柳美玲 王萍 黃貞益

摘 要：塑性成形力學(xué)課程是材料成形及控制專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，是一門專業(yè)性很強(qiáng)的力學(xué)課程。本文根據(jù)課堂教學(xué)經(jīng)驗，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上開展教學(xué)改革，特別是互聯(lián)網(wǎng)+的平臺引入，有效打通課內(nèi)外。實踐表明，理論聯(lián)系實際，在課堂教學(xué)過程中引入與本學(xué)科相關(guān)的實例，可以激發(fā)學(xué)生的積極性，使教學(xué)效果得到明顯提高，而互聯(lián)網(wǎng)+也使得課堂教學(xué)氣氛更為融洽。

關(guān)鍵詞：塑性成形力學(xué)；課堂教學(xué)；教學(xué)改革；互聯(lián)網(wǎng)+

基金項目：2018年度安徽省質(zhì)量工程項目（項目編號：2018zhkt154）。

塑性成形力學(xué)課程是材料成形及控制工程專業(yè)本科生必修的重點專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是金屬塑性成形技術(shù)的基礎(chǔ)理論[1-3]，我院根據(jù)教學(xué)體系的安排，將此課程開設(shè)在第7學(xué)期。其先修課程有大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)等。通過該課程的學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生掌握金屬塑性成形過程中基本力學(xué)知識，并運用相關(guān)力學(xué)知識去解決一些實際工程問題，為從事金屬材料加工與研究打下堅實的基礎(chǔ)。同時，塑性成形力學(xué)也是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的橋梁紐帶，如沖壓磨具設(shè)計、模具加工與制造、孔型設(shè)計、課程設(shè)計等課程。

本人結(jié)合本課程的教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)情況，就金屬塑性成形力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出一些心得，從教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行教學(xué)改革探討，以期和從事相關(guān)教育教學(xué)的各位同仁分享。

1 課堂教學(xué)內(nèi)容探討

1.1 強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)，突出重點

我校選用的教材是由冶金工業(yè)出版社出版，趙志業(yè)主編的《金屬塑性變形與軋制理論》，授課內(nèi)容為本書的10-13章節(jié)，該教材是高等院校本科類教學(xué)相關(guān)專業(yè)學(xué)生教材，同時也可為從事軋鋼專業(yè)的工程技術(shù)人員作參考。

塑性成形力學(xué)主要運用塑性力學(xué)的基本理論分析金屬塑性成形時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，建立變形程度與外加載荷的定量關(guān)系，計算塑性成形所需的變形力。由于該課程理論性較強(qiáng)，力學(xué)部分又相對抽象，公式繁多，課堂教學(xué)上必須抓住主干，突出重點，才能化繁為簡。作為初次接觸專業(yè)基礎(chǔ)課的大三學(xué)生，面對大量的抽象的力學(xué)概念及公式推導(dǎo)，往往將注意力集中在對復(fù)雜力學(xué)概念的理解及公式推導(dǎo)的技巧上，而忽略了專業(yè)課程的結(jié)構(gòu)，使得不少學(xué)生認(rèn)為塑形成形力學(xué)是另一門“數(shù)學(xué)課”。通過本人和所在教學(xué)團(tuán)隊的多年授課實踐，發(fā)現(xiàn)先用五分鐘時間對即將授課內(nèi)容提干，每章節(jié)結(jié)束后進(jìn)行歸納總結(jié)具有重要作用。在塑性成形力學(xué)的授課過程中，只保留基本力學(xué)公式推導(dǎo)，注重講清公式推導(dǎo)思路，推導(dǎo)過程則不是重點；講解塑性變形的求解方法時，強(qiáng)調(diào)該方法的基本原理、解題步驟等。對有些涉及較多數(shù)學(xué)及力學(xué)知識的內(nèi)容，只在關(guān)鍵地方作必要提示，便于學(xué)生理解。如教學(xué)內(nèi)容的第一部分為應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系，其中對3個主應(yīng)力的求解實際就是解矩陣，這時候可以幫助學(xué)生回顧下行列式求解及特征值的定義，然后再告知學(xué)生主應(yīng)力的物理意義，促進(jìn)對課堂授課內(nèi)容的消化[4]。

1.2 適當(dāng)補(bǔ)充內(nèi)容

塑形成形力學(xué)課程是專業(yè)基礎(chǔ)課，是為專業(yè)課服務(wù)的，因此可以將授課內(nèi)容適當(dāng)補(bǔ)充延伸，拓展一些工程實例。如在講解屈服條件時，可以以強(qiáng)度校核為實例，并和材料力學(xué)中的強(qiáng)度理論相互結(jié)合起來，理順和明白屈服準(zhǔn)則與強(qiáng)度之間的聯(lián)系，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容得到升華。學(xué)生只有徹底搞清楚概念，才能掌握該課程的精髓。再比如講解彈塑性的本構(gòu)關(guān)系方程時，可以補(bǔ)充一下ANSYS、SUPERFORM等軟件的學(xué)習(xí)，給學(xué)生演示利用有限元軟件如何正確建立模型，完成力學(xué)計算，這也為學(xué)生將來的研究生學(xué)習(xí)做了一些鋪墊。

2 課堂教學(xué)方法探討

2.1 多媒體與板書相結(jié)合

在教學(xué)過程中，充分利用先進(jìn)的計算機(jī)多媒體教學(xué)，建立塑性加工過程數(shù)值模擬平臺，結(jié)合板書等多種教學(xué)手段講解基本概念及其應(yīng)用，由淺入深，啟發(fā)學(xué)生自主思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在教學(xué)方法上，一方面將講授法和擺設(shè)問題的啟發(fā)式教學(xué)法有機(jī)結(jié)合起來，并適當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生課外自學(xué)，改變單一的課堂灌輸模式，豐富學(xué)生的想象力，活躍課堂氣氛。另一方面，將傳統(tǒng)的教學(xué)與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，各取所長，優(yōu)化教學(xué)過程。例如每章節(jié)開始，結(jié)合圖片、視頻，對本章節(jié)主要內(nèi)容作生動地介紹，是學(xué)生目的明確，科學(xué)地提出學(xué)習(xí)方法，樹立良好的學(xué)習(xí)氣氛。再如在講授“屈服準(zhǔn)則”這部分內(nèi)容時，首先利用Marc有限元模擬軟件模擬了材料發(fā)生屈服的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系，讓學(xué)生對金屬材料發(fā)生塑性屈服有一個直觀的印象。再回顧“屈服準(zhǔn)側(cè)”被提出的歷史背景，從而引入屈服的概念。根據(jù)屈服準(zhǔn)則的定義，設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵學(xué)生自行推導(dǎo)兩種屈服準(zhǔn)則。最后，對兩種屈服準(zhǔn)則進(jìn)行對比分析，并指出使用的條件和局限性。這樣便于學(xué)生建立一個較清晰的理論脈絡(luò)。授課過程不僅僅是傳授知識的過程，它更重要的是一個培養(yǎng)能力的過程。從這個角度來說，理解一種新理論和新概念的提出過程，往往比只知道理論和概念的內(nèi)容本身要更為重要。

2.2 啟發(fā)式教學(xué)

大學(xué)教育不僅是簡單的專業(yè)知識灌輸，還應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。針對塑性成形力學(xué)課程特點，在教學(xué)中不是要求學(xué)生死記公式和條文，而是注重循序漸進(jìn)，適當(dāng)引導(dǎo)，是學(xué)生既能進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)、計算，又能掌握基本概念、基本原理及其應(yīng)用，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力。如講解增量理論時，如果只重數(shù)學(xué)推導(dǎo)和力學(xué)知識，學(xué)生必然埋在復(fù)雜的公式堆中而茫然不知所措。數(shù)學(xué)和力學(xué)只是一個工具，教學(xué)目的應(yīng)該是要求學(xué)生分析應(yīng)變增量方程的意義。對于金屬塑性，則要求學(xué)生結(jié)合塑性流動規(guī)律思考尋求改善金屬塑性的途徑。啟發(fā)式教學(xué)，要求任課教師要有目的的針對性的提出問題讓學(xué)生思考，把握好課堂教學(xué)節(jié)奏，給學(xué)生一些知識點理解與銜接的時間。

2.3 “互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)

由于課程理論性強(qiáng)，學(xué)生在有限的課時內(nèi)難以消化課堂教學(xué)中的一些理論[5-6]，而“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能化思維就可以很好的融入到課堂的教學(xué)與課后的實踐環(huán)節(jié)。優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源也為該課程的教學(xué)方式注入新的血液。如任課教師可利用網(wǎng)絡(luò)的廣泛性和便利性，借助國家級、省級、校級等精品課程資源共享條件和網(wǎng)絡(luò)平臺APP的使用等，除了加強(qiáng)課堂教學(xué)的建設(shè)與優(yōu)化，更加注重學(xué)生第二課堂即學(xué)生線下學(xué)習(xí)、知識的消化鞏固、課外閱讀的情況等。使得塑形成形理論的課堂教學(xué)不再是簡單傳統(tǒng)的知識學(xué)習(xí)的過程，“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能教學(xué)模式不僅提升課堂教學(xué)的氛圍和教師自身的感染力，也是師生共同成長的經(jīng)歷，更讓學(xué)生在課堂教學(xué)中更能感受過程，習(xí)得規(guī)律，發(fā)展智慧，提高了課程的綜合影響。例如我校教師引入北京超星爾雅教育科技有限公司的超星學(xué)習(xí)通軟件APP的在線線點名，課程任務(wù)的安排、教學(xué)視頻及圖片的傳遞、習(xí)題布置、留言簿等功能，有效打通課內(nèi)課外，完成知識內(nèi)化順應(yīng)，重點難點提高，任課教師根據(jù)學(xué)生反饋信息可以對學(xué)習(xí)針對性指導(dǎo)?，F(xiàn)在的學(xué)生大都是00后，“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)方法的注入更適合他們對知識的獲取渠道，增加師生情感的建立。

2.4 增加習(xí)題課課時

本課程的特點是理論抽象，題目抽象。不少學(xué)生表示即使課堂認(rèn)真聽講，課后也認(rèn)真復(fù)習(xí)，拿到習(xí)題還是會有點無從下手的感覺。因此本人認(rèn)為，適當(dāng)增加該課程的習(xí)題課時也是很有必要的。每一章節(jié)結(jié)束后，都需要通過習(xí)題讓學(xué)生自己消化明白解題思路與該章節(jié)的重難點。如果是題目不理解，那就需要結(jié)合實例使學(xué)生理解；如果是解題過程中求解困難，那就需要課堂補(bǔ)充數(shù)學(xué)知識來解決。

2.5 考試內(nèi)容和形式

考試是檢查學(xué)生全面掌握所學(xué)內(nèi)容的一個重要途徑，也是改進(jìn)教學(xué)的一個重要手段。因此，考試內(nèi)容與形式也是本課程教學(xué)改革的重要方面。在考試內(nèi)容上，注重覆蓋課程內(nèi)容的各個主要部分，設(shè)計基本概念、基本原理、基本應(yīng)用等方面，盡量避開復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，而重視知識點的理解與靈活應(yīng)用。試卷內(nèi)容注重題型的多樣性。在考試形式上，主要采取閉卷考試的形式，輔以簽到、習(xí)題和答疑、互動留言等作為等平時成績。其目的是正確引導(dǎo)學(xué)生全面掌握所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生積極向上的學(xué)習(xí)態(tài)度，為其他課程打下夯實的基礎(chǔ)，并增強(qiáng)對從事本專業(yè)相關(guān)工作的適應(yīng)能力。

3 課堂教學(xué)實踐改革結(jié)果

以生為本，因材施教，本人和所在教研室自2012年起就對該課程的教學(xué)進(jìn)行質(zhì)量改革，從這幾年的積極探索和實際教學(xué)經(jīng)驗來看，教改取得了良好的效果。課程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生對課程知識掌握更為牢固，分析問題、解決問題的能力均得到提高。而課堂教學(xué)方法的改革，培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考，自主學(xué)習(xí)的能力，極大的調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。尤其是“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能教學(xué)模式引入，課堂氣氛活躍，課堂內(nèi)容更豐富生動，結(jié)合優(yōu)秀教育資源，滿足不同程度學(xué)生對課程知識的吸收和掌握。

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