材料成型及控制工程專業(yè)實驗教學改革

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摘要：隨著國家的發(fā)展，需要越來越多的工程應用型人才，而綜合實驗是材料成型及控制工程專業(yè)實踐教學的重要環(huán)節(jié)，通過系統(tǒng)性的在綜合實驗中引入面向工程實際的選題，進行綜合設計及實驗，有助于培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能力。實踐教學是高等學校教學中重要的一環(huán)，材料成型及控制工程專業(yè)包含鑄、鍛、焊多種成型技術，是一門實踐性很強的專業(yè)，而實驗教學是實踐教學的重要組成部分，加強實驗教學，有助于學生將課堂上學到的理論與工程實際相聯(lián)系，對于培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力、分析和解決問題的能力尤為重要。

關鍵詞：綜合實驗；工程應用；實踐教學

自2016年政府工作報告中，總理提出“培育精益求精的工匠精神”以來，“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，“中國制造2025”都將需要越來越多的具有工匠精神的技術人才，為了適應這一人才培養(yǎng)目標，需要在重視理論基礎教育的同時，強化學生的工程教育[1]。因此新形勢下的地方普通本科高校，應該調(diào)整自己的培養(yǎng)體系，為國家培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和工程實踐能力的高素質(zhì)應用人才[2]。

1開設綜合實驗的目的與傳統(tǒng)實驗弊端

專業(yè)綜合實驗通常開設在第7學期，在這之前，學生已經(jīng)進行基礎性及專業(yè)性的理論學習，此時進行綜合實驗，目的是使學生在對本專業(yè)各課程理論學習和必要的實驗技能訓練的基礎上，系統(tǒng)地運用所學專業(yè)知識和技能，綜合處理實際工作中可能遇到的問題，提高學生綜合應用所學知識和解決實際問題的能力；并且為學生開展畢業(yè)設計和金屬材料方面有關工作奠定基礎；同時可以拓展學生的知識面，培養(yǎng)與訓練學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)和提高學生思考問題、解決問題和獨立工作的能力。然而，傳統(tǒng)該實驗課程的教學中仍以多個獨立的、基礎性的實驗構(gòu)成，這些實驗雖然包含了從材料的制備成型、強化處理到測試分析等一系列的實驗項目，但是因各實驗項目間是相互獨立的，不具備真正意義上的綜合性[4]，學生只是在機械的重復老師做過的實驗，鍛煉的只是單個實驗的能力，沒有系統(tǒng)性，沒有自己的設計與思考，達不到這門課的培養(yǎng)目的和培養(yǎng)要求。

2系統(tǒng)性專業(yè)綜合實驗的實施

2.1選題階段

學生經(jīng)過三年的學習，已經(jīng)掌握材料專業(yè)相關的理論知識，就鑄造方向為例，學生已經(jīng)進行《金屬學原理》、《金屬凝固原理》、《鑄造工藝學》、《金屬熔鑄工藝學》等理論課知識的學習，理論知識已經(jīng)具備，需要的是一個能將前幾年學習的各科理論知識給連貫起來的課題，這個課題應該體現(xiàn)鑄造方向特色，接近工程實際，應盡量具有創(chuàng)新性、實用性和趣味性的統(tǒng)一[5]，與其它課程及實踐環(huán)節(jié)既要緊密結(jié)合，又不能重復，要能體現(xiàn)綜合實驗的特點，學生在實驗中具有主導地位，學生能夠自主設計實驗、獨立實驗驗證并進行數(shù)據(jù)處理及分析，提高和培養(yǎng)學生的實驗興趣，為以后的畢業(yè)設計和工作崗位打好基礎，因此選題尤其重要。我校在選題上會根據(jù)各行各業(yè)中用到的基本零件，給出具體的零件圖。教師提出實驗目的和實驗要求，把學生分成5~6個一組，每組一個負責人，自由選擇不同零件圖，對其進行鑄造工藝設計，然后在此基礎上進行實驗驗證，最后進行綜合分析。從這個選題學生能夠得到系統(tǒng)性的訓練，既鞏固了自己以前的理論知識，將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐成果，又提升了學生的實驗參與度，因能夠?qū)⒆约河H手設計的東西變?yōu)楝F(xiàn)實中的具體物件，極大的激發(fā)了學生的實驗熱情，積極性大大提高，學生開始能夠獨立的、系統(tǒng)的去思考問題、分析及解決問題，更接近以后的工作實際，從而達到學有所用的目的。

2.2綜合設計階段

學生對感興趣的零件進行選題之后，根據(jù)教師的要求，學生進圖書館查閱相關圖書資料及文獻，確定鑄造工藝方案。仔細審查零件圖樣，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)設計不合理的地方，應就有關方面進行研究，在保證使用性能的前提下進行改進；當零件結(jié)構(gòu)無法改進時，就需要考慮在工藝設計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，緊接著進行砂芯設計和鑄造工藝參數(shù)設計，然后設計澆注系統(tǒng)、冒口等，最后進行工裝設計。鑄造工藝設計完成之后，由教師組織各組答辯，對工藝設計的合理性給出點評，確定合理的方案。在整個設計環(huán)節(jié)，采用不同的工藝，對金屬成本、鑄件出品率、成品率等都有很大的影響，需要整組學生認真討論、溝通、協(xié)調(diào)和選擇，在這個過程中，既能夠充分調(diào)動學生運用前三年學過的知識去系統(tǒng)的科學思考，又能培養(yǎng)學生的團隊合作精神，在溝通的過程中，發(fā)現(xiàn)自己的不足和他人的長處。

2.3實驗驗證階段

當鑄造工藝方案確定之后，學生可進實驗室進行實驗驗證。學生之前在《金屬熔鑄工藝學》中學習過金屬的熔煉及澆注，《鑄造設備及自動化》中學習過鑄造設備的使用，《造型材料》中學習過耐火材料、粘結(jié)劑及附加物的選擇、配比及混制，在《鑄造工藝學》中學習過鑄造工藝的選擇及鑄件缺陷產(chǎn)生的原因等等，之前這些課程的學習及實踐，為學生獨立進開放實驗室奠定了基礎。學生需要綜合之前做過的多個實驗，結(jié)合自己的工藝設計，綜合成一個整體的、系統(tǒng)性的實驗。首先需要進行金屬的熔煉，然后混砂造型、造芯，最后合箱澆注。整個實驗過程嚴格按照之前的鑄造工藝方案來進行。對清除澆冒口后的鑄件進行質(zhì)量檢驗，包括鑄件的外觀、顯微組織及力學性能，并對實驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理及分析。

2.4實驗報告階段

結(jié)束實驗后，學生對實驗結(jié)果進行綜合分析，撰寫完整的專業(yè)綜合實驗報告。在實驗報告中，既要有完備翔實的數(shù)據(jù)分析，又要對實驗的整體結(jié)果進行評價，對不足的地方進行分析，提出解決方案。教師根據(jù)綜合實驗的整個實施過程進行考核，結(jié)合學生的實驗設計、實驗操作和實驗報告進行綜合總結(jié)，肯定成果，同時指出實驗中的薄弱環(huán)節(jié)，在以后的科研實踐中進行改進。

3結(jié)語

專業(yè)綜合實驗開設中自實施自主選題、獨立設計、系統(tǒng)實驗的過程以來，學生的積極性得到很大程度的提高，以往機械式、被動式的學習方式大大改變，學生主動參與到實驗中，培養(yǎng)了學生的獨立思考能力及創(chuàng)新能力。實驗選題面向工程實際，促進了本科應用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，提高了學生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力。

參考文獻

[1]葉宏，麻彥龍.基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的材料專業(yè)實驗教學改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2016,24(9):104-106.

[2]章曉波，巴志新，王章忠.基于綜合實驗周培養(yǎng)工程實踐能力的探索[J].中國電力教育,2014(14):162-163.

[3]馮義成，姜文勇，王麗萍，等.金屬材料工程“卓越工程師”試點專業(yè)綜合實驗教學改革與實踐[J].教育教學論壇,2015(13):244-245.

[4]鮮廣，杜昊，趙海波，等.多學科技術有機結(jié)合的材料成形專業(yè)大型綜合實驗設計[J].實驗室研究與探索,2019,38(4):156-160.

[5]趙芳霞，魏無際，丁毅，等.金屬材料工程專業(yè)綜合實驗教學的探索[J].鑄造設備研究,2005(3):52-54.

作者：張艷 張靜 秦亮 周瑞 單位：江蘇科技大學冶金與材料工程學院