本站原创关键词：金属工艺学；教学；科研；改革与实践
1674-9324（2014）31-0045-03
《金属工艺学》是高等工科院校机械类和近机械类专业必修的学科基础课程，其实践性、应用性和综合性很强[1-3]，课程特点是内容多而繁杂、实践性强、术语多、概念多、较抽象，且课时少。采用传统的教学策略，学生学习起来普遍感到枯燥乏味，难以掌握知识点，很难调动学生的学习兴趣和积极性。教学过程一般由课堂理论教学、实训和实验等构成。实验内容涉及面广，所需设备仪器多，且受到实训场地、人员和设备等条件的限制，无法满足在各类设备上机操作的要求，致使学生动手能力提高有限[4-6]。随着社会对现代工程训练和金工实习前所未有的重视与发展，众多学校开始投入巨资建设现代工程训练中心，改造实习工厂，加强实践环节[7]。如何在有限的学时内使学生获得真正有用的知识，学会分析、解决实际生产技术理由的策略，培养学生理论联系实际的学习理念及工程实践的意识，这是金工教学面对的一个很重要的任务[8]。现代工程训练中心建设过程中，人员和设备的投入往往涉及热处理、铸造、锻造、焊接、传统机械加工和特种加工等，而对粉末冶金制备机械零部件的过程、粉末冶金法制备的零部件相应性能测试和涉及切削加工过程中的摩擦磨损理由、对零件加工质量的影响及评价方式等却鲜有涵盖。此外，铸造生产实践中球墨铸铁涉及的粉末细化产生的体积膨胀理由，简单通过课堂的讲授方式，学生学习起来普遍感到枯燥乏味，难以掌握。这些是在实验和实训中未曾涉及的知识点，学生学习起来非常抽象，而“教学与科研相结合”教学策略无疑是一种较好的教学策略。本教学策略是组织学生参加到采用粉末冶金法制备相应的零件毛坯过程中，同时对粉末冶金法制备毛坯进行相应的切削加工，测试相应的摩擦磨损性能，让学生从亲自实践经历中获得经验和技能，掌握相应的知识点。通过本教学改革与实践，学生对《金属工艺学》相应知识点的认知和掌握得到了大大的提高，取得良好的教学效果，同时提高了学生的科研思维、实际动手能力。
一、具体研究对象和内容
传统的教育方式是“教师讲、学生听”，作业和考试都统一化、模式化，学生思维受到局限，难以培养出社会需要的复合型、创新型人才。在《金属工艺学》教学工作中有些不太容易简单通过课堂学习就能够理解和掌握的理由，例如：（1）球墨铸铁生产涉及的石墨细化产生体积膨胀理由。（2）零件或毛坯的粉末冶金制备策略，粉末冶金制备策略制备的零件或毛坯为何致密度好、组织均匀、力学性能优良。（3）切削加工过程中涉及的摩擦磨损等理由、对加工质量的影响。如果上述理由均能得到很好解决，对于所涉及的热加工工艺基础内容：铸造、粉末锻造，以及冷加工工艺基础知识：切削加工中物理化学现象、对加工质量的影响等，将会有更加深刻的理解。让学生从亲自经历中获得经验和技能，既提高了科研能力，又把教学质量提高到一个新的档次。正如前面所述，这些理由在实训和实验过程中鲜有涉及，在一定程度上制约了整体的教学效果和质量。针对《金属工艺学》课程教学过程中所涉及的上述理由而进行了教学策略改革与实践，依托相关的科学研究项目，让学生从亲自经历中获得经验和技能，从而达到教学目标。《金属工艺学》课程要做到与时俱进，用新观念、新知识、新工艺与策略不断完备和补充课程内容，是必不可少手段之一。开展教学与科研相结合教学策略的研究主要包含下面四方面内容：1.球墨铸铁生产涉及石墨细化产生体积膨胀的理由。研究不同粉末粒径的石墨粉末或其他相近的合金粉末，安排学生实际动手操作，测试粉末粒径对粉末体积的影响，具体内容如下：安排学生用分析天平称量定量的粉末；将粉末装入合适的烧杯中测试粉末体积；讨论粉末粒径对体积影响。
2.零件或毛坯的粉末冶金制备策略，粉末冶金策略制备的零件或毛坯为何致密度好、组织均匀、力学性能优良。安排学生称量定量一定配方的合金粉末，采用酒精湿磨方式配制混合粉料；熟悉粉末称量、球磨混料、干燥等工序；对粉末进行模压成型，成型出机械零部件的素坯；熟悉成型过程及参数、工艺对素坯性能和结构等的影响；对坯料进行粉末冶金烧结，制备相应的零部件的毛坯；熟悉烧结设备、工艺参数对毛坯性能的影响；对粉末冶金制备的零件毛坯进行相应加工处理，例如：磨削、抛光处理等得到所需要的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量等；可结合特种加工制备特殊形状的零部件。
3.切削加工过程中涉及的摩擦磨损等理由、对加工质量的影响。采用摩擦磨损试验机，模拟研究切削加工过程中的摩擦磨损理由；研究各种摩擦磨损参数及摩擦副对加工质量的影响；表面粗糙度的测量；摩擦热对刀具及加工件表面质量的影响等。
4.综合讨论。分组讨论粉末细化对体积的影响；粉末冶金制备机械零部件的优缺点；切削加工的摩擦磨损对机械零部件加工质量影响；集中讨论，得出心得和体会。