“材料成型设备及自动化”课程教学方法探析

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摘要：“材料成型设备及自动化”课程主要介绍实现材料成型的装置。在实际教学过程中，结合高等教育的教学规律，不断总结经验得出了一些心得体会，并通过实践证明了这些教学方法的有效性。

关键词：材料成型设备及自动化；课程；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0103-01

材料成型设备是指用以实现材料成型的装置。设备是整个工业和国民经济的基础，工业的自动化与信息化又是现代工业与国民经济发展的必然趋势。材料成型加工设备及其自动化的进展是材料成型加工工业技术发展的重要标志，材料成型设备的功能、机械化、自动化及现代化程度直接关系到成型工艺的可实现性、成型精度和质量、生产效率及生产环境等。[1]“材料成型设备及自动化”课程着重阐述“材料成型方法―工艺要求―相应设备―各个设备之间的相互联系―自动控制技术”之间的关系。该课程以典型的材料成型工艺方法为主线，是材料成型及控制工程专业学生重要的专业课，与实际生产结合得非常紧密。其主要内容包括金属液态成型设备及自动化、金属塑性成型设备及自动化、金属焊接成型设备及自动化和塑料成型设备及自动化四大篇章。

该课程教学以介绍材料的成型设备为主体，讲述成型设备的自动化为重点，教学目的是帮助学生获得必要的设备及自动化方面的基本知识，了解材料成型设备及自动化技术的发展前沿，掌握其特点；在全面了解与掌握材料成型设备种类及结构特点的基础上，帮助学生重点学习金属材料成型、高分子塑料成型、快速成型等设备及新型自动化技术，为培养新时代高素质的材料加工人才奠定基础。

一、调动学生的兴趣

兴趣是最好的老师，兴趣能使人学习目标明确，积极主动，从而能自觉克服各种艰难困苦，获取学习的最大成就，并能在活动过程中不断体验成功的愉悦。[2]因此，在开始某一课程的教学时引起学生的兴趣、调动学生学习的积极性成为每个教师的首要工作。“材料成型设备及自动化”与生产直接相连，所以可以从实用性角度出发，结合生活中常见的一些实例引起学生的注意。例如：一辆汽车的生产就离不开这门课程的四大类成型设备：汽车发动机、各类钢梁大多是铸造而成的，需要用到液态成型设备；车门、车身覆盖件多为冲压件，是由金属塑性成型设备加工而成的；汽车要实现轻量化就必须将一些不重要的零部件如汽车内饰件由塑料代替，这是由相应的塑料成型设备加工而成的；而汽车车身整体的组装也离不开金属焊接成型设备。通过实例可以让学生了解该课程的实用性和重要性，激发学生的学习兴趣，从而使学生对该门课程予以重视。

此外，在学习过程中还可以通过课堂提问、学生上台讲述等方式增加与学生的互动，从而充分发挥学生的主观能动性。例如课后布置一些小作业，要求学生对某个设备的工作原理、结构特点和生产用途进行分析总结，然后让学生上台讲解，这样既可以调动学生的积极性，又可以让学生加深对设备结构的理解，从而提高学生机械结构设计分析的能力，培养学生当众演讲的能力。

二、总―分―总进行讲解

总―分―总分别是指总体概述、分而解说、总结归纳。第一个“总”即总体概述要做到结合某个产品的整个生产流程进行说明。例如金属型材的生产流程、生产的重点等要介绍清楚，从而为后面的“分”作铺垫。分而解说就是详细、有重点地针对每一道流程及其涉及到的工业设备进行讲解，最后再进行一次总结归纳，让学生加深印象与理解。

传统教材的知识点多而散，没有整合，容易出现“学过就忘”“学无以致用”等现象。而采用总―分―总的教学方法，结合生产实际由整体到细节，再到整体，这样的讲解更容易让学生理解和接受。

三、二维图形讲解技巧

图形是学生最容易理解和接受的信息表达方式，是教师最方便讲解的信息传播载体。[3]该课程的特点是介绍实际的生产设备，所以教材中涉及了大量的设备图片，其中黑白的二维图片占了绝大多数。因此，如何引导学生看懂这些图片成为本课程教学的一大难题。由于条件的限制、网络资源有限，所能找到的三维彩图和动画视频实在有限，所以教学不得不围绕课本上的黑白二维图片来进行讲解。学生常常提出“想象不出实际的机械设备”“看不懂结构图”“无法想象设备是如何运行的”等意见和抱怨，这为教学工作的开展带来了很大困难。在不断总结教学经验的过程中，笔者发现：在讲解二维设备结构图的过程中，不需要每个细节都提到，而是“抓重点”。结合设备的主要用途找出该设备的主要工作零部件（一般为2～3个），只要把主要工作零部件的结构组成以及它们之间的关系理顺，其他的辅助结构简单说明，即可了解整台设备。如果每个细节都要提到，力求面面俱到，反而容易让学生分不清主次，抓不到关键，从而产生厌学心理。

此外，在条件允许的情况下，可以通过网络查找或者Flas制作等方式尽可能多地找一些三维实物图、视频动画，借助多媒体教学工具让学生更形象地理解和掌握各类设备的结构。

四、对比分析，加深印象

“材料成型设备及自动化”课程涉及的设备结构较多，很容易让学生学了后面忘前面，或者几种设备混淆不清。在教学过程中，采用对比分析、归纳总结的方式，即对同类型设备的结构组成、功能用途、工作原理等进行对比分析，归纳其“共同点”，找出其“不同点”，可以使学生第一时间就抓住某两个或者几个材料成型设备的各自特点，并迅速掌握它们的结构特征和工作原理，使教学达到事半功倍的效果。

例如金属塑性成型设备中的通用机械压力机、液压机和螺旋压力机三大类设备就有很多的共同点：都属于压力成型设备，都是借用冲压力对各类金属型材进行加工，它们的设备结构有很多地方是相像的甚至是相同的。而这三类设备的主要不同点在于它们的主要工作原件的驱动与传动方式不同：机械压力机主要依靠电动机驱动，借助机械构件间的刚性传动而实现压力加工；液压机利用液体的压力势能，借助各种泵来驱动工作元件；螺旋压力机则是通过一组或一组以上的内外螺栓的旋转所产生的压力来实现压力加工。基于这一不同点，可以引申介绍它们的吨位、加工精度、加工特点和应用范围之间的差别。这样可以快速地让学生掌握同类型设备的结构特点，并且形象生动、思路清晰、易于理解。

五、考核方法

必修课大多采用闭卷考试的考核方法，但结合“材料成型设备及自动化”课程的特点，笔者认为闭卷考试并不能体现学生对“材料成型设备及自动化”课程的掌握程度。“材料成型设备及自动化”课程的考核目的是检验学生对材料成型工艺的掌握，对材料成型生产方式、生产流程的理解，对实际生产设备结构组成、工作原理及其自动化控制方式的认识。一张试卷所能涵盖的内容有限，考查的范围狭窄，并不能考查学生对课程的掌握程度。笔者认为，可以结合平时课堂的互动问答、小作业考核，再通过布置大作业的形式进行考核，即多方面、多方位地进行考核。例如布置大作业，让学生针对某种产品设计一套生产流程以及每道流程上用到的设备，并且给出设备的简单结构图，这样更能体现出学生对课程的理解，从而提高学生掌握机械设备知识的能力。

六、结束语

“材料成型设备及自动化”课程的教学是一门系统工程，在今后的教学过程中还会不断遇到很多难题，需要不断进行教学总结和教学反思，不断改进教学方法和教学方式，才能不断提高教学效果，调动学生的兴趣和学习积极性，提高该课程的教学效果。

参考文献：

[1]王敏.材料成形设备及自动化[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]赵文华.高等教育系统论[M].桂林：广西师范大学出版社，2001.

[3]黎秋萍.《机械工程材料及机械制造基础》课程的改革与实践[J].华东交通大学学报，2005，（12）.