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[摘 要]培养工程创新人才是当前应用型大学工程专业教育改革的根本目标.针对材料加工专业学科基础理论课“材料加工工程中的物理场”课程理论性强、涉及的学科基础理论课程多等特点,探讨了推进该课程教学改革所采取的措施,取得了良好的教学效果.

[关 键 词 ]教学改革 教材建设 教学方式 实践教学 评价指标

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）16-0076-02

创新教育是一种全新的教育理念,主要是树立以学生为中心的观念,通过调动学生的学习积极性,教给学生创造性的思维方式,培养学生的创新精神和创造能力.“材料加工过程中的物理场”是材料加工专业的学科基础理论课,该课程理论性强,且涉及的学科基础理论课程多,曾经是该专业本科生和硕士研究生比较头疼的课程之一.但由于该专业在产品开发及工艺设计阶段普遍采用计算机仿真技术,该课程作为计算机仿真的理论基础对提高仿真的技术水平具有重要的价值,开展该课程的教学和研究又是非常必要的.下面就推进该课程的教学改革,提高培养工程应用创新人才的质量谈一些体会.

一、因材施教,抓好教材建设是推进课程教学改革的突破口

“材料加工过程中的物理场”是材料成形计算机仿真的基础理论课程,教学目标是让学生学习材料成形的数值分析理论基础,预先需要开设的课程有高等数学、线性代数、材料力学、弹性力学理论基础及金属塑性成形原理等,是一门教学起点高、理论性很强的课程.虽然国内已经有不少通用数值分析理论书籍及材料成形数值分析教材,但多数教材太注重自身理论体系的严密性和完整性,不太注重学生的知识基础及认知规律,因而往往起点太高并不适合作为我校本科生及硕士研究生的教材.鉴于此,我们结合当前应用型大学材料加工工程专业本科及硕士研究生教育专业知识背景的实际情况,并着眼于未来市场对工程创新人才的需要,编写了《材料成形的数值分析理论基础及软件应用讲义》供内部使用,作为推进该课程教学改革的突破口,取得了良好效果.在课程教材建设的过程中,主要基于以下思考：

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1.教材内容及课程设置一定要符合学生的认知规律.

对于本科生,考虑到对预先开设的理论课程的要求,该课程应设置在专业基础课讲授完成以后为好.在教材内容上,要做到循序渐进、由浅入深、量体裁衣、因材施教.

2.教材内容总体把握分为两大部分,即线性有限元分析理论基础和非线性有限元及其在金属塑性加工中的应用.

第一部分侧重于基本概念、基本知识、基本理论的学习,第二部分在线性有限元分析理论的基础上,侧重于金属塑性加工非线性有限元理论体系的构建,并理论联系实际落实到应用实例.

3.在具体章节内容的安排上,不追求理论体系的严密性和完整性,但要符合学生的认知规律,由浅入深、循序渐进、量体裁衣,并在一定程度上注重知识的系统性.

譬如,第一章绪论主要介绍了工程上常用的几种数值分析方法及其适用的应用领域,有限元法作为最重要的一种数值分析方法做了详细介绍,并介绍了工程上常用的通用有限元分析软件及材料成形专用有限元分析软件.使学生对开设该课程的背景有一个直观的认识,该课程离现实并不遥远,对于将来的工程应用或理论研究都具有重要价值.

考虑到我校材料加工专业及多数高校工程专业在本科课程中并未开设弹性力学理论课程,而弹性力学的基础理论及变分原理又是学习数值分析理论必须要掌握的内容,因此在教材的第二章对弹性力学的基本方程及变分原理做了系统介绍.第三章介绍了杆梁系结构有限元分析的一般过程,以杆单元分析为主,并简要介绍梁单元的概念.杆单元是有限元分析中最简单的一种单元,但杆系结构的有限元分析却能反映有限元分析的一般流程和有限元法最本质的东西,并且学生容易接受,所以本章安排了一个一般杆系结构的有限元分析实例,使学生对有限元分析的整个过程有一个清晰的认识.第四章介绍了连续体结构有限元分析的基础理论,重点介绍二维平面问题、轴对称问题及三维连续体问题单元模型的构造方法,并简要介绍板壳单元的基本理论.第五章介绍等参元的概念及计算、二维及三维连续体等参元的构造方法、三维一般壳体单元的构造方法,并介绍数值积分的概念及计算方法.

金属的塑性成形主要是通过锻造、挤压、拉拔、轧制、冲压等工艺把金属加工成所需零件形状的一种方法,反映金属塑性加工的有限元法主要是指刚（粘）塑性有限元理论及大变形弹塑性有限元理论.所以第二部分针对锻造、挤压等工艺着重介绍指刚（粘）塑性有限元理论体系及应用,而针对冲压工艺着重介绍大变形弹塑性有限元理论体系及应用.

4.教材力求语言精辟、通俗易懂,并把知识的系统性和应用性相结合.

教材在编写过程中,要注意把握知识理论的逻辑性,并用精辟和通俗易懂的语言叙述出来.由于该课程最后要体现为金属塑性加工数值仿真的基础理论课,在第一部分线性有限元理论内容的设置上,要注意把握知识的系统性和应用性的结合,譬如轴对称体单元及三维一般壳单元等理论知识的介绍.

5.教材建设要在实践中不断充实、完善和提高.

针对每次的教学实践,都应该和学生和有关专家及时进行沟通交流,了解哪些地方需要补充,哪些地方需要改进,力求教材在教学实践中不断完善和提高,更好地为我校和其他高等院校工程专业提供服务.

二、更新教育理念,改革课堂教学方式是推进课程教学改革的重要内容

1.积极推进主动式学习方式,发挥学生学习的创造性.

在研究生该课程的课堂教学中,针对非线性有限元理论的学习,由于该部分内容多且理论深度较深,总学时有限,以前采用灌输式的教学方式并没有取得好的教学效果.我们采用了以下教学改革方式,结合笔者在非线性有限元理论以往丰富的研究经验,首先从总体上概括性地分别向学生讲授刚塑性及大变形弹塑性有限元理论体系,然后针对每一部分分别推荐有效的参考资料,并布置若干研究专题.学生在分组获得一个研究专题后,到图书馆或通过网络主动查阅资料,首先对每一部分进行系统学习,然后针对自己的研究专题深入研究,撰写研究论文和PPT.在以后的课堂教学中,各个同学分别用PPT讲解自己的研究内容,并在课堂交流中和老师、同学一起讨论,共同促进研究专题的学习. 2.采用多媒体教学方式,改进课堂教学效果.

事实证明,采用多媒体教学并和板书方式相结合,能够做到言简意赅,重点突出,科学知识的逻辑性和结果的形象性相结合,改进了