《材料成型工艺课程设计》：创新思路与实践路径

摘 要：工程教育认证“以学生为中心，产出为向导，持续改进”理念在本科高等教育中的推广，传统的《材料成型工艺课程设计》课程已难以覆盖工程认证对人才培养的需求。本文分析了在《材料成型工艺课程设计》中存在的问题，提出了以教促学、以学促赛、以赛促改等改革思路，使学生作为该课程的主体，创新教学改革。通过实践教学检验，学生参与该课程设计的兴趣提高，协同提升了学生的团队合作和个人能力。

关键词：材料成型工艺；课程设计；以教促学；以赛促学

引言

课程设计类课程是材料成型及控制工程专业培养方案中实践教学内容的重要组成部分，在提升学生的工程实践能力方面扮演着不可或缺的角色，也是培养学生创新性设计和解决复杂工程问题能力的关键环节。湖南科技大学材料成型及控制工程专业根据自身办学特点开设了以零件铸造工艺设计为内容的《材料成型工艺课程设计》课程。该课程的主要教学目的在于对先修课程《公差配合与技术测量》《机械设计基础》《材料成型工艺》等的多层次知识运用和创新能力的培养。针对特定零件，设计出满足任务要求的解决方案，同时能够从不同的非技术因素考虑解决方案的可行性。然而，在具体的实践教学实施过程中因教学理念、教学方法和教学条件的限制，实际教学效果与期望值存在较大落差。而专业认证在教学理念、资源与评估体系等方面达到一定的标准，故为了满足专业认证对材料成型与控制领域专业人才的要求，并增强学生解决复杂工程问题的综合实践能力，探索创新的实践教学思路与方法显得尤为必要。

1 材料成型工艺课程设计的学习目标

我校材料成型工艺课程设计设置在第五学期，集中实践时间为两周。通过课程设计，学生应获得本专业毕业要求，问题分析和设计/开发解决方案中的相关知识和能力，即能认识到材料成型及控制领域复杂工程问题有多种解决方案，并通过文献研究寻求可替代的方案和针对材料成型领域的复杂工程问题，确定明确的设计需求，提出设计的解决方案，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，并能体现创新意识。

2 材料成型工艺课程设计存在的问题

2.1教学理念

尽管材料类专业的课程设计本身就具备强烈的工程实践性，并与生产实际紧密关联，但在实际的教学过程中，这种实践性的强调和应用往往不足[1]。很多时候，课程设计更偏向于理论知识的传授，而忽视了实际动手设计能力的培养。学生缺乏在真实工程环境中应用所学知识解决问题的机会，导致他们的动手设计能力得不到充分锻炼，且课程设计在培养学生创新能力方面存在明显的短板。当前的教学模式往往注重知识的灌输和模仿，而忽视了学生的独立思考和创新能力的培养。学生缺乏主动参与和创新的机会，难以形成自己的见解和解决方案。这种教学方式不利于培养学生的创新意识和创新能力，难以适应现代社会对人才的需求。

2.2教学方法

传统的材料成型工艺课程设计往往采用分发课题，一般情况下是30个课题，课题是在往届的基础上多加几个新题目，但近80%是直接沿用往届的题目。然后，通过抽签或按学号轮流的方式，将任务分配给学生去完成。这种方式往往容易忽略学生的个体差异，导致部分学生分配到超出其自身能力范围的课题，难以完成。而整个的课程设计中只有3-4个指导老师对学生进行指导，学生需要单独完成自己的任务。这完全依赖学生的自身查阅资料的能力和自觉性，由于课题的重复性，学生可能会出现直接找往届学生的作品，在他人已经完成的基础上稍作修改再提交，而一个指导老师要对二十来个学生进行指导，故在学生实践学习上的指导不足，将会导致学生最终在整个课程设计上面收获到的内容比较浅显，学生的实践能力未能得到显著提升，与材料类专业工程教育专业认证标准中强调的培养学生解决复杂工程问题的能力这一目标相去甚远。

2.3教学过程

由于实践时长限制在2周左右，学生需要在有限的时间内完成包括尺寸设计、理论计算、绘图、校核、撰写设计说明书以及答辩等多项任务。这种紧张的时间安排可能导致学生无法充分理解和深入探究设计问题，而是采取简化设计难度、理想化设计数据等方式来应对，从而导致课程设计成果与实际生产需求不符，无法真实反映学生的工程问题解决能力。而在考核方式上过于注重书面材料和答辩表现，缺乏对设计过程的充分反映。这种考核方式导致学生只关注如何完成书面材料和应付答辩，而忽略了设计过程中关键环节和思维训练的重要性。另外，由于缺乏对整个设计过程的监督和评价，部分学生可能会采取不诚信的行为，如抄袭或随意篡改数据，这些行为无疑进一步削弱了课程设计的实践意义和价值。

3 材料成型工艺课程设计改革思路

结合之前在课程设计中的教学经验以及专业认证的相关需求，提出以大学生铸造工艺设计大赛为驱动，形成以教促学，以学促赛，以赛促改的闭环式课程设计教学。以学生为中心，反向设计教学过程，以创新性、高阶性和挑战度为实践标准，将学科竞赛成果作为人才培养的外在可观测结果，实现了师生、生生在教学进程中的良性互动[2，3]，以形成适应新工科人才培养需要的实践教学模式和资源，探索了符合新工科人才培养的教学改革方向。

3.1形成闭环式课程设计教学

为了使学生在学习过程中就能深入理解和适应大赛的实际需求，教师能够通过重新设定课题，摆脱对原先既定选题的限制，旨在将大赛的赛题、具体要求以及评价标准巧妙地融入日常的教学环节中[4]，有利于提前为学生参赛做好充分的准备，更能让学生在日常学习中就能不断磨砺和提升自己的专业技能。故可以安排一系列紧密围绕铸造工艺设计的设想，将理论知识与实践操作相结合。这些演练旨在模拟大赛的真实流程和场景，让学生在模拟的环境中以团队形式完成设计任务，体验从构思到实现的整个过程。通过这样的实践锻炼，学生能够更加直观地感受到设计工作的挑战与乐趣，从而更好地提升自己的设计能力。

为了激发学生的创新精神和竞争意识，教师还可以为学生组织课程设计成果的展示和交流活动。学生在这些活动中将自己的设计作品进行展示，并与同学和老师进行深入的交流和讨论，更能够锻炼学生的表达能力和团队协作能力，也更能激发他们的创新思维和竞争意识，为未来的大赛选拔出更多优秀的选手。同时，大赛中的杰出成果与宝贵经验亦可被吸纳进课程设计，持续充实教学内容，提高课程品质。这些优秀成果不仅为学生提供了学习的榜样，激发他们的创新意识和竞争精神，再根据大赛的反馈和行业需求，对课程设计进行持续改进，确保教学内容与时俱进，满足行业发展的需求。

故通过构建以教促学、以学促赛、以赛促改的闭环式课程设计教学模式，能够全面提升学生的实践能力和创新思维，同时不断优化课程设计，持续改进，提高教学质量。这种模式既符合教育规律，又能满足行业发展的需求，能够在材料成型工艺课程设计中值得推广和实践的一种改革方式。

3.2多元化的考核方式

传统的考核方式往往只注重结果性考核，即只关注学生的最终成绩。然而，过程性考核同样重要，它可以反映学生在学习过程中的表现和进步[5]。因此，可以在整个材料成型工艺课程设计中设置中期检查或者是随机检验进度并进行实时记录，将过程性考核与结果性考核相结合，全面评价学生的学习效果。此外材料成型工艺课程既需要掌握理论知识，也需要具备相应的设计能力。在考核过程中，务必关注自己设计图纸的可行性与实际操作性，避免脱离实际生产生活的实际需求。

4 结语

在本次课程设计中，我们依据专业认证的相关要求重构教学大纲，使之更加符合现代制造业对人才的实际需求；优化课程设计教学方法，以教促学、以学促赛、以赛促改的闭环式课程设计教学；通过参与大赛，检验学生的学习成果，促进学生在实践中不断学习和进步，让学生在理论知识有更深入的理解，在动手设计能力上得到了显著提升。他们能够独立或采用团队协作的形式完成材料成型工艺的设计任务，解决实际工程问题，展现了较高的创新能力。

参考文献

[1]牛秋林.机械类专业课程设计实践教学改革思考[J].轻工科技，2022，38（05）：156-157+160.

[2]邓里文.关于“以学生为中心”的《经济学基础与应用》“反向课程设计”的探讨[J].当代教育实践与教学研究，2019，（03）：41-42.

[3]刘芳.“塑料模具课程设计”实训课程教学改革与实践[J].湖北广播电视大学学 报，2020，40（03）：38-41.

[4]王毅，张沪寅，黄建忠.新工科人才培养导向的竞赛类实践课程设计[J].实验技术与管理，2020，37（08）：167-171.

[5]徐勤超，潘海兵，谢坤，等.专创融合的“机械学综合课程设计”教学改革与实践  [J].南方农机，2023，54（05）：163-166.

基金项目：湖南省学位与研究生教学改革研究项目：2022JGYB135， 2024JGZD056，湖南科技大学大学生思想政治教育研究课题 I22002