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金属工艺学系列课程教学改革与实践

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  [摘要]从培养21世纪机械工程创新人才的角度,对金属工艺学系列课程的教学内容、课程体系、教学方法、金工实习和实验等环节进行了教学改革与实践。
  [关键词]金属工艺学 课程体系 教学改革
  
  “金工系列课程”是工科专业一个十分重要的综合性技术基础课群,涉及到机械制造的全过程,内容广泛、知识面大、实践性强。它包括《机械工程材料》、《热加工工艺基础》、《机械加工工艺基础》、《公差与技术测量》、《金工实习》等内容,可分为课堂教学、金工实习和金工实验三大模块。
  “金工系列课程”在提高工科学生的工程实践能力、创新能力以及综合素质等方面起着其它课程不可替代的作用,因而历来为工科院校所重视。一些工科院校早在20世纪80年代就开始了金工系列课程的教学改革。然而,在农业院校,由于工科通常处于非主体地位,其基础办学支持条件较弱,从而使得金工系列课程的教学与工科院校相比还存在不小的差距。随着目前很多农业院校向综合性大学发展的趋势,机械类工科专业越来越多,如果不加快对金工系列课程教学改革的步伐,将直接影响到农业院校培养出的工科生在社会上的综合竞争能力。本文结合国内一些农业大学近几年的教学改革与实践,对金工系列课程的教学内容、教学方法、课程体系、金工实习、课程实验等环节进行探讨与分析,旨在进一步深化金工系列课程的教学改革。
  
  一、根据人才需求,确定教改方向
  
  21世纪的社会发展趋势,不仅规范了人才培养规格,而且对其知识和能力方面的素质也提出了新的要求。21世纪需要的是通专结合的复合型人才、一专多能的应用型人才,更需要具有开拓精神的创新型人才。现代工程师担负着科学研究、技术开发、工程设计与制造的艰巨任务,他们不仅应具有社会责任感和事业心,还要有强烈的工程意识,能在各自的工作岗位上开拓创新。传统的教育方式是“教师讲、学生听”,作业和考试都统一化、模式化,学生思维受到局限,难以培养出社会需要的复合型、创新型人才。因此,金工系列课程的教学改革必须采取“以学生为主体,以教师为主导”的教学方法,变单纯地传授知识为加强能力、提高素质、全面育人。
  
  二、优化教学内容,重构课程体系
  
  根据人才培养的总体目标,要求进一步压缩“金工系列课程”的门数和学时数。比如,华南农业大学机械设计制造及其自动化专业1999级的教学计划中,“金工系列课程”总的课堂教学时数为130学时,2001级缩减为100学时,2003级缩减为70学时。但是,随着现代制造业的迅速发展,新材料、新技术和新工艺不断涌现,使得“金工系列课程”的教学内容又不断扩展。所以必须对“金工系列课程”的教学内容和结构体系做相应的调整,必须采取“删、选、合、增”的方法。“删”就是删除陈旧、老化的知识,强干削枝,做到少而精。“选”就是精选传统教学内容中的基本原理和重要的工艺方法。这些内容是金工课程的基础,也是理解和掌握各种新工艺的基础。例如,砂型铸造中的手工造型实习,看似原始和落后,但它对于学生理解铸造工艺的原理和了解影响铸件质量的主要工艺因素等都有很大的作用,同时也有助于训练学生认真细致的工作作风和吃苦耐劳的精神。“合”就是根据知识结构间的内在联系,对某些内容进行相应的整合,避免不必要的重复,这样不但使教学内容更加系统连贯,而且可以节约教学时数。例如,将部分内容从课堂教学转移到金工实习中来,如工程材料硬度测定、金相组织观察等。把原属《机械工程材料》课程中的有关金属塑性变形原理的内容,适当精简后整合到《热加工工艺基础》课程中的锻压部分来讲。“增”就是增加一些新知识、新技术、新工艺以及一些特种加工及非金属材料的知识,使教学内容处于学科发展前沿,增强学生毕业后对未来岗位的适应能力。
  鉴于学时的压缩,不同专业的“金工系列课程”设置应做相应调整。对于机械设计制造及其自动化专业,可以取消《公差与技术测量》课,开设《机械工程材料》、《机械制造基础》和《金工实习》,将公差与技术测量的内容放在机械制造基础中来讲。对于农业机械化及其自动化、交通运输专业等,可以只开设《机械工程材料》和《金工实习》,金属工艺学的基本原理与方法放在金工实习中讲授。为了保证课程体系的协调统一,可以实行主讲教师负责制。“金工课程”组中每门课程有一个主讲教师负责,讲授该门课程的其它教师要与主讲教师进行沟通,以保证不同专业和课程在教学内容上的前后衔接。
  
  三、改进教学方法,提高教学效果
  
  教学内容的增加和学时数的减少,势必需要对教学方法和教学手段进行改革。
  1.采用“讨论式”和“启发式”课堂教学。“讨论式”课堂教学的具体做法可以结合生产实际选定论题,学生经预习后,由学生代表发言,然后展开课堂讨论、完善答案,最后再由教师归纳总结。这样可激发学生主动学习的积极性,提高他们运用所学知识去分析解决实际问题的能力。不但可以提高教学效果,而且培养了思维能力和语言表达能力,实践证明,这是一种很好的综合训练方式。
  “启发式”教学的核心就是对新阐述的问题有一个从提出问题、分析问题到解决问题的完整过程。授课过程中,尽量多采用有趣、直观、多样的方式进行启发式教学,多举生活、生产中的实例,不仅可以活跃课堂气氛,而且可以收到满意的教学效果。
  2.充分利用现代化教学手段。金工课程的性质是知识面广,深度适当。近年来,工艺设备发展很快,而教学条件又跟不上,实习工厂与社会工厂相比,其生产手段和技术装备水平都比较落后。学生若依靠金工实习建立的生产概念,大大地落后于现代化工业的真实情况。即使在一个大型综合企业中,也难以包罗万象,样样俱全。若按课本插图讲授工艺原理与应用,无疑会使学生在学习中感到非常抽象和困难,为此必须开发《金工系列课程》CAI课件用于教学,不仅有先进、直观、系统、概括性好等特点,还可节约学时。
  3.优化考核内容与方式。为了全面衡量学生掌握知识的程度,使其更注重于自己分析解决实际问题的能力,在试卷中除了安排一部分基本概念题以外,还应安排一些实际例子和问题,不设统一的标准答案,让学生自己分析和发挥,考察他们的综合分析能力。金工实习的成绩则由各个工种的操作成绩和实习完成后的统一笔试成绩组成,这样既有理论又有实践,比较合理。
  为了提高学生阅读文献、获取先进技术信息的能力,可以在学期开始就布置作业,要求每个学生阅读10篇以上的科技论文,撰写一篇关于金属工艺学新材料、新技术、新工艺方面的“论文或综述”,期末考试前上交,作为平
  时成绩的一部分,计入期末成绩。
  
  四、强化金工实习,提高动手能力
  
  金工实习是金工课程重要的实践性教学环节,是学生在校期间获得实践知识的重要途径,对理解和掌握后续课程十分重要,一般要求学生在工厂实习时间不少于一个月左右。
  1.强化金工实习教学环节。随着招生规模的扩大、实践教学要求的变化,很多学校都将原来的机械加工厂进行改制,建立集教学实习、科研开发和人才培训为一体的综合实习基地“机械工程训练中心”,将教学实习与生产分开,强化了金工实习的教学环节。
  2.提高金工实习指导人员的素质。指导人员是金工实习的主导,他们的教学、业务素质直接影响着金工实习的质量。学校增加了一批具有博士、硕士、学士学位并有一定相关工作基础的专业人才,充实到“机械加工训练中心”,提高了指导人员的整体素质。
  3.加强素质教育,注重学生创新能力的培养。面向21世纪的高等工程技术人才,应具有较强的适应能力、创造能力和竞争能力。为了达此目的,应从三个方面入手。一是改革传统的实习内容,增强培养创新能力的内容。例如,在钳工的基本内容实习完以后,要求每个学生设计一个工艺品图案,画出图纸,安排加工步骤,再自行加工出工件。在车工、铸工等工种,也都有按指导人员要求、自行设计和加工毛坯和工件的实践过程。二是利用实习工厂的现有条件,增加实验教学,提高学生动手能力。如在工厂实习期间进行钢铁火花鉴别、硬度测定、热处理等实验,不仅解决了“金工课程”课时少的矛盾,还激发了学生的学习兴趣。三是增加先进加工技术,利用先进加工设备,如数控机床加工、电火花加工等,把计算机辅助设计与加工技术结合起来,提高学生的适应能力与创新能力。
  4.增设外厂参观和电化教学,拓宽学生的眼界。华南农业大学在洛阳拖拉机厂等国内一些大型企业建立实习基地,作为实习内容的重要组成部分,这些大型企业加工设备和方法都比较先进,能够大大开阔学生的眼界。同时,增加电化教学,在实习中还经常穿插观看一些先进加工技术和加工方法录像与影碟。
  随着科学技术的发展,金工实习所代表的传统工程实践必将逐步被现代工程实践所取代。传统的金工实习只是在知识、技能方面对学生进行训练,而现代工程实践教学则是面对发展中的现代制造技术,对学生进行知识、技能、素质和创新能力的全面训练。因此,除传统加工技术外,还应增加先进的制造技术、工程管理知识和环保意识教育等等。
  
  五、开设综合实验,培养创新能力
  
  金工实验是为了让学生能够将所学的理论知识应用于生产实际而设置的。在传统的金工实验中,验证性的实验占大多数,实验的方法、步骤、实验记录格式、数据处理,在实验指导书中都写得很具体,学生不需要动脑筋思考,也不需要解决困难和问题,只需要按照指导教师的要求,按部就班进行操作就能顺利完成。这样不利于培养学生的创新能力,学生的积极性也不大。因此,根据学校的实际情况和现有设备,可将验证性的实验改为综合性、设计性、具有创新性的实验。例如“钢的热处理工艺”实验,可以改变传统的实验方法和步骤,对学生只给出钢号、工件在热处理后要达到的性能指标(如硬度等),提出实验内容、实验要求,提供实验设备。由学生根据在课堂上所学到的基本理论知识,自己拟定实验方案独立完成。即拟定加热温度、保温时间、冷却方式、工艺规范等,并画出具体的工艺曲线。在实验过程中,学生独立操作,教师只作辅导性指导。这样的实验更接近于生产实际,学生参与实验的积极性、主动性和创造性都可以得到很好的发挥,提高了实验教学的质量。
  “金工系列课程”作为一个实践性很强的技术基础课群,其教学必须与新专业建设结合起来进行改革,在系统的整体优化中找准自身的位置。对于农业院校的工科专业,更应该加大改革力度,使金工系列课程在提高学生综合素质方面切实发挥重要作用。
  
  参考文献:
  [1]康敏等.金工课程教学改革的思考[J].农机化研究,2002,(1).
  [2]张立新,魏敏.实施素质教育改进机械制造基础教学[J].高等农业教育,2001,(3).
  [3]杨叔子,张福润.面向21世纪改革机械工程教学[J].高等教育研究,2000,(4).
  [4]曹源文,马丽英.金属工艺学课程教学改革探讨[J].重庆交通学院学报,2003,3(4).

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