材料成型及控制工程专业实验教学环节的改革探索

ＩＳＳＮ１００２４９　５６　实验技术与管理　．．．．．．．．．．．．．．　．．．．——ＣＮ１１—２０３４／Ｔ　第２７卷第６期２０１０年６月　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．６　Ｊｕｎ．２０１０　材料成型及控制工程专业实验　教学环节的改革探索　冒国兵，张光胜，刘　琪　（安徽工程科技学院机械系，安徽芜湖２４１０００）　摘要：实验教学是学生接触实践的第一课堂，对于培养学生的工程实践能力和创新精神具有非常重要的　作用。分析了材料成型及控制工程专业实验教学方面存在的问题，并根据材料成型及控制工程专业的培　养目标，对实验教学的多个环节进行了改革，提高了实验教学质量。　关键词：材料成型及控制；实验教学；改革　中图分类号：Ｇ６４２．０　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００２—４９５６（２０１０）０６—０１４０—０３　Ｒｅｆｏｒｍ　ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｌｉｎｋｓ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｈａｐｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｐｅｃｉａｌｔｙ　Ｍａｏ　Ｇｕｏｂｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｇｕａｎｇｓｈｅｎｇ，Ｌｉｕ　Ｑｉ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｗｕｈｕ　２４１０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｃｌａｓｓｒｏｏｍ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒ—　ｔａｎｔ　ｆｏｒ　ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｔｈｅｉｒ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｂｉｌｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｓｐｉｒｉｔ　ｏｆ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉ—　ｍｅｎｔａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｈａｐｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｐｅｃｉａｌｔｙ　ｉｎ　Ａｎｈｕｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｅｘｉｓｔｅｄ．Ａｎｄ　ｍａｎｙ　ｌｉｎｋｓ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｒｅｆｏｒｍｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌｔｙ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｈａｐｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｒｅｆｏｒｍ　实验教学作为理论联系实际的环节，是实践性教　与模具设计、塑性成形工艺与模具设计以及焊接工艺　学的重要内容，对于培养大学生动手能力和分析问题、　与设备３个专业方向，主要培养适应２１世纪社会主义　解决问题的能力，以及提高工程意识和培养创新精神　现代化建设需要，德智体全面发展，基础扎实、知识面　都有十分重要的作用。由于材料成型及控制工程专业　宽、能力强、素质高、富有创新精神，掌握现代工程材料　属于实践性比较强的学科＿１］，并且我校是一所省属多　基础知识和机械零件现代成型及控制技术，并初步具　科性高等工科院校，因此，实验教学质量的提高对于实　备开发新的成型技术和新型材料能力的应用型高级专　现“具有创新精神的应用型高级专门人才”的培养目标　门人才。基于这一培养目标，我们认为原有的实验教　显得尤为重要。　学状况非常不利于学生应用能力的提高和创新精神的　１材料成型及控制工程专业实验教学现状　培养，主要存在以下几个方面的问题。　１．１　实验教学得不到足够重视，实验条件薄弱　我校材料成型及控制工程专业下设液态成形工艺　多年以来，由于主客观的原因，我国高等学校在　教学过程中对实验教学环节重视不够，往往只是把　收稿日期：２００９—０７—１４　实验教学当成理论教学的辅助手段，以课堂教学为　基金项目：安徽省教学研究重点资助项目（２００７ｊｙｘｍ０８７）；安徽工程科　中心，实验教学人员主动性和积极性较低，不少人不　技学院教研资助项目（２ＯＯ７ｙｊｙ２６）　愿从事或不安心于实验教学工作，实验教学队伍不　作者简介：冒国兵（１９７９一），男，江苏省洪泽县人，硕士，讲师，主要从事　稳定；教学检查、教师教学质量的评价也以理论教学　材料成型及控制工程专业的教学和科研工作．　Ｅ－ｍａｉｌ：ｍａｏｇｕｏｂｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ　为主，教师本身也自觉或不自觉地追求理论教学内　冒国兵，等：材料成型及控制工程专业实验教学环节的改革探索　１４１　容的系统性和完善性，忽视了对理论知识的实际应　用心］。学生也普遍存在将理论应用于实践的意识　差、动手能力较弱等问题。在这种情况下，要想提高　学生的工程应用能力是困难的，更谈不上创新精神　的培养。当然，对实验设备的投入也不多，不够重视　实验教学平台的建设，实验基础条件薄弱，这也直接　导致了实验教学效果不理想。　１．２　实验教学模式与教学方法落后　该专业原有实验教学模式主要为演示性和验证　性实验教学，而设计性、综合性和仿真性的实验教学　却很少。学生只能在教师教学计划安排的某一时间　到实验室进行实验，完成实验指导书上明确规定的　任务，得到早已估计到的实验结果　］。这样的验证　性实验虽也可以起到加深对理论知识理解等方面的　作用，有其自身存在的价值，但是验证性实验往往是　机械的、程序化的操作，不能够有效地调动学生主动　思考、积极动手解决问题的兴趣，导致了学生的工程　应用能力和创新精神得不到很好的培养。因此，原　有的以验证性实验教学为主的模式，不符合当前培　养“具有创新精神的应用型高级专门人才”的目标要　求，是落后的。　就实验教学方法来说，实验指导教师多是将实验　目的、原理、操作步骤及注意事项等进行详细讲解或示　范，并且学生也都有详细的实验指导书作为参考，只要　照抄照搬而用不着再去思考和查阅资料就能完成实　验。这种以教师为主的实验教学方法使得学生的依赖　性很强＿４］，不能够很好地锻炼学生在实验中观察问题、　分析问题和解决问题的意识和能力，教学效果并不十　分理想。　１．３实验成绩考核评价体系不健全　考核评价的方式是一根指挥棒，具有很强的导向　性ｌ５］。科学地评定学生的实验成绩对于引导学生重视　实验教学，提高理论联系实际的能力发挥着很强的导　向作用。　我校材料成型及控制工程专业原有的实验考核方　式主要是依据实验报告，以实验结果的准确与否来评　价实验成绩。就这一考核评价体系本身来说，它忽视　了对实验方法、实验过程以及对分析、解决问题能力的　考核，不利于激发学生对实验的兴趣　］，也不利于重点　培养学生的实践动手能力、分析解决问题的能力和创　新精神，容易造成部分学生相互抄袭实验报告等现　象。　２材料成型及控制工程专业实验教学改革　针对我校材料成型及控制工程专业原有实验教学　环节存在的问题，参考国内其他院校材料成型及控制　工程专业实验教学改革的成果，以学校２００６年人才　培养方案修订和本科教学质量评估为契机，对原有实　验教学环节进行了改革。改革主要以提高实验教学质　量、培养“具有创新精神的应用型高级专门人才”为目　标，具体包括３个方面的内容：重视实验教学，改善实　验教学条件；探索新的实验教学模式和教学方法；改进　实验成绩考核评价体系。　２．１　重视实验教学，改善实验教学条件　我校材料成型及控制工程专业实验教学环节主要　进行了如下的改革。　首先就体现在实验教学观念的更新上，将实验教　学放在与理论教学同等重要的位置，而不是处于从属　地位。引进了专职实验教学教师，给予与理论教师相　同的待遇，并有同等的进修和晋职等机会，实验教学队　伍明显改善。学校在教务部门成立实践教学管理科，　专门对实验教学等实践性教学制定相关标准，并对实　验教学活动进行规范和管理。同时，教师也更加重视　自身创新及工程能力的培养，着力提高实验教学水平。　这些都促进了教师实验教学创新积极性的形成，为学　生工程应用能力和创新精神的培养、提高提供了良好　的软件条件。　其次，我校对材料成型及控制工程专业实验教　学环节的改革还体现在显著加大了对实验教学经费　的投入，打破制约实验教学质量提高的“瓶颈”。这　些经费来源于财政拨款和贷款等多个方面。投入的　经费一方面主要用于购买基础实验设备，例如，增购　了光学显微镜３Ｏ余台，增购了材料力学性能试验机　４台和多套热处理设备。淘汰了过期服役设备和严　重损坏的设备，例如，报废了３台热处理炉、２台化学　成分分析仪和２台型砂透气性测定仪等。投入的经　费另一方面主要用于建立新的实验教学用实验室，　例如：新建了液态成型模拟仿真室，该实验室包括正　版铸造工艺分析模拟软件一套和２ｏ余台高性能计　算机；新建了型砂制备和性能测试室，该实验室包括　多台混砂机、型砂制样机、粘土吸蓝量测定仪、型砂　透气性测定仪、型砂强度测试仪和热湿拉强度试验　机等。投入的经费还用于购置了先进的材料成型和　测试设备，例如合金真空熔炼炉、粉末制品成型机、　粉末热压烧结炉、注塑机等先进成型设备和电化学　工作站，及碳一硫高速分析仪、热膨胀仪、Ｘ射线粉　末衍射仪、扫面电子显微镜、大型直读光谱仪等先进　测试分析设备，这些设备具有教学、科研和社会服务　等多重作用。上述经费的投入，大大改善了该专业　进行实验教学所需的硬件条件。　２．２探索新的实验教学模式和教学方法　实验教学是学生最早接触的基础实践性环节，因　１４２　实验技术与管理　此，推行有利于学生工程及创新能力培养的实验教学　模式和方法尤为重要。　我校材料成型及控制工程专业对传统的演示　性、验证性实验旧模式进行了初步探索改革，修订　了相应的人才培养方案，明显增加了具有综合性、　设计性以及仿真性的实验项目。例如，原来“材料　科学基础”课程中的相关实验项目，包括金相试样　的制备、金相显微镜的构造及使用、铁碳合金平衡　组织观察、金相显微摄影和金属的塑性变形与再结　晶等，大多为验证性实验，改革后，将该课程的实验　教学与理论教学分离，独立设课，并将原来各个验　证性实验项目整合为大的综合性实验。又例如，原　来“铸造工艺学”课程中的相关实验项目包括铸造　用型砂配制、型砂透气性测定、粘土吸兰量的测定　和型砂力学性能测定等，也多为验证性实验，参考　原有实验项目内容，依据现有实验硬件条件对该课　程的实验进行了设计性实验的改革。具体做法是，　实验指导教师提出造型材料的使用性能要求，并提　供相关实验用原材料和制备测试用的仪器设备等　条件，要求学生设计出合理的造型材料的成分及含　量　］。再如，增加开设了“铸造过程模拟仿真”的综　合实验，具体包括铸造凝固过程的数值模拟及铸造　充型过程的数值模拟，该实验综合了铸件的工艺设　计及三维造型、温度场及流场的数值模拟和铸造缺　陷分析及工艺方案改进３个过程。另外，我校该专　业还增大了选修实验的比例，用以拓宽学生知识　面，发挥其特长，适应学生个性的发挥，增强学生的　适应能力和创新能力。　传统的实验教学方法“以实验教师和实验指导书　为中心”　］，我校材料成型及控制工程专业实验教学方　法的改革不断打破这一局面。实验指导书以讲解实验　目标、实验原理方法及要求等为主，而不涉及具体的实　验过程，打消学生对实验指导书过强的依赖性心理。　“以学生为中心”，采用自学式、讨论式、答辩式等引导　学生主动学习、探索的兴趣，具体来说就是在实验过程　中，引导学生主动查阅、分析资料，与学生相互讨论并　思考、回答或解决教师提出的问题，从而锻炼、提高学　生发现、分析和解决问题的能力以及动手实践能力。　另外，在实验教学过程中也注重ＣＡＩ等现代教学辅助　手段的应用，降低实验教学的消耗，最大限度地提高实　验教学的效果和质量。　２．３改进实验成绩考核评价体系　我校材料成型及控制工程专业原有的以实验报告　为依据、以实验结果的准确与否来评价实验成绩的实　验考核方式，缺乏对实验方法、实验过程以及对学生分　析、解决问题能力的考核评价，既不科学也不严格，不　少学生对实验课程的考核抱无所谓态度。改进后的实　验成绩考核评价体系，增加对实验过程以及对学生分　析、解决问题能力等方面的考核评价，力求提高科学　性，并比照理论课程的考试制度严格执行。　在上述实验教学观念的更新、实验教学条件的不　断改善、实验教学模式及实验教学方法和实验成绩考　核评价体系改革持续推进的情况下，实验教学的质量　得到了有效的提高，该专业学生的工程应用能力和创　新意识也有了明显提高。例如，２００６年以来，本专业　在校学生在全省、全国大学生创新大赛中取得了不俗　的成绩，“阶梯平地两用电动轮椅”获全国三等奖、安徽　省一等奖，“智能盲人引路车”获安徽省二等奖，“心连　心健身椅”获安徽省三等奖。　３　结束语　我校材料成型及控制工程专业实验教学的改革得　到了各级领导的高度重视，实验教学相关管理人员、实　验技术人员和理论教学人员积极主动参与，对实验教　学的各个主要环节进行了有力的改革探索，取得了初　步成效。实验教学改革是一项系统工程，目前的改革，　总体来说也还只是初步尝试，要想真正实现实验教学　改革的总体目标，还需要在今后的改革实践过程中不　断修正和完善。　参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：　［１］徐小兵，杨雄，吴文秀，等．材料成型及控制工程专业人才培养目　标与知识结构［Ｊ］．理工高教研究，２００６，２５（１）：８１—８２．　［ｚ］叶宏，闫忠琳．材料科学与工程专业实践教学环节的现状与对策　ＥＪ］．重庆科技学院学报：社会科学版，２００７（２）：１２６—１２７．　［３］杨明波，杨惠，唐丽文，等．材料科学与工程专业实验课程体系的　改革［Ｊ］．实验技术与管理，２００７，２４（１）：８　１０．　［４］林知，卢建红．强化综合素质培养合格人才ＥＪ］．中国高等教育，　２０００（２２）：３３～３４．　［５］洪源渤，衣晓青．论高等工程教育中的实践教学最优化口］．高等　工程教育研究，２００５（３）：５－８．　［６］薛小桥，曾庆韬，张菁，等．实验教学必须突出学生的主体性地位　ｌＪ］．实验室研究与探索，２０００，１９（４）：８－１０．　［７］张光胜，王如高，许玲，等．材料成型及控制工程专业实验和实践教　学体系的改革研究［Ｊ］．中国科教创新导刊，２００８（１３）：１０９—１１１．　［８］罗玉双，熊大胜，席在星．全面开放实验教学，培养学生实践技能　和创新精神［Ｊ］．实验技术与管理，２００６，２３（３）：２２—２４．