷的選擇
考試采用閉卷形式。該課程考核的是學生對基本知識和重點內(nèi)容的掌握程度。由于開卷與閉卷的選擇在一定程度上影響了學生的學習態(tài)度，學生在平時學習中較為重視閉卷考試的課程�；局R閉卷考試，以填空題、簡答題和證明題來考查學生對一些基本概念的理解與分析，計算繪圖題考查學生對正交設(shè)計、回歸分析的分析和計算，并將所學知識融會貫通。這樣，更好地督促學生既掌握課程的知識點又能促使學生全面掌握所學內(nèi)容，并使學生注重提高綜合分析問題的能力，在考試方式上注重豐富題目類型，增加題目數(shù)量，提高試卷覆蓋率。由于學生重視平時學習，日常教學與考試都取得了較為滿意的效果。
3.考試內(nèi)容的改革
本門課程采用閉卷、大作業(yè)和平時成績相結(jié)合的方式進行考核。針對綜合設(shè)計及學生綜合素質(zhì)能力的提高進行考試改革。大作業(yè)即綜合設(shè)計部分(占總分的30%)針對材料加工中的溫度測試與控制和實驗方案設(shè)計等課程內(nèi)容，在講課環(huán)節(jié)陸續(xù)推出一些需要運用所學專業(yè)知識、計算機技術(shù)、電工電子技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等進行設(shè)計、編程及綜述等大作業(yè)或題目(10～15道左右，保證學生有較大的選擇度及較為充裕的準備時間)。
同時，鼓勵學生自由組合。該環(huán)節(jié)成績評定時由團隊指定1名學生為課題匯報人，采取PPT方式向其他同學進行匯報演示，時間為8分鐘，然后回答老師和同學提問兩分鐘。團隊成員按照主設(shè)計人、匯報人及一般設(shè)計人進行系數(shù)安排。例如團隊成員為4人時分別為1、1、0.95和0.90，主設(shè)計人和匯報人為1人時系數(shù)分別為1、0.95、0.90和0.90。團隊成員的排序由團隊自行決定。這樣學生按自己的特長和自身優(yōu)勢決定自己在團隊的定位。平時成績(占總分的10%)考查學生的到課率和教師的授課效果。這種考試模式既能考查學生的學習效果，又能促進學生個性的發(fā)展，有利于創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，是適應素質(zhì)教育的需要，因此本考試改革勢在必行。
【淺談材料成型技術(shù)基礎(chǔ)案例教學的設(shè)計與實踐論文】相關(guān)文章：
淺談材料成型CAD/CAE/CAM 課程教學改革論文10-02
材料成型中控制工程實踐教學體系的論文06-30
淺析《材料科學基礎(chǔ)》實踐環(huán)節(jié)中的項目教學實踐設(shè)計與應用論文04-21
法律基礎(chǔ)課案例教學的應用論文07-27
案例教學法計算機基礎(chǔ)論文09-27
淺談材料成型及控制工程專業(yè)仿真實習系統(tǒng)論文09-29
探討大學藝術(shù)設(shè)計基礎(chǔ)教學實踐論文08-06
C曲線案例教學工程材料論文09-11