材料成型專業綜合實驗教學的改革和探索

陳繼兵　殷燕芳　劉在華　李詩龍　張永林

【摘 要】根據我校對材料成型及控制工程專業的培養目標，從培養學生的創新能力、思維能力，動手能力和綜合設計能力的目標出發，分析了我校該專業實驗教學中存在的不足，并分別從實驗類型、實驗內容、實驗方法和手段上進行了改革和探索。

【關鍵詞】材料成型及控制工程專業；綜合實驗；教學改革

實驗教學是高等教育中的一個非常重要環節，對于專業課程的實驗教學來說，更是顯得尤為重要。它是通過實踐來認識課本專業知識內容的橋梁，是對課堂教學內容的一個拓展和延伸。實驗教學時培養學生的動手操作能力、判定分析問題的能力和處理解決問題的能力，以及對科學研究的認識和培養具有創新性思維都有著十分重要的關鍵作用，同時也是增強和培養學生具有創新精神的提供基本的土壤。由于材料成型及控制工程專業屬于實踐性比較強的學科[1]，并且武漢輕工大學（以下簡稱我校）是一所省屬多學科性高等工科院校，因此，提高實驗的教學質量對于培養具有創新能力的應用型高級工程應用和技術人才的目標具有十分重要的作用。

由于多種的歷史原因，我校該專業實驗教學的現狀還不能滿足培養目標的需求，實驗的教學資源和設備也存在諸多不足，但目前正值我校嚴抓實驗教學管理質量之際，我專業的實驗教學改革必須乘勢而行。首先總結我專業在實驗內容、實驗方法和管理方式等方面還存在著諸多的不足，主要表現在以下幾個方面：

1 傳統實驗教學中存在的不足

1.1 實驗內容更新速度慢、教學方法單一

目前，本專業實驗教學均由學院基礎實驗中心的實驗技術人員擔任，而相應課程的理論教學則由材料成型專業教研室的專任教師擔任。這樣造成的局面是隨著專業的快速發展，實驗技術人員對一些專業知識更新不及時，很難將一些新的知識點結合到實驗現象中去講解，導致實驗內容與相關專業知識存在脫節現象。在教學方法上，傳統的實驗教學方法多為演示性的或驗證性的，學生只是在實驗中按實驗指導書或實驗老師的要求完成規定的實驗內容。然后，按給定的格式完成實驗報告。這種單一的實驗教學模式不利于提高學生積極參與實驗的積極性，對學生創造性思維的培養也是很不利的。

1.2 實驗設備嚴重不足、性能落后

我校材料成型及控制工程專業的主要方向是模具設計與制造，其具有高附加值、高精度和單件生產的特點決定了該行業對從業人員的要求非常高，因此絕大多數企業對畢業生的綜合素質要求很高，首要條件就是要求畢業生具備較強的實踐動手能力及創新意識[2]。本專業在成立初期時，雖然在專業實驗設備及專業實驗教學等方面已經具有了一定的基礎，儀器、設備的種類和數量基本能夠滿足常規實驗教學任務需求，但與高水平的專業實驗教學還存在一定差距。

1.3 實驗教學學時所占比例偏少

由于受傳統教育觀念的影響，許多專業課程的實驗教學基本上都是附屬于相應的理論教學上，采用這種模式開展實驗教學的主導思想就是為了對課堂上所授的理論知識加以驗證、鞏固和加深[3]。如在《材料成型工藝學》課程的實驗教學中，由于實驗學時限制，不能多方面驗證教材中材料成型工藝的各個工藝環節，只能選擇有代表性的工藝環節進行實驗。這樣就影響了學生對教材內容的全面驗證，從而束縛了學生對各種材料成型工藝的認識和理解，也制約了學生創新與實踐能力的培養。

2 實驗教學的改革和探索

在我校高度重視教學質量，積極申報重點實驗室的條件下，從而加強了示范性專業的建設，加大了實驗室的投入，改善了實驗教學環境，針對目前傳統教學存在的問題，采取了一系列的改革措施。如逐年增加經費投入，采購新的實驗設備，逐步更換了陳舊落后的實驗內容，編制新的實驗教學大綱，減少驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗，還將實驗學時由以前的5%增加到10%～15%，這些改革大大提升了我校該專業的實驗效果。主要是在以下3個方面進行了探索。

2.1 科學、合理地更新實驗教學內容

現有材料成形及控制工程專業是在原有鑄造、鍛壓和焊接3個熱加工專業基礎上合并、調整而來的。專業調整后，以前設置實驗教學內容存在類型不合理、實驗內容劃分過細、學生知識面偏窄等問題。而且材料成形及控制工程專業是我校近幾年才開設的專業，學生以后主要的就業方向是模具設計與制造方向，而我對本專業的實驗設置基本上是跟著理論課程走。即一門專業課程設置一到兩個配套的實驗[4]。例如，與《材料成型工藝學》這一理論教學課程配套，我們開設了“注塑和沖壓模具拆裝實驗”、“沖壓拉伸實驗”、“注塑成形工藝實驗”以及“焊接成形實驗”等幾個典型實驗內容，還將增設最新的3D打印快速成型實驗，每個實驗2—4個學時。這些實驗基本上涵蓋了材料成形專業方向的主要教學內容。特別是3D打印等數字化技術在傳統材料成形技術中的應用，極大地激發了學生動手做實驗的興趣，提高了學生的創新和動手能力。

2.2 不斷提升實驗教學的硬件條件和師資力量

要想得到好的實驗教學質量，需要先進的設備儀器和良好的師資相結合才能實現。近年來，在實驗設備方面，我校每年投入幾百萬，購進了各種實驗教學設備，比如塑料注射成形機、合金熔煉爐，電渣壓力焊機，3D打印快速成型機以及一些相關計算機軟硬件。在師資力量上，就本專業而言，在去年和今年就引進5名博士人才，利用這些設備和儀器，分別開設了一批具有代表性的綜合性和設計性的實驗，取得了很好的效果。另外，在一些實驗上采用自制的傳感器，配合計算機以及相應的軟件，增加了一些電子測試技術的內容這種方式極大地豐富了傳統材料成形實驗課程的教學內容，提高了學生的積極性、主動性和創造性。

2.3 實驗內容與生產實際相結合

我們在設置綜合性、設計性實驗課程時，力求結合工業的生產實際，將實驗內容設計為企業生產中需迫切解決的問題。通過這種有針對性實驗的項目，學生能夠把專業理論知識與需要解決生產實際問題想聯系起來，努力思考和探索，最后解決問題，從而達到了通過實驗教學，既提高了學生的專業綜合能力，又培養了學生的工程設計意識和工程實踐能力，極大地提高了學生的創新能力和動手能力[5]。通過以上實驗教學的改革和探索，材料成型及控制工程專業的學生，不論是專業理論知識還是實踐動手能力都得到了不斷的加強，同時還提高了創新能力，得到社會的認可和好評。

3 結束語

由于我校對材料成型及控制工程專業實驗教學的改革得到了各級領導的高度重視，多年來，我們教研室對該專業的實驗教學從諸多方面進行了探索和思考，購置了大批的實驗教學設備，增加了實驗教學的場地和設施，改善了實驗教學環境和條件，還開設了一批綜合性、設計性的實驗課程，極大地提高了本專業的實驗教學效果。只有實驗類型和內容不斷改進、實驗方式都手段豐富多樣、實驗環境充分保障，才能夠更好地提高學生的實驗興趣，調動他們的學習積極性，才能更好地培養學生的實踐動手能力和工程創新能力。

【參考文獻】

[1]劉易凡，陳綺麗.“材料成型”專業綜合實驗教學改革的初探[J].廣東工業大學學報（社會科學版），2005，5（增刊）：336-337.

[2]溫彤，陳霞，張文新.材料成形專業實驗教學改革的探索與實踐[J].教育管理研究，2009（5）：114.

[3]楊曉平，武曉峰，周岐.材料成型及控制工程專業實驗教學改革的思考與探索[J].遼寧工業大學學報（社會科學版），2012，14（3）：127-129.

[4]冒國兵，張光勝，劉琪.材料成型及控制工程專業實驗教學環節的改革探索[J].實驗技術與管理，2010，27（6）：140-142.

[5]儲愛民，張厚安，劉厚才.材料成型專業實驗教學的改革與實踐[J].湘潭師范學院學報（自然科學版），2009，31（1）：190-192.

[責任編輯：楊玉潔]