（大連大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116622）

高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才，高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的競爭代表著國家間綜合國力的競爭。高等院校作為重要的育人基地，擔(dān)負(fù)著全面推進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的歷史使命。大學(xué)生思維敏捷，想象力豐富，蘊含著巨大的創(chuàng)新潛能。知識是素質(zhì)和能力的基石，教學(xué)是獲得知識的途徑，要切實培養(yǎng)和提高大學(xué)生創(chuàng)新能力首先要從教學(xué)開始。教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新、教學(xué)方法創(chuàng)新、評價方式和標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新，更重要的是教師必須先“新”，掌握最新的科研成果、學(xué)習(xí)先進(jìn)的教學(xué)方法。大學(xué)教師很重要的一部分工作就是科研，科研過程實際上就是創(chuàng)新過程，高水平的科研工作是提高教學(xué)水平的助推器，將科研與教學(xué)緊密結(jié)合是提高教學(xué)水平的有效途徑之一[1]。讓學(xué)生積極參與到教師的科研中，提高學(xué)生的知識運用能力和動手實踐能力，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在科研創(chuàng)新能力。同時，學(xué)生從科研中觀察到的實驗現(xiàn)象和得到的實驗結(jié)果又能幫助學(xué)生理解、鞏固理論知識，將書本上抽象的理論和公式與實踐相結(jié)合，增加學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)質(zhì)量。從而達(dá)到科研與教學(xué)互相促進(jìn)，創(chuàng)新素質(zhì)與能力提升的多重效果。

《材料成型原理》是材料成型及控制工程的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，包括液態(tài)成形、連接成形和塑性成形等三篇主要內(nèi)容，兼顧塑料成形、粉末冶金等其他先進(jìn)的成形方法。材料成型原理研究材料在成形過程中的組織結(jié)構(gòu)、性能、形狀隨外在條件的變化規(guī)律[2-3]。材料成形的最終目的是高效、低耗、無污染地制造出高性能的符合人類不斷增長的要求的產(chǎn)品。該課程在整個教學(xué)過程中擔(dān)負(fù)著承前啟后的作用，學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，可以對材料成形過程及其基本原理有實質(zhì)性的、深入的理解，為分析和解決材料成形過程中的質(zhì)量缺陷問題，培養(yǎng)學(xué)生研究新型材料、開拓新型材料成形技術(shù)的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)奠定堅實的理論基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)狀分析

材料科學(xué)是一門成熟的學(xué)科，材料成型原理在我國高等工科院校中已形成相對穩(wěn)定的課程體系，并在人才培養(yǎng)中發(fā)揮了重大的作用。目前，國內(nèi)一些工科院校已經(jīng)逐步建立起該課程的國家級、省級精品課程，極大地豐富了該課程的教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)了該課程的教學(xué)質(zhì)量。

但是，材料成型原理包含了鑄造、焊接、塑性成形等各種成形技術(shù)的原理和理論，多年來各個版本的教材主體內(nèi)容沒有較大變化，部分內(nèi)容過于陳舊，知識點多而分散，理論性強，基本理論容易混淆、概念模糊不清，對重點難以理解和掌握。并且，隨著科學(xué)水平的發(fā)展，新理論、新工藝、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，知識量的不斷增加與教學(xué)學(xué)時大幅度縮減的矛盾給教學(xué)過程帶來了更大的挑戰(zhàn)，使課程建設(shè)變得更加迫切。傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要是以教師課堂講述為主，考核方式采用單一的試卷和平時成績來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，學(xué)生被動性、機(jī)械性獲取知識，未能充分的參與到學(xué)習(xí)過程中，未能發(fā)揮主觀能動性及創(chuàng)造性，嚴(yán)重影響了教學(xué)質(zhì)量的提高和人才的培養(yǎng)。隨著素質(zhì)教育要求的提高，陳舊落后的教學(xué)內(nèi)容及方法已不能滿足人才培養(yǎng)的要求，多媒體教學(xué)手段單一、實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，這些將直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和靈活應(yīng)用于實踐的能力。

2 材料成型原理課程改革

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容是決定教育質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。材料成形原理內(nèi)容豐富龐雜，要在教學(xué)中選定一條主線，刪掉陳舊、過細(xì)的內(nèi)容，簡化基礎(chǔ)理論的推導(dǎo)，緊緊圍繞材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在關(guān)系，強化在材料成形過程中通過控制和改善材料組織與性能獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的方法和途徑。重點理解金屬材料的性能很大程度上取決于材料的結(jié)構(gòu)，通過控制和改善材料微觀組織，獲得良好的性能；同時，金屬材料的性能又反過來指導(dǎo)優(yōu)化材料的成形工藝。例如，在講解金屬塑性成型部分時，刪掉復(fù)雜的理論推導(dǎo)，補充一些塑性成型的科研數(shù)據(jù)和分析照片，重點分析性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并介紹相關(guān)模擬軟件的應(yīng)用，簡化傳統(tǒng)的理論計算。

將創(chuàng)新教育真正的融入課堂，學(xué)習(xí)的目的不再是為了傳承前人的知識，記憶不再是最重要的能力與目標(biāo)，要幫助學(xué)生建立個性化的知識體系[4]。在教學(xué)中，圍繞主線，深入淺出地講解理論，適當(dāng)增加一些可供學(xué)生討論的內(nèi)容和前沿科技成果。這一點在日本的課堂上已經(jīng)充分地實現(xiàn)，除了教材，教師會準(zhǔn)備輔助資料發(fā)放給學(xué)生，選取的是最新的相關(guān)科研成果。如在隨著社會的發(fā)展和科技技術(shù)不斷進(jìn)步，新材料、新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，材料成形原理的內(nèi)容也在不斷更新和完善，教師要注意結(jié)合本學(xué)科前沿研究領(lǐng)域和最新發(fā)展動態(tài)、介紹重點科技成果，豐富和活化教學(xué)內(nèi)容。

2.2 更新教學(xué)方法

大學(xué)教育不僅是簡單的專業(yè)知識灌輸，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力。教師要改變過去滿堂灌的講授式教學(xué)方法，采用案例式、討論式、在線自學(xué)式、現(xiàn)場演示式等多種教學(xué)方法[5]，讓學(xué)生參與到教學(xué)活動中，使被動接受變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。在對某一知識點講解時，結(jié)合科技發(fā)展前沿問題進(jìn)行探討，案例式與討論式相結(jié)合，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，也能提高學(xué)生的思考能力。如在講解應(yīng)力狀態(tài)對塑性的影響時，引入等徑角擠壓這一類新塑性加工技術(shù)的講解，介紹這種新技術(shù)出現(xiàn)、發(fā)展的歷程，結(jié)合講授知識點討論改善塑性的原理，并可在課堂上進(jìn)行隨堂的知識點問答，采用手機(jī)選擇卡進(jìn)行回答，這樣既能活躍課堂氣氛，也能加深學(xué)生對知識點的理解，將極高地提升學(xué)生的科研素養(yǎng)。通過使用現(xiàn)有的手機(jī)在線學(xué)習(xí)APP 系統(tǒng)，進(jìn)行學(xué)生的自學(xué)、課后輔導(dǎo)和答疑、小組討論及小測試等內(nèi)容，實現(xiàn)被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

將慕課的概念和方法與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合。材料成型原理的授課內(nèi)容多，理論知識多，可以選取部分重點、難點知識，結(jié)合科研和生產(chǎn)現(xiàn)場案例錄制微課視頻，學(xué)生通過課前的學(xué)習(xí)對所講內(nèi)容有初步的理解，回答教師提出的問題，并可以與教師和其他同學(xué)在線進(jìn)行討論，然后在課堂進(jìn)行討論和總結(jié)，在這一過程中既學(xué)到了理論知識，還能夠切實感受科學(xué)研究工作及生產(chǎn)實踐，加深對知識的理解和掌握。

2.3 改革考試制度

考試是檢查學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度也是檢查教學(xué)質(zhì)量的一個重要手段。第一步通過建立試題庫，使試題內(nèi)容覆蓋全部知識點，避免人工編制試卷時產(chǎn)生的試題雷同、難易標(biāo)準(zhǔn)不一、評分標(biāo)準(zhǔn)變動大等弊端，從而使得考試更加公正。但是傳統(tǒng)的考試形式以一張卷為主，不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮，因此，我們將采取綜合考核的方法。除了期末考試成績和出勤、作業(yè)成績，增加一個綜合論文。將學(xué)生分成幾個討論小組，自行選定相關(guān)的研究內(nèi)容，進(jìn)行資料查閱、設(shè)計創(chuàng)新試驗、撰寫創(chuàng)新論文，將理論知識與實踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生對理論知識的理解和掌握。通過不同觀點的爭論和探討，激發(fā)學(xué)生的獨立思考和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、收集資料及撰寫科技論文的能力。這種考核方式有助于提高學(xué)生的積極性和主動性，鍛煉了學(xué)生自主創(chuàng)新、綜合分析和解決問題的能力。

2.4 加強實踐教學(xué)

目前與材料成形原理課程相關(guān)的實踐教學(xué)主要是認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)，但由于現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的自動化程度較高，學(xué)生往往不能近距離接觸加工過程，因此需要一種學(xué)生能夠切實參與其中的實踐教學(xué)手段。當(dāng)前，國家切實推進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作，以此為契機(jī)，將學(xué)生分為多個創(chuàng)新小組，各小組可參與到教師的科研項目中，或根據(jù)所學(xué)知識自主設(shè)計實驗項目，查閱資料、設(shè)計方案、進(jìn)行操作，將科學(xué)研究和生產(chǎn)實際融入到教學(xué)當(dāng)中，使學(xué)生更好地理解課程的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生用理論解決實際問題的能力。通過這些科研活動，使學(xué)生了解材料學(xué)科的發(fā)展動態(tài)及最新研究進(jìn)展，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生勇于創(chuàng)新。同時為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等科技活動奠定了良好的基礎(chǔ)。如在講解塑性成形的基本模型時，鼓勵學(xué)生自己動手參與到老師的科研中，分析不同材料的實際應(yīng)力-應(yīng)變曲線，與所給理論模型進(jìn)行對比分析，既加深了對理論知識的理解，又能將理論與實際很好地結(jié)合。

2.5 教學(xué)手段

隨著科技的發(fā)展，多媒體技術(shù)已廣泛應(yīng)用于教學(xué)中，它集合了文字、圖像、聲音、動畫等多種元素，增加了教學(xué)的直觀性和生動性。但是材料成形原理理論性強、課程信息量大，需要結(jié)合傳統(tǒng)的板書進(jìn)行推演，讓學(xué)生掌握分析過程和思維方法。材料成形原理課程的原理性非常強，即使在課堂中進(jìn)行視頻播放講解，學(xué)生在理解上還是比較困難的，如果沒有現(xiàn)場教學(xué)，學(xué)生會感到抽象和枯燥，但由于條件限制往往不能實現(xiàn)現(xiàn)場教學(xué)，這便要引進(jìn)吸收新的技術(shù)—VR 動畫。利用VR 技術(shù)，建立虛擬實驗室，學(xué)生可走進(jìn)這個虛擬實驗室，身臨其境的進(jìn)行實驗操作，且操作結(jié)果可以反饋給學(xué)生，來判斷操作的正確性。例如，澆鑄螺旋狀試樣測量合金的流動性，由于合金溫度高，操作危險，改成VR 虛擬實驗，學(xué)生可測試不同材料不同條件下合金的流動性，并能真正掌握操作規(guī)范。目前，華中科技大學(xué)和北京科技大學(xué)等高校都建立了這種實驗室，大大豐富了教學(xué)手段，增加學(xué)生的積極性。如鑄造成形由于惡劣的工作條件和危險的環(huán)境，不可能帶學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)，用虛擬現(xiàn)實的方法既讓學(xué)生身臨其境地體驗了這種成形方法，又能保證學(xué)生的安全。

3 結(jié)語

隨著素質(zhì)教育的深入開展，和學(xué)生對自身要求的提高，越來越多的學(xué)生開始重視創(chuàng)新項目，并積極參與其中。材料成型原理作為材料成型及控制工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過各種改革措施，引導(dǎo)學(xué)生參與到科學(xué)研究中，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，增強了學(xué)生對專業(yè)課的興趣，對課程的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的提高起到了共同的促進(jìn)作用。