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工科高校材料成型控制工程的論文
一、設計性實(shí)驗選題的“五個(gè)原則”
此外，設計性實(shí)驗選題時(shí)，在把握綜合性、創(chuàng )造性、應用性、自主性和靈活性這五個(gè)原則外，還要合理掌控學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識結構、專(zhuān)業(yè)知識掌握程度及學(xué)生自主實(shí)驗的可操作性等方面。
二、設計性實(shí)驗選題的“四個(gè)方向”
材料成型與控制工程專(zhuān)業(yè)設計性實(shí)驗選題在把握“五個(gè)原則”的前提下，通�？赏ㄟ^(guò)“四個(gè)方向”來(lái)進(jìn)行選題設立，即驗證性實(shí)驗轉化為設計性實(shí)驗、科研項目轉化為設計性實(shí)驗、生產(chǎn)項目轉化為設計性實(shí)驗和學(xué)生興趣轉化為設計性實(shí)驗。
�。ㄒ唬炞C性實(shí)驗轉化為設計性實(shí)驗
驗證性實(shí)驗是為促使學(xué)生掌握并加深對專(zhuān)業(yè)基本理論、知識的理解，而按照實(shí)驗教材的要求，由學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗操作，并從實(shí)驗結果驗證所學(xué)的理論知識。由于實(shí)驗結果在理論授課時(shí)已經(jīng)涉及，因此學(xué)生實(shí)驗的興趣不濃，熱情不高。但不要因為這些就抹殺驗證性實(shí)驗驗證理論知識，加深學(xué)生對基本理論知識理解的獨特作用。完全可以通過(guò)合理安排，將一些驗證性實(shí)驗轉換為設計性實(shí)驗。這樣就可以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗興趣，提高學(xué)生的實(shí)驗學(xué)習主動(dòng)性、自主性。例如，對長(cháng)桿型坯料進(jìn)行局部鐓粗是模鍛生產(chǎn)中經(jīng)常采用的變形工序之一。因此，在《鍛壓工藝及模具設計》專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課中設立了“局部鐓粗規則的驗證”這項驗證性實(shí)驗。該實(shí)驗通過(guò)對不同長(cháng)度試件，使用局部鐓粗模進(jìn)行鐓粗，驗證局部鐓粗規則的正確性，觀(guān)察和分析由于局部鐓粗長(cháng)度與直徑比值的影響而出現的正常和不正�，F象。由于是驗證性實(shí)驗，學(xué)生興趣不高，往往抱著(zhù)看熱鬧的心態(tài)參加實(shí)驗，不能達到良好的教學(xué)效果，但該實(shí)驗涉及內容是比較典型且在生產(chǎn)中常用到的。怎樣保留并將其轉換為學(xué)生感興趣的設計性實(shí)驗呢？這就需要轉換思路，可將該實(shí)驗內容轉換為首先要求學(xué)生根據給定尺寸的不同試件，進(jìn)行局部鐓粗積聚工步計算，并繪制鐓粗模模具圖。當然，由于實(shí)驗經(jīng)費及加工時(shí)間的限制，學(xué)生設計的鐓粗模并不需要制作出來(lái)，因為給定尺寸的試件，其局部鐓粗模主要模具尺寸及工步是唯一的，可以采用原有的局部鐓粗模進(jìn)行實(shí)驗和鑒定學(xué)生設計結果的準確性，這些需要教師在實(shí)驗過(guò)程中靈活掌握。這樣，通過(guò)對原有實(shí)驗內容轉換為設計性實(shí)驗，可使學(xué)生根據給定的實(shí)驗目的，自行設計實(shí)驗方案并予以實(shí)施，對實(shí)驗結果進(jìn)行分析論證，一方面有力地提升學(xué)生的實(shí)驗熱情，鞏固所學(xué)理論知識，提高解決本專(zhuān)業(yè)有關(guān)加工工藝問(wèn)題的能力；另一方面增加的鐓粗模設計又鍛煉了學(xué)生的工程制圖能力。驗證性實(shí)驗轉換為設計性實(shí)驗，不但可以保留一些經(jīng)過(guò)長(cháng)期教學(xué)積淀總結的經(jīng)典、原理性強的驗證性實(shí)驗內容，而且節約實(shí)驗經(jīng)費，還能提高學(xué)生的實(shí)驗熱情，達到良好的實(shí)驗教學(xué)效果，有著(zhù)“一舉三得”的益處。當然，并不是所有驗證性實(shí)驗都能轉換為設計性實(shí)驗，對于這類(lèi)實(shí)驗項目，如果確實(shí)是經(jīng)典、原理性強的驗證實(shí)驗項目，只要集思廣益，通過(guò)合理安排，完全可以將驗證性實(shí)驗穿插在設計性實(shí)驗項目中，以增加學(xué)生的學(xué)習主動(dòng)性。這些都需要在設計性實(shí)驗選題中拓寬思路，靈活安排。
�。ǘ┛蒲许椖哭D化為設計性實(shí)驗
科研項目轉化為設計性實(shí)驗，就是將專(zhuān)業(yè)教師的科研課題或科研成果轉化為設計性實(shí)驗。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新材料、新技術(shù)和新知識不斷出現，而且高校材料成型與控制工程的教師學(xué)歷較高，多為博士畢業(yè)，且積累了具有一定水平的科研成果。把科研課題或科研成果涉及的新技術(shù)和新知識轉化為設計性實(shí)驗，是培養學(xué)生創(chuàng )新意識、創(chuàng )新精神和創(chuàng )新能力的最佳途徑。根據調查，學(xué)生大多數對專(zhuān)業(yè)課老師所從事的科研項目及內容具有極大的興趣和關(guān)注，此舉能夠有力地提高學(xué)生實(shí)驗學(xué)習的積極性和興趣，利于實(shí)現加強學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)與實(shí)踐應用能力培養的教學(xué)目的。例如，教師科研項目涉及到的過(guò)共晶Al-Mg2Si合金在航空航天、軍工、汽車(chē)等領(lǐng)域中應用前景廣闊，已成為國內外十分重視研究開(kāi)發(fā)的先進(jìn)復合材料，但鑄態(tài)過(guò)共晶Al-Mg2Si合金的力學(xué)性能較差。因此，可將該科研項目涉及內容轉化為“原位自生Al-Mg2Si復合材料力學(xué)性能的改善”設計性實(shí)驗，要求學(xué)生針對鑄態(tài)原位自生過(guò)共晶Al-Mg2Si復合材料力學(xué)性能差的特點(diǎn)，設計并實(shí)施改善力學(xué)性能的方法，并撰寫(xiě)分析報告。該設計性實(shí)驗所涉及的Al-Mg2Si在專(zhuān)業(yè)課中雖未能涉及，但鋁硅合金熔煉等相關(guān)知識在理論課和實(shí)驗課上已涉及并掌握，因此學(xué)生進(jìn)行該項實(shí)驗有一定的理論和實(shí)踐基礎。學(xué)生首先要查找相關(guān)資料，理解并掌握“原位自生過(guò)共晶Al-Mg2Si復合材料”的相關(guān)知識，在保證合金成分為過(guò)共晶Mg2Si的條件下，自主選擇、計算合金成分配比。然后根據計算結果進(jìn)行配料、熔煉、除氣，并根據前期選擇的不同方法對合金熔液或澆注試件進(jìn)行處理，最后進(jìn)行拉伸測試及金相觀(guān)察，檢驗設計方案的正確性，并對結果進(jìn)行理論分析。該設計性實(shí)驗雖然由科研課題轉化，但涉及材料成型與控制工程專(zhuān)業(yè)知識中應掌握的合金設計、合金配料、合金熔煉、合金處理及熱處理工藝等，較好地將專(zhuān)業(yè)知識系統、綜合地鏈接在一起，使學(xué)生能夠接受系統的工程實(shí)訓，不僅能夠培養學(xué)生的創(chuàng )新能力，而且加深其對所學(xué)專(zhuān)業(yè)的認識和提高解決所學(xué)專(zhuān)業(yè)涉及工藝問(wèn)題的能力，樹(shù)立正確的思維方法及嚴謹的科學(xué)態(tài)度和工作方法等�？蒲许椖哭D化為設計性實(shí)驗時(shí)，不可盲目地將科研內容或部分內容一成不變地照搬過(guò)來(lái)，必須要考慮學(xué)生的所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識和專(zhuān)業(yè)能力，如果研究?jì)热葸^(guò)于狹窄、難度較大或實(shí)驗內容過(guò)于生僻，不僅達不到提高學(xué)生實(shí)驗興趣和教學(xué)效果的目的，反而會(huì )使學(xué)生產(chǎn)生抵觸情緒，這就從根本上違背了開(kāi)展設計性實(shí)驗的初衷。因此，采用科研項目轉化為設計性實(shí)驗時(shí)，一定要密切結合學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識、實(shí)驗能力等方面，保證學(xué)生能夠以飽滿(mǎn)的熱情投入到設計性實(shí)驗的工作中。
�。ㄈ┥a(chǎn)項目轉化為設計性實(shí)驗
材料成型與控制工程是實(shí)踐性較強的專(zhuān)業(yè)，因此在設計性實(shí)驗選題時(shí)要力求接近、結合實(shí)際生產(chǎn)項目，將其合理轉化為設計性實(shí)驗內容。通過(guò)這種設計性實(shí)驗的訓練，能夠有針對性地促使學(xué)生在解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題時(shí)應用、加強、拓展所學(xué)的專(zhuān)業(yè)理論知識。這種實(shí)際生產(chǎn)項目轉化的設計性實(shí)驗，不但能培養學(xué)生的工程設計意識和實(shí)踐能力，而且能顯著(zhù)提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合能力。例如，以W18Cr4V為代表的高速鋼廣泛應用于實(shí)際生產(chǎn)中的切削工具和冷變形模具中，其內部的合金元素與碳形成復雜的碳化物，分布在基體金屬上，降低了材料的機械性能。而鍛造是實(shí)際生產(chǎn)中改變高速鋼中碳化物分布狀態(tài)的重要方法。因此，可將該生產(chǎn)項目轉化為設計性實(shí)驗“改善高速鋼鑄件中碳化物分布的鍛造工藝設計與實(shí)施”。該實(shí)驗內容包括鑄造和鍛造兩大部分，鑄造部分要求學(xué)生自主選擇、設計高速鋼鑄件成分，并根據設計成分采用中頻爐進(jìn)行熔煉、澆注小型鑄件，然后對鑄件進(jìn)行碳化物偏析分析，根據偏析分析結果，合理設計鍛造工藝并利用自由鍛機實(shí)施，最后再進(jìn)行偏析檢測，以檢驗設計的鍛造方案是否正確。這個(gè)設計性實(shí)驗有機地將鑄造和鍛壓兩個(gè)專(zhuān)業(yè)方向結合，符合實(shí)際生產(chǎn)流程，使學(xué)生能夠系統地學(xué)習、實(shí)踐和掌握企業(yè)所需要的知識，有利于應用型人才的培養。
�。ㄋ模⿲W(xué)生興趣轉化為設計性實(shí)驗
學(xué)生的興趣是實(shí)驗教學(xué)達到預期目標和效果的動(dòng)力，因此，如將學(xué)生普遍感興趣的問(wèn)題轉化為設計性實(shí)驗，就能激發(fā)學(xué)生對設計性實(shí)驗的關(guān)注和探索，從而促使學(xué)生在實(shí)驗中運用已學(xué)的知識、技術(shù)去自主發(fā)現、探索和總結規律，達到培養學(xué)生熟練運用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識，提高專(zhuān)業(yè)素質(zhì)、創(chuàng )新意識和實(shí)踐能力的目的。例如，精密鑄造是用精密造型方法獲得精確鑄件的工藝，是鑄造行業(yè)在高新領(lǐng)域的代表，很多鑄造企業(yè)對精密鑄造工藝的應用需求很大。如果開(kāi)設精密鑄造相關(guān)的設計性實(shí)驗，要求學(xué)生采用精密鑄造法制備小型零件，學(xué)生并不是普遍感興趣，達不到預期的教學(xué)效果。怎樣才能使學(xué)生都感興趣呢？這里可以將精密鑄造制備小型零件變?yōu)樗囆g(shù)鑄造，因為藝術(shù)鑄造采用的熔模鑄造、陶瓷型鑄造、消失模鑄造等的工藝與工廠(chǎng)生產(chǎn)的精密鑄造零件工藝及原理是相通的，而要求學(xué)生采用精密鑄造技術(shù)設計并制作小型鑄造工藝品，會(huì )極大地調動(dòng)學(xué)生的興趣和參與實(shí)驗的熱情，學(xué)生會(huì )在實(shí)驗過(guò)程中潛移默化地掌握、提高精密鑄造相關(guān)知識及工藝。
三、結語(yǔ)
隨著(zhù)教學(xué)改革的深入，材料成型與控制工程專(zhuān)業(yè)的設計性實(shí)驗越來(lái)越受到重視。實(shí)際教學(xué)中，我們本著(zhù)“五個(gè)原則，四個(gè)方向”來(lái)制定設計性實(shí)驗項目的選題，同時(shí)力求使實(shí)驗內容、實(shí)驗形式不斷更新、完善，充分調動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗學(xué)習積極性，為培養學(xué)生科技、工程能力的應用與創(chuàng )新創(chuàng )造良好的前提條件，取得了良好的教學(xué)效果。在以“五個(gè)原則，四個(gè)方向”制定的設計性實(shí)驗項目中，學(xué)生能夠真正地綜合運用多門(mén)學(xué)科的知識、方法和技能來(lái)設計實(shí)驗方案，并在實(shí)驗過(guò)程中運用所掌握的知識去發(fā)現、分析和解決問(wèn)題，提高了專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，積累了在企事業(yè)單位和生產(chǎn)一線(xiàn)解決實(shí)際問(wèn)題的知識、素質(zhì)和能力。
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