项目驱动的“金属工艺学”教学实践研究

杨敏 李长河 刘永红 刘新 张彦彬

[摘 要] “金属工艺学”在机械专业中占有重要的地位，对培养学生理论联系实际的能力及动手能力方面具有举足轻重的作用。但是，由于“金属工艺学”课程“压力加工”一章重点和难点繁多且概念抽象，传统的“填鸭式”教学模式以教学为主，不能激发学生的学习兴趣，导致学生缺乏主动学习的能力，作為培养学生自主学习能力的教学模式，项目教学法在国内外工程教育中受到广泛关注。通过结合“金属工艺学”的教学目标，进行了基于项目教学法的教学改革与实践。开展项目教学法后，与传统教学方法相比，学生成绩的最低分和及格率得到了显著提升，项目成绩及其占总评成绩的比重逐年递增。同时，学生的创新能力和团队意识有所增强，教师的专业素质得到了大幅提升。

[关键词] 金属工艺学;项目教学法;压力加工;自主学习能力

[基金项目] 2017年度山东省专业学位研究生教学案例库建设项目“‘磨削加工理论与技术案例库”（SDYAL17045）;2016年度山东省高等学校教学改革重点项目“‘三三三卓越工程人才培养模式构建与实施”（Z2016Z011）

[作者简介] 杨 敏（1990—），女，山东泰安人，博士，青岛理工大学机械与汽车工程学院副教授，主要从事智能与洁净精密制造;李长河（1966—），男，内蒙古通辽人，博士，青岛理工大学机械与汽车工程学院二级教授（通信作者），主要从事智能与洁净精密制造研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）39-0140-04    [收稿日期] 2021-04-28

一、引言

“金属工艺学”是工科院校各类机械和精密机械的一门重要技术基础课，是联系基础课、专业课和实践教学课的纽带，研究产品从原材料—毛坯—合格零件的全部生产过程，是后续机械工程专业学生学习机械制造等机械设计专业核心课程的基础，从事机械制造、材料成型加工、汽车设计、汽车服务工程等相关行业所需的专业能力[1]，为实践“金属工艺学”课程奠定坚实的理论基础。它与实际生产和生活有着密不可分的关系，它对学生是否具有理论与实践相结合的能力有着较高的要求。学生在学习“金属工艺学”课程后能否运用理论知识解决生产生活中的问题，并根据材料的使用性能和工艺性能，结合环境和经济因素，合理选择材料，制定合理的工艺顺序并动手加工完成金工实验。通过本课程的学习，学生应当具备零件毛坯制造及机械加工的知识，为后续相关课程的学习、课程设计和毕业设计提供理论支持。

“金属工艺学”课程具有两个重要特性：一是综合性强，涉及冷热加工工艺，新概念、专业术语多，学习内容较为复杂，学习知识面也比较广泛，学习时间有限[2];二是与生产实践联系紧密，课堂理论教学与金工实验同时进行，两者相辅相成。课程开展之前，相关专业的学生需要进行长达数周的金工实习，主要包括车工、钳工、铣工、砂型铸造等。通过金工实习，学生可以把所学的理论知识与机械加工现场操作有效地结合起来，熟悉并了解机械制造的简单流程，掌握一些简单零件加工方法的选择和加工工艺的分析，从而有效提高学生的整体综合素质，为“金属工艺学”课程的学习提供一定的辅助作用[3]。

“金属工艺学”的主要学习内容包括“绪论”“铸造”“压力加工”“焊接”“切削加工”等五章，每章包含多个教学重点和难点。其中，“压力加工”一章主要分为锻造和冲压两种工艺[4] （P50-87）。本章内容不仅重点和难点繁多，而且涉及的专业术语多，且概念抽象，如果采用传统的“填鸭式”教学方法，教师独白式地讲述众多的专业术语和抽象的专业概念，学生很难理解，容易导致学习乏味枯燥，降低学生的学习积极性。此外，随着教育教学体制的改革，每门学科也都在压缩相关理论课，这导致学生学习该课程的难度更大了，在总学时数和教学内容变化不大的情况下，如何才能在课堂上把学生的积极性调动起来，同时激发学生在课外学习的主观能动性，需要教师改变传统的教学方式，探索其他教学模式。

近年来，项目教学法作为新时期的一项重大变革逐步得到推广[5]。项目教学法是一种基于学生自主性和探究性学习的新型教学方法，这种教学法是需要教师和学生通过共同实施一个完整的项目来开展的教学活动。学生在项目实施过程中理解和掌握“金属工艺学”课程所需的知识和技能，培养分析和解决问题的能力，以及团队协作精神和能力[6]。师生围绕完整项目开展教学的活动就是项目教学法。高校教育教学活动中，针对一件具体且具备应用价值的产品进行生产，这一任务可以称之为项目[7]。项目教学法通过组织学生真正参与具体项目的设计、实施和管理，让其切身体会并获得相关经验和专业技能，从而达到教学目标的实施。

项目教学是以学生和项目为中心，在项目教学实施的过程中，教师是作为指导者、组织者存在的，是该项教学的“主持人”，主要任务是督促学生自主进行技术分析，鼓励学生独立思考、团队讨论并相互交流，从而达到少走弯路或不走弯路的可能性[5]。在完成该项目的过程中，让学生理解并熟练掌握所学知识与技能，培养分析和解决问题的能力、合作与沟通的能力等，充分发挥每个学生在团队合作中的主动性和积极性[8]。有明确的目标，从浅到深，通过项目设置到项目动员、制订计划、项目实施过程监控、项目实施过程展示，以及知识和项目的综合解决方案。这是一种符合学生认知规则和学习特点的教学方法，可以有效地保证学生对每一个知识点的深入理解和准确把握。

二、项目教学法的设计与教学实践

根据“金属工艺学”课程“压力加工”一章本科教学的特点，设计该课程项目驱动教学法方案。项目化教学一般包括项目设置、项目动员、制订计划、项目实施、过程监控、项目展示与答辩、项目评价等几个模块。

1.项目设置。项目开始前，由教师拟定项目题目，并做好项目组的分组。本研究以“金属工艺学”课程“压力加工”一章中针对模锻、连续冲模（又称级进模）、复合冲模各设置三个项目题目，如伞齿轮摩擦压力机模锻工艺及模具设计、冲孔切断弯曲级进模、落料拉深冲孔复合模等。每个项目组由5～6名学生组成，并由小组成员推选小组长主持项目工作。