摘 要 材料成型加工原理是材料成型及控制工程專業(yè)開設(shè)的一門必修課程，是學(xué)習(xí)后續(xù)成型相關(guān)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。該課程具有理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)廣泛且抽象的特點(diǎn)，其中蘊(yùn)含的原理對(duì)于實(shí)際成型生產(chǎn)有重要的指導(dǎo)作用。文章分析了目前課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題，并基于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方案構(gòu)建了以學(xué)生為中心的靈活交互課堂教學(xué)與線上線下相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)所組成的多元混合教學(xué)模式，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高課程教學(xué)質(zhì)量提供有效策略。

關(guān)鍵詞 材料成型加工原理；靈活交互課堂教學(xué)；線上線下結(jié)合實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.31.036

Research on Teaching Reform of Forming and Processing Principle of

Materials Based on Multiple-mixed Modes

LIU Yuntong， ZHANG Jianmei， ZHAO Che

（Changzhou Institute of Technology， School of Aerospace amp; Mechnical Engineering/Flight College， Changzhou， Jiangsu 213032）

Abstract The Forming and Processing Principle of Materials is a compulsory course offered in the major of material forming and control engineering， and it is an important foundation for studying subsequent courses related to forming. This course has the characteristics of strong theoretical basis， extensive and abstract knowledge points， and the principles contained therein have important guiding significance for practical molding production. The article analyzes the main problems in current course teaching， and based on the application-oriented undergraduate talent training program， constructs a diversified blended teaching mode consisting of student-centered flexible interactive classroom teaching and practical teaching combining online and offline， providing effective strategies for stimulating students' learning interest and improving the quality of course teaching.

Keywords Forming and Processing Principle of Materials; flexibly interactive class teaching; online and offline practical teaching

材料成型加工原理是材料成型及控制工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，其主要介紹高分子材料成型過(guò)程中涉及的材料性能影響因素、制品和配方設(shè)計(jì)、流變及混合行為等方面的基本原理和現(xiàn)象，重點(diǎn)闡述了應(yīng)用較為廣泛的壓制、擠出、注射等成型技術(shù)所使用的設(shè)備以及其中的原理和工藝。本課程理論性強(qiáng)，包含的知識(shí)點(diǎn)廣泛且較為抽象，需要學(xué)生充分掌握材料成型過(guò)程中的基本原理，才能依此解決成型過(guò)程中出現(xiàn)的各種缺陷和問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生遇到實(shí)際復(fù)雜工程問(wèn)題時(shí)獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力[1]。然而傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，并且與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合薄弱。因此本文在應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，引入先進(jìn)的混合教學(xué)模式，并結(jié)合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，提出了以學(xué)生為中心的靈活交互課堂教學(xué)與線上線下相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)所構(gòu)成的新型多元混合教學(xué)模式。

1" 材料成型加工原理課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1" 缺乏課堂互動(dòng)及反饋機(jī)制

當(dāng)前，材料成型加工原理的課堂教學(xué)中，教師和學(xué)生之間缺乏有效的交流和互動(dòng)，教師無(wú)法從學(xué)生的表現(xiàn)中得到及時(shí)的反饋，這不利于對(duì)教學(xué)質(zhì)量的把關(guān)及改進(jìn)。引發(fā)該現(xiàn)象的主要原因有：①教學(xué)方式單一；②學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足。

目前材料成型加工原理課程的教學(xué)仍以教師講授為主，雖然教師課前精心備課，準(zhǔn)備了精美的教案與課件，或用板書對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，但學(xué)生只是被動(dòng)聽課，主動(dòng)性和積極性不足。尤其是該課程僅有33課時(shí)（包括理論課時(shí)和實(shí)驗(yàn)課時(shí)），需要學(xué)習(xí)12章內(nèi)容，教師講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)必須有所側(cè)重。盡管如此，課堂上仍然沒有足夠的時(shí)間留給學(xué)生思考或提問(wèn)，形成了“灌輸式”教學(xué)模式。在有限的課時(shí)中讓學(xué)生充分掌握知識(shí)點(diǎn)及其在實(shí)際問(wèn)題中的運(yùn)用是課程教學(xué)的關(guān)鍵，因此需要對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)與豐富。

教育學(xué)家顧明遠(yuǎn)教授提出：“沒有興趣就沒有學(xué)習(xí)”[2]，而課堂上“低頭族”現(xiàn)象十分普遍，說(shuō)明學(xué)生對(duì)于這門課程的學(xué)習(xí)興趣較為欠缺。這其中原因有外部因素，如游戲、影視等娛樂產(chǎn)品的誘惑；也有學(xué)生自身原因，如對(duì)于課程內(nèi)容或?qū)I(yè)認(rèn)知度不足，不清楚所學(xué)知識(shí)在實(shí)踐中如何運(yùn)用，或由于工程材料等前序課程基礎(chǔ)薄弱，對(duì)本課程中的知識(shí)點(diǎn)理解難度較大，因此逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣。

1.2課堂知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)

本課程最終的目標(biāo)是加強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合的能力，要求學(xué)生能夠運(yùn)用課堂知識(shí)解釋生產(chǎn)實(shí)踐中的各種現(xiàn)象，遇到實(shí)際工程問(wèn)題時(shí)學(xué)會(huì)獨(dú)立分析、解決問(wèn)題，給出優(yōu)化的成型設(shè)計(jì)方案。然而課程內(nèi)容涉及的高分子材料學(xué)、聚合物流變學(xué)以及成型工藝參數(shù)對(duì)材料成型性能的影響等內(nèi)容較為抽象，雖然已建立課程知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，但缺乏系統(tǒng)、完整的教學(xué)案例，并且與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)，難以滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。

例如，聚合物材料的分子結(jié)構(gòu)與結(jié)晶性能是影響其成型性能及制品性能的關(guān)鍵因素，其中包含的高分子化學(xué)、高分子物理等內(nèi)容對(duì)于大部分材料成型及控制工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是較為陌生的。若能為學(xué)生提供一些更為直觀的資料，比如常見的幾種成型聚合材料或結(jié)晶過(guò)程的視頻等，可以幫助學(xué)生將課本上抽象的知識(shí)立體化。掌握高分子材料的內(nèi)在性質(zhì)之后，學(xué)生還需要學(xué)習(xí)溫度、壓力等外在因素對(duì)材料成型性能的影響，以及參數(shù)不合適可能造成的制品缺陷。這些內(nèi)容僅靠課堂講解也是“紙上談兵”，學(xué)生無(wú)法將其與實(shí)際成型過(guò)程相聯(lián)系，最佳的方式是進(jìn)行虛擬仿真或者成型實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供實(shí)際操作的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生切身體驗(yàn)制品成型的過(guò)程。

2" 材料成型加工原理課程教學(xué)改革策略

2.1" 理論教學(xué)過(guò)程：以學(xué)生為中心，靈活交互式教學(xué)

傳統(tǒng)的講授方法忽略了學(xué)生的主體地位，教師與學(xué)生缺乏及時(shí)有效的溝通，統(tǒng)一的教學(xué)進(jìn)度也無(wú)法兼顧每一位學(xué)生。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，信息技術(shù)的飛速發(fā)展促進(jìn)了教育領(lǐng)域的變革，誕生了線上教學(xué)、微課、慕課等新型教學(xué)模式，將傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)和線上自主學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式在空間、時(shí)間等方面的限制，為學(xué)生提供了更為靈活的學(xué)習(xí)方式，使得學(xué)習(xí)不再受制于傳統(tǒng)的課堂節(jié)奏，還為教師與學(xué)生之間的溝通交流提供了更為便捷的途徑[3]。這些變革無(wú)疑將推動(dòng)教育領(lǐng)域向著更為開放、多元和高效的方向發(fā)展。

“雨課堂”是近年來(lái)高校應(yīng)用較多的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管理平臺(tái)，該系統(tǒng)以微信平臺(tái)為基礎(chǔ)，提供便捷的在線學(xué)習(xí)體驗(yàn)，尤其是其操作簡(jiǎn)單的PPT課件功能，深受師生喜愛[4]?！坝暾n堂”將課前預(yù)習(xí)、課堂互動(dòng)和課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)通過(guò)手機(jī)終端緊密地聯(lián)系在一起，構(gòu)建了線上線下的實(shí)時(shí)教學(xué)互動(dòng)環(huán)境，極大地提升了學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。另外，教師還可以結(jié)合課程培養(yǎng)要求和產(chǎn)業(yè)需求，在課程平臺(tái)上分享典型工程案例、成型加工流程、加工原理視頻、思維導(dǎo)圖、產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)等資源，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)產(chǎn)業(yè)的認(rèn)知和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。這就要求教師首先要做好教學(xué)資源的建設(shè)工作，包括引導(dǎo)性資源（教學(xué)方案、課程導(dǎo)學(xué)等）、內(nèi)容性資源（課件、案例、討論、拓展資源等），以及反饋性資源（課后作業(yè)、調(diào)查問(wèn)卷、問(wèn)題解答等）[5]。課前教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)詳細(xì)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，推送引導(dǎo)性學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生了解應(yīng)用背景。同時(shí)發(fā)布以問(wèn)題引導(dǎo)的預(yù)習(xí)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，并通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，整理出課堂上需要集中學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

課堂上堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”，教師針對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)反饋出的共性問(wèn)題，集中講解重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的理解。隨后將學(xué)生分為4―6人的小組，發(fā)布案例或項(xiàng)目進(jìn)行討論。例如，探討聚氯乙烯配方設(shè)計(jì)并初步判斷制品的基本性能。通過(guò)分析這一問(wèn)題，學(xué)生不僅可以加深對(duì)于添加劑種類體系、功能、用量等知識(shí)的理解，還可以掌握配方設(shè)計(jì)的原則及材料相互配合的內(nèi)在機(jī)理，在面對(duì)制品缺陷或性能不足的問(wèn)題時(shí)，能夠給出配方優(yōu)化的方案。討論結(jié)束后，每組派出代表陳述觀點(diǎn)，回答教師提出的問(wèn)題，隨后由教師對(duì)案例或項(xiàng)目進(jìn)行分析和總結(jié)，并對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)作出評(píng)價(jià)。接下來(lái)是學(xué)生自由討論及答疑時(shí)間，對(duì)于仍有疑問(wèn)的學(xué)生，教師可以進(jìn)行有針對(duì)性的個(gè)別指導(dǎo)。這個(gè)過(guò)程中，教師應(yīng)注意收集學(xué)生的反饋。最后預(yù)留少量時(shí)間，教師在雨課堂發(fā)布思考題或測(cè)試題，學(xué)生線上作答，教師依此實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，量化評(píng)價(jià)本堂課學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

課后以問(wèn)題測(cè)試和習(xí)題解答的形式幫助學(xué)生復(fù)習(xí)與鞏固課堂知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在教學(xué)平臺(tái)討論區(qū)留言，提出自己的疑惑或者對(duì)課堂的建議，根據(jù)測(cè)試結(jié)果及學(xué)生的建議反饋進(jìn)行教學(xué)反思，不斷調(diào)整與改進(jìn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，最終形成教學(xué)安排、教學(xué)研究、教學(xué)實(shí)施、過(guò)程記錄、評(píng)價(jià)評(píng)估、教學(xué)反饋的閉環(huán)體系[6]。

2.2" 實(shí)踐教學(xué)過(guò)程：線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與線下實(shí)踐相結(jié)合

實(shí)踐教學(xué)通常包括線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、傳統(tǒng)線下實(shí)驗(yàn)室操作及校企合作開展的生產(chǎn)實(shí)習(xí)等形式。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，提供與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)對(duì)象與實(shí)驗(yàn)環(huán)境。融合繪圖建模、動(dòng)畫模擬、人機(jī)交互、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等手段，以二維和三維結(jié)合的方式，形象、生動(dòng)、有趣地展示教學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及的實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、結(jié)果檢測(cè)等內(nèi)容，體驗(yàn)感和交互性強(qiáng)，并且不受時(shí)間和空間的限制，能夠反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)。這一技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成本高、有一定危險(xiǎn)性、實(shí)驗(yàn)過(guò)程單一的不足，在本科教育中已經(jīng)得到了日益廣泛的應(yīng)用。

本課程建設(shè)了新能源汽車零部件注射成型及模具數(shù)字化拆裝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，主要包括模具拆裝和注射成型兩部分。學(xué)生在虛擬車間中，首先復(fù)習(xí)注射模具的結(jié)構(gòu)組成、分類等基礎(chǔ)知識(shí)。隨后在教師指引下，分離動(dòng)模與定模，逐步拆卸定位圈、模座、流道、型腔、頂塊與頂桿、復(fù)位桿等，在此過(guò)程中熟悉注射模具的各個(gè)主要部件，加深對(duì)模具結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。拆卸完成后，可以再依次進(jìn)行模具組裝。之后進(jìn)入注射成型實(shí)驗(yàn)?zāi)K，同樣先對(duì)注射成型工藝以及注射機(jī)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)。隨后選擇原料，在教師指引下打開虛擬注射機(jī)，依次完成模具安裝、加熱設(shè)置、開模/合模設(shè)置、注射設(shè)置、保壓設(shè)置和冷卻設(shè)置等工序。在設(shè)定的參數(shù)下，最終注射成型得到制品。當(dāng)參數(shù)設(shè)置不合理時(shí)，制品可能出現(xiàn)黑點(diǎn)、缺料、翹曲等缺陷，學(xué)生需要結(jié)合課堂所學(xué)的材料性能及工藝參數(shù)的知識(shí)對(duì)制品缺陷進(jìn)行分析，從而給出參數(shù)調(diào)整方案。在每一個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生都需要完成相應(yīng)的思考題，最后生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)這種教學(xué)形式，課程內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合深度得到了加強(qiáng)，學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力也得到了鍛煉。

完成線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)后，安排學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展驗(yàn)證性注射成型加工實(shí)驗(yàn)?？紤]到時(shí)間限制以及安全要求，由教師設(shè)定工藝參數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作注射機(jī)，完成零件的注射成形加工流程，最后對(duì)制品進(jìn)行觀察與分析，由此增強(qiáng)學(xué)生對(duì)材料成型加工過(guò)程的直觀感受，提升其實(shí)際動(dòng)手能力。除此以外，常州工學(xué)院積極響應(yīng)國(guó)家對(duì)于應(yīng)用型高校深化產(chǎn)教融合的倡導(dǎo)，自2014年起不斷加強(qiáng)與常州市多家模具設(shè)計(jì)制造企業(yè)的合作，先后與常州星宇車燈股份有限公司、江蘇新泉模具有限公司、江蘇誠(chéng)功閥門科技有限公司等多家企業(yè)簽署了合作協(xié)議，建設(shè)優(yōu)質(zhì)實(shí)習(xí)基地，實(shí)行產(chǎn)教融合教學(xué)模式。一方面，開設(shè)校企合作課程，聘請(qǐng)企業(yè)導(dǎo)師共同授課，將企業(yè)發(fā)展資訊、先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和裝備等融入課程教學(xué)；另一方面，在培養(yǎng)方案中制訂生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，利用假期時(shí)間安排學(xué)生進(jìn)入合作企業(yè)生產(chǎn)線，以實(shí)習(xí)工程師的身份沉浸體會(huì)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)的過(guò)程。真正實(shí)現(xiàn)以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，全面提升學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3結(jié)語(yǔ)

材料成型加工原理課堂中存在缺乏互動(dòng)反饋機(jī)制、教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)的問(wèn)題，迫切需要以課程目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)一步完善課程教學(xué)資源，合理運(yùn)用“雨課堂”等教學(xué)平臺(tái)，實(shí)施以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)，積極探索以學(xué)生為中心、靈活交互的教學(xué)模式；依據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)并加強(qiáng)校企合作，開展線上線下相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，最終形成多元混合教學(xué)模式，由此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，提升其創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，為學(xué)生未來(lái)的職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“基于多元混合模式的《材料成型加工原理》課程教學(xué)改革研究”（231107068063910）；江蘇省高等學(xué)?；A(chǔ)科學(xué)（自然科學(xué)）研究面上項(xiàng)目“醫(yī)用導(dǎo)管表面織構(gòu)化水凝膠涂層形成機(jī)制及潤(rùn)滑效應(yīng)研究”（24KJB460005）。

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