- 相關推薦
淺析工科高校材料成型與控制工程專業(yè)設計性實驗的選題分析論文
材料成型與控制工程專業(yè)是材料科學、成型工藝與自動控制技術的綜合與交叉，專業(yè)范圍涵蓋焊接、鑄造和塑性加工內(nèi)容，屬于實踐性較強的學科，社會對該專業(yè)人才的需求偏重于實踐能力。實驗教學是工科高校教育教學工作中的重要組成部分，通過實驗，不僅可以培養(yǎng)學生的動手能力、分析和解決實際問題的能力，而且可以培養(yǎng)學生正確的思維方法及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和工作方法等。實驗教學中的設計性實驗是介于基礎教學實驗和科學研究實驗之間的教學實驗，結(jié)合課程教學或獨立于課程教學而進行的一種探索性實驗。設計性實驗利于和達到培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的應用型人才。因此材料成型與控制工程專業(yè)開展設計性實驗是十分必要的。
而設計性實驗中，實驗項目的選題是否恰當是達到良好實驗教學效果和學生能力培養(yǎng)的關鍵環(huán)節(jié)和前提條件。筆者根據(jù)多年材料成型與控制工程專業(yè)實驗教學經(jīng)驗的改革探索，本著使學生能夠鞏固、提高所學理論知識，加深對本專業(yè)的認識，提高解決本專業(yè)工藝技術能力的教學目標，認為材料成型與控制工程專業(yè)的設計性實驗選題應把握“五個原則，四個方向”。
一、設計性實驗選題的“五個原則”
選擇具體設計性實驗項目時，要兼顧實驗課的教學目的、任務、重點和要求，實驗室的具體條件和學生的實際情況等因素。所謂設計性實驗選題的“五個原則”，即在選擇設計性實驗題目與內(nèi)容時，要把握綜合性、創(chuàng)造性、應用性、自主性和靈活性原則。綜合性原則就是為提高學生知識的綜合運用能力，設計性實驗題目所涉及的實驗內(nèi)容要盡可能地涵蓋多方面的知識，使學生通過設計性實驗，掌握和提高所學知識的綜合、靈活應用。創(chuàng)造性原則是要使學生在實驗過程中能夠有創(chuàng)新和發(fā)展的空間，即使難度小的設計性實驗，只要學生在實驗過程中，通過學習，掌握知識的運用，在某方面有所創(chuàng)新，就達到了設計性實驗的開設目的。應用性原則是實驗選題要在一定程度上體現(xiàn)實際生產(chǎn)知識和氛圍，避免學生在實驗過程中產(chǎn)生“紙上談兵”的感受。自主性原則就是要求在教師的指導下，實驗選題涉及的內(nèi)容學生要自主完成。該原則的前提是在教師的指導下，并不是學生獲得自主學習和獨立工作的機會后，具有充分的自主權和獨立性，教師就可以不用管。因為學生在課堂上學習本專業(yè)知識后，往往對這些專業(yè)知識及其應用處于狀態(tài)。為使學生更好地掌握、運用這些知識，就需要在設計性實驗中充分發(fā)揮教師的主導作用，有計劃、有目的地使學生在設計性實驗中掌握相關專業(yè)知識并有所提高。這實際是對教師在業(yè)務和責任心方面提出了更高、更嚴格的要求。靈活性原則就是不要“因設計性實驗而設設計性實驗”。如果為順應實驗教學改革潮流，盲目地開設設計性實驗，不但會將一些對學生專業(yè)知識有幫助的驗證性實驗去掉，還會造成不必要的人力和實驗經(jīng)費的浪費。
此外，設計性實驗選題時，在把握綜合性、創(chuàng)造性、應用性、自主性和靈活性這五個原則外，還要合理掌控學生專業(yè)知識結(jié)構、專業(yè)知識掌握程度及學生自主實驗的可操作性等方面。
二、設計性實驗選題的“四個方向”
材料成型與控制工程專業(yè)設計性實驗選題在把握“五個原則”的前提下，通常可通過“四個方向”來進行選題設立，即驗證性實驗轉(zhuǎn)化為設計性實驗、科研項目轉(zhuǎn)化為設計性實驗、生產(chǎn)項目轉(zhuǎn)化為設計性實驗和學生興趣轉(zhuǎn)化為設計性實驗。
(一)驗證性實驗轉(zhuǎn)化為設計性實驗
驗證性實驗是為促使學生掌握并加深對專業(yè)基本理論、知識的理解，而按照實驗教材的要求，由學生進行實驗操作，并從實驗結(jié)果驗證所學的理論知識。由于實驗結(jié)果在理論授課時已經(jīng)涉及，因此學生實驗的興趣不濃，熱情不高。但不要因為這些就抹殺驗證性實驗驗證理論知識，加深學生對基本理論知識理解的獨特作用。完全可以通過合理安排，將一些驗證性實驗轉(zhuǎn)換為設計性實驗。這樣就可以激發(fā)學生的實驗興趣，提高學生的實驗學習主動性、自主性。 例如，對長桿型坯料進行局部墩粗是模鍛生產(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》專業(yè)實驗課中設立了“局部墩粗規(guī)則的驗證’，這項驗證性實驗。該實驗通過對不同長度試件，使用局部墩粗模進行墩粗，驗證局部墩粗規(guī)則的正確性，觀察和分析由于局部墩粗長度與直徑比值的影響而出現(xiàn)的正常和不正常現(xiàn)象。由于是驗證性實驗，學生興趣不高，往往抱著看熱鬧的心態(tài)參加實驗，不能達到良好的教學效果，但該實驗涉及內(nèi)容是比較典型且在生產(chǎn)中常用到的。怎樣保留并將其轉(zhuǎn)換為學生感興趣的設計性實驗呢?這就需要轉(zhuǎn)換思路，可將該實驗內(nèi)容轉(zhuǎn)換為首先要求學生根據(jù)給定尺寸的不同試件，進行局部墩粗積聚工步計算，并繪制墩粗模模具圖。當然，由于實驗經(jīng)費及加工時間的限制，學生設計的墩粗模并不需要制作出來，因為給定尺寸的試件，其局部墩粗模主要模具尺寸及工步是唯一的，可以采用原有的局部墩粗模進行實驗和鑒定學生設計結(jié)果的準確性，這些需要教師在實驗過程中靈活掌握。這樣，通過對原有實驗內(nèi)容轉(zhuǎn)換為設計性實驗，可使學生根據(jù)給定的實驗目的，自行設計實驗方案并予以實施，對實驗結(jié)果進行分析論證，一方面有力地提升學生的實驗熱情，鞏固所學理論知識，提高解決本專業(yè)有關加工工藝問題的能力;另一方面增加的墩粗模設計又鍛煉了學生的工程制圖能力。
驗證性實驗轉(zhuǎn)換為設計性實驗，不但可以保留一些經(jīng)過長期教學積淀總結(jié)的經(jīng)典、原理性強的驗證性實驗內(nèi)容，而且節(jié)約實驗經(jīng)費，還能提高學生的實驗熱情，達到良好的實驗教學效果，有著“一舉三得”的益處。當然，并不是所有驗證性實驗都能轉(zhuǎn)換為設計性實驗，對于這類實驗項目，如果確實是經(jīng)典、原理性強的驗證實驗項目，只要集思廣益，通過合理安排，完全可以將驗證性實驗穿插在設計性實驗項目中，以增加學生的學習主動性。這些都需要在設計性實驗選題中拓寬思路，靈活安排。
(二)科研項目轉(zhuǎn)化為設計性實驗
科研項目轉(zhuǎn)化為設計性實驗，就是將專業(yè)教師的科研課題或科研成果轉(zhuǎn)化為設計性實驗。隨著科學技術的快速發(fā)展，新材料、新技術和新知識不斷出現(xiàn)，而且高校材料成型與控制工程的教師學歷較高，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和新知識轉(zhuǎn)化為設計性實驗，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的最佳途徑。根據(jù)調(diào)查，學生大多數(shù)對專業(yè)課老師所從事的科研項目及內(nèi)容具有極大的興趣和關注，此舉能夠有力地提高學生實驗學習的積極性和興趣，利于實現(xiàn)加強學生專業(yè)素質(zhì)與實踐應用能力培養(yǎng)的教學目的。例如，教師科研項目涉及到的過共晶合金在航空航天、軍工、汽車等領域中應用前景廣闊，已成為國內(nèi)外十分重視研究開發(fā)的先進復合材料，但鑄態(tài)過共晶合金的力學性能較差。因此，可將該科研項目涉及內(nèi)容轉(zhuǎn)化為“原位自生復合材料力學性能的改善”設計性實驗，要求學生針對鑄態(tài)原位自生過共晶復合材料力學性能差的特點，設計并實施改善力學性能的方法，并撰寫分析報告。該設計性實驗所涉及的在專業(yè)課中雖未能涉及，但鋁硅合金熔煉等相關知識在理論課和實驗課上已涉及并掌握，因此學生進行該項實驗有一定的理論和實踐基礎。學生首先要查找相關資料，理解并掌握“原位自生過共晶復合材料”的相關知識，在保證合金成分為過共晶Mg2Si的條件下，自主選擇、計算合金成分配比。然后根據(jù)計算結(jié)果進行配料、熔煉、除氣，并根據(jù)前期選擇的不同方法對合金熔液或澆注試件進行處理，最后進行拉伸測試及金相觀察，檢驗設計方案的正確性，并對結(jié)果進行理論分析。該設計性實驗雖然由科研課題轉(zhuǎn)化，但涉及材料成型與控制工程專業(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，較好地將專業(yè)知識系統(tǒng)、綜合地鏈接在一起，使學生能夠接受系統(tǒng)的工程實訓，不僅能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，而且加深其對所學專業(yè)的認識和提高解決所學專業(yè)涉及工藝問題的能力，樹立正確的思維方法及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和工作方法等。
科研項目轉(zhuǎn)化為設計性實驗時，不可盲目地將科研內(nèi)容或部分內(nèi)容一成不變地照搬過來，必須要考慮學生的所學專業(yè)知識和專業(yè)能力，如果研究內(nèi)容過于狹窄、難度較大或?qū)嶒瀮?nèi)容過于生僻，不僅達不到提高學生實驗興趣和教學效果的目的，反而會使學生產(chǎn)生抵觸情緒，這就從根本上違背了開展設計性實驗的初衷。因此，采用科研項目轉(zhuǎn)化為設計性實驗時，一定要密切結(jié)合學生專業(yè)知識、實驗能力等方面，保證學生能夠以飽滿的熱情投入到設計性實驗的工作中。
(三)生產(chǎn)項目轉(zhuǎn)化為設計性實驗
材料成型與控制工程是實踐性較強的專業(yè)，因此在設計性實驗選題時要力求接近、結(jié)合實際生產(chǎn)項目，將其合理轉(zhuǎn)化為設計性實驗內(nèi)容。通過這種設計性實驗的訓練，能夠有針對性地促使學生在解決實際生產(chǎn)問題時應用、加強、拓展所學的專業(yè)理論知識。這種實際生產(chǎn)項目轉(zhuǎn)化的設計性實驗，不但能培養(yǎng)學生的工程設計意識和實踐能力，而且能顯著提高學生的專業(yè)綜合能力。
例如，以W18Cr4V為代表的高速鋼廣泛應用于實際生產(chǎn)中的切削工具和冷變形模具中，其內(nèi)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(zhuǎn)化為設計性實驗“改善高速鋼鑄件中碳化物分布的鍛造工藝設計與實施”。該實驗內(nèi)容包括鑄造和鍛造兩大部分，鑄造部分要求學生自主選擇、設計高速鋼鑄件成分，并根據(jù)設計成分采用中頻爐進行熔煉、澆注小型鑄件，然后對鑄件進行碳化物偏析分析，根據(jù)偏析分析結(jié)果，合理設計鍛造工藝并利用自由鍛機實施，最后再進行偏析檢測，以檢驗設計的鍛造方案是否正確。這個設計性實驗有機地將鑄造和鍛壓兩個專業(yè)方向結(jié)合，符合實際生產(chǎn)流程，使學生能夠系統(tǒng)地學習、實踐和掌握企業(yè)所需要的知識，有利于應用型人才的培養(yǎng)。
(四)學生興趣轉(zhuǎn)化為設計性實驗
學生的興趣是實驗教學達到預期目標和效果的動力，因此，如將學生普遍感興趣的問題轉(zhuǎn)化為設計性實驗，就能激發(fā)學生對設計性實驗的關注和探索，從而促使學生在實驗中運用已學的知識、技術去自主發(fā)現(xiàn)、探索和總結(jié)規(guī)律，達到培養(yǎng)學生熟練運用所學專業(yè)知識，提高專業(yè)素質(zhì)、創(chuàng)新意識和實踐能力的目的。
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。如果開設精密鑄造相關的設計性實驗，要求學生采用精密鑄造法制備小型零件，學生并不是普遍感興趣，達不到預期的教學效果。怎樣才能使學生都感興趣呢?這里可以將精密鑄造制備小型零件變?yōu)樗囆g鑄造，因為藝術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生產(chǎn)的精密鑄造零件工藝及原理是相通的，而要求學生采用精密鑄造技術設計并制作小型鑄造工藝品，會極大地調(diào)動學生的興趣和參與實驗的熱情，學生會在實驗過程中潛移默化地掌握、提高精密鑄造相關知識及工藝。
三、結(jié)語
隨著教學改革的深入，材料成型與控制工程專業(yè)的設計性實驗越來越受到重視。實際教學中，我們本著“五個原則，四個方向”來制定設計性實驗項目的選題，同時力求使實驗內(nèi)容、實驗形式不斷更新、完善，充分調(diào)動了學生的實驗學習積極性，為培養(yǎng)學生科技、工程能力的應用與創(chuàng)新創(chuàng)造良好的前提條件，取得了良好的教學效果。
在以“五個原則，四個方向”制定的設計性實驗項目中，學生能夠真正地綜合運用多門學科的知識、方法和技能來設計實驗方案，并在實驗過程中運用所掌握的知識去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，提高了專業(yè)技術水平，積累了在企事業(yè)單位和生產(chǎn)一線解決實際問題的知識、素質(zhì)和能力。
【淺析工科高校材料成型與控制工程專業(yè)設計性實驗的選題分析論文】相關文章：
工科高校材料成型控制工程的論文09-13
淺析設計性實驗大學物理論文07-09
材料成型與控制工程的模具制造技術論文08-05
材料成型及控制工程應用型人才培養(yǎng)分析論文09-23
淺談材料成型及控制工程專業(yè)仿真實習系統(tǒng)論文09-29
材料成型中控制工程實踐教學體系的論文06-30
淺析高校法學實踐性教學構建方法論文05-30
分析性評價下高校英語論文寫作教學10-24