王藝霖

摘要：在分析《飛機鈑金工藝學(xué)》課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，為提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)合格的應(yīng)用型人才，從教學(xué)方法、教學(xué)反饋和實踐環(huán)節(jié)等方面提出了教學(xué)改革的方案。

關(guān)鍵詞：鈑金零件；教學(xué)方法；實踐環(huán)節(jié)；應(yīng)用型人才

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）17-0127-02

一、引言

目前我國航空制造業(yè)發(fā)展迅速，飛機年產(chǎn)量較大。飛機零件數(shù)量根據(jù)飛機結(jié)構(gòu)尺寸、類型的不同一般從幾萬件、幾十萬件到幾百萬件不等，其中鈑金零件占有較大的比例，飛機鈑金成形知識在鈑金零件制造過程中具有重要的應(yīng)用?！讹w機鈑金工藝學(xué)》是飛行器制造工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，其教學(xué)任務(wù)是講授多種飛機鈑金成形的知識，并要求學(xué)生掌握飛機鈑金零件的基本成形理論、成形方法、工藝裝備的結(jié)構(gòu)、工作原理等。本課程在飛行器制造工程專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)中起到了較重要的作用。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)能夠基本理解不同類型鈑金零件的成形方法、成形過程并了解對應(yīng)的工藝裝備，但受到場地和其他因素的限制，《飛機鈑金工藝學(xué)》的授課方式一直是以教師講授為主并輔助多媒體進行零件外形、工藝裝備結(jié)構(gòu)的圖片表達。飛機鈑金零件一般形狀不規(guī)則，而且工藝裝備結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，僅通過圖片展示其外形不能夠完整地表達全部幾何信息。另外，學(xué)生對板料成形結(jié)果有一定的認(rèn)識，但對于板料成形過程、工藝裝備結(jié)構(gòu)和原理的理解與掌握需要進一步提高。該課程原有的教學(xué)大綱、教學(xué)模式和教學(xué)方法已經(jīng)不能完全適應(yīng)當(dāng)前航空制造業(yè)對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，有必要對《飛機鈑金工藝學(xué)》課程進行教學(xué)改革研究。為解決以上問題，本文提出了教學(xué)改革措施來改善教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，提升學(xué)生的理論知識水平和實踐能力。

三、教學(xué)改革措施

（一）數(shù)字化技術(shù)展示工藝裝備，有限元仿真模擬材料變形過程

1.借助三維數(shù)字模型，深化學(xué)生對工藝裝備的理解。工藝裝備的具體結(jié)構(gòu)可以通過三維數(shù)字模型來表達[1]，也可以通過運動仿真軟件來模擬工藝裝備的工作過程，比如成形模具的運行過程、板料的變形情況、廢料的產(chǎn)生過程和成形零件的最終狀態(tài)等。通過三維數(shù)字模型的使用，學(xué)生能夠更加直觀地了解并掌握成形工藝裝備的工作原理和工作過程。

2.結(jié)合有限元仿真，模擬材料變形過程。如在拉深成形的講授中，通過有限元軟件對板料進行仿真，模擬材料在模具作用下的變形過程，展示材料不同區(qū)域的應(yīng)力、應(yīng)變情況，將教材中枯燥的數(shù)據(jù)和圖表通過靈活的方式呈現(xiàn)出來。學(xué)生通過有限元仿真軟件輔助教學(xué)，可以更加透徹、直觀地掌握材料的變形機理和變形過程，同時也使教學(xué)內(nèi)容更加生動、形象。

三維數(shù)字模型和有限元仿真技術(shù)在教學(xué)中的有機結(jié)合，將鈑金零件成形過程和工藝裝備工作原理更全面、有效地展示給學(xué)生，使教學(xué)內(nèi)容從單調(diào)變得生動，化抽象為形象，有利于學(xué)生對板料成形過程的理解和掌握。

（二）有效利用教學(xué)反饋，及時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

通過有效的教學(xué)反饋，教師能夠及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀。教學(xué)過程中要以學(xué)生為中心[2]，可以設(shè)置問答環(huán)節(jié)來有效開展教學(xué)反饋。圍繞學(xué)生來設(shè)置問答環(huán)節(jié)的教學(xué)方式，教師不但能夠了解學(xué)生對知識的掌握情況，也可以深化學(xué)生對知識的理解，夯實所學(xué)知識。設(shè)置的不同問題之間要相互聯(lián)系，問題深度逐漸遞增。以學(xué)生為中心，針對零件成形過程設(shè)置的問答過程實例如下：（1）請學(xué)生回答板料的具體形狀，如圓形板料；（2）敘述所用到的成型設(shè)備，如拉深模具；（3）闡述具體的過程，如針對拉深成形，壓邊圈在壓力機外滑塊的作用下，下行并壓緊板料，凸模則在內(nèi)滑塊的作用下向下移動一定距離后使材料發(fā)生變形[3]。整個問答環(huán)節(jié)均以學(xué)生為中心，教師作為問題的發(fā)起者要不斷地引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生。學(xué)生回答上述一系列問題后，在腦海里回顧并形成了材料的全部成形過程，對該知識模塊有了進一步的認(rèn)識。利用問答環(huán)節(jié)來開展教學(xué)反饋，教師可以及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，學(xué)生則能夠自行思考、自主分析，達到了較好的教學(xué)效果[4]。

（三）增加課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)，注重應(yīng)用型人才的培養(yǎng)

1.增加實踐教學(xué)內(nèi)容，深化板料成形過程。在現(xiàn)有教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上增加拉深實驗、杯突試驗等項目。拉深實驗前，學(xué)生使用量具測量毛坯的直徑（針對圓筒形拉深件）。在拉深過程中，仔細觀察板料變形的過程。在拉深結(jié)束后，繼續(xù)測量成形件杯口的直徑，通過變形后和變形前的直徑來計算拉深比，并對比觀察成形前后材料在不同方向的變形情況。在特殊的情況下，通過拉深實驗還可以發(fā)現(xiàn)板料變形過程中的問題，如觀察拉深件的起皺現(xiàn)象和拉裂現(xiàn)象。在杯突試驗中，主要通過成形模具在計算機的輔助控制下測試板料的性能。材料變形結(jié)束后，學(xué)生使用量具來測量零件成形后的尺寸，并計算板料的IE值。在實踐環(huán)節(jié)中，從板料的放置、對變形過程的觀察到最后測量成形件的尺寸及后續(xù)的計算，每一個步驟都由學(xué)生來完成（指導(dǎo)教師則負責(zé)模具等設(shè)備的操控）。學(xué)生通過課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒗碚撝R與零件的成形過程緊密地聯(lián)系起來，進一步深化對該知識結(jié)構(gòu)的理解。

2.結(jié)合行業(yè)前沿技術(shù)，確保實踐內(nèi)容與時俱進?，F(xiàn)代飛機的制造趨勢逐漸向快速制造、精密制造以及柔性制造等方向發(fā)展。一些較為先進的方法如噴丸成形、整體壁板成形等在飛機制造中應(yīng)用廣泛，這些方法對于現(xiàn)代飛機的制造尤為關(guān)鍵，因而在教學(xué)中也要對應(yīng)展示和講授噴丸成形、整體壁板成形等過程及工藝流程。但這類高精密的成形設(shè)備體積較大、價格昂貴而且操作復(fù)雜，教學(xué)中一般較少進行此類實驗的演示，因而可以使用計算機模擬仿真的方法來替代實物運行。如噴丸成形，學(xué)生可以通過計算機模擬成形來了解噴丸成形機理、成形過程和成形結(jié)果。后續(xù)還要安排學(xué)生到相關(guān)企業(yè)參觀實習(xí)，現(xiàn)場了解噴丸成形實際的工作原理和過程。在這一過程中，學(xué)生可以有效地接觸航空制造的前沿知識。實踐內(nèi)容與時俱進，學(xué)生在工作后能較好地與企業(yè)對接，與航空制造業(yè)接軌[5]。

學(xué)生在理論知識的指導(dǎo)下完成實踐內(nèi)容，通過對實踐過程的分析，對實踐結(jié)果的觀察，能夠?qū)Π辶系某尚芜^程有更加深入的認(rèn)識和理解，同時提高了自身的實踐能力。

（四）結(jié)合多種零件實物，提高教學(xué)的直觀性

1.課前參觀飛機結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。依托實驗室采購的小型通航飛機，在課前將飛機結(jié)構(gòu)對學(xué)生進行展示，能夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。通過拆除飛機外部蒙皮的方式來展示飛機骨架等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并現(xiàn)場描述零件的一些典型成形方法。經(jīng)過前期對飛機結(jié)構(gòu)的觀察了解，學(xué)生在后續(xù)的課堂學(xué)習(xí)中會自然地聯(lián)想起所參觀的飛機零部件和對應(yīng)的成形方法，從而較好地對接理論知識，同時也使教學(xué)內(nèi)容具有較強的針對性，提升教學(xué)效率。

2.隨堂攜帶飛機零件，提高教學(xué)的直觀性。結(jié)合專業(yè)實驗室現(xiàn)有設(shè)備條件，教師可以隨堂攜帶小型飛機鈑金零件實物進行輔助教學(xué)，如小型鋁合金機身隔框、機翼部分肋板及機身局部蒙皮等，這些零件均具有一定的典型性，對應(yīng)體現(xiàn)出彎曲成形、橡皮囊成形以及拉形成形等較為典型的成形特征。零件實物具有一定的教學(xué)直觀性和形象性，學(xué)生通過對零件實物的觀察和研究能夠更深刻地理解零件的成形過程和成形結(jié)果[6]。

充分發(fā)揮專業(yè)實驗室的資源優(yōu)勢，利用零件實物直觀性和有效性的特點進行課堂輔助教學(xué)，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對學(xué)生理解成形方法有較大的幫助。

四、結(jié)語

本次教學(xué)改革研究從當(dāng)前航空制造業(yè)對飛行器制造工程專業(yè)人才的實際需求出發(fā)，注重提高學(xué)生對成形過程的理解和對知識的實際應(yīng)用能力，對《飛機鈑金工藝學(xué)》從理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩個方面提出了教學(xué)改革方案，為今后專業(yè)人才的培養(yǎng)提供了一條新的途徑。

參考文獻：

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