機械制造工藝學(xué)課程基于項目的教學(xué)新模式探索與實踐

[摘要]主要闡述“機械制造工藝學(xué)”課程開展教學(xué)改革的實踐經(jīng)驗，分析總結(jié)該課程的主要特點，反思目前課程教學(xué)方法和手段存在的主要問題，以面向應(yīng)用、重視實踐為基本教學(xué)思想，結(jié)合機械工程人才培養(yǎng)目標(biāo)，提出以零件工藝項目化教學(xué)為主線，主張采用先進手段發(fā)揮課堂教學(xué)的優(yōu)勢，構(gòu)建整體優(yōu)化、結(jié)構(gòu)合理的機械制造工藝學(xué)課程新體系，以更好培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用分析能力、知識拓展能力和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]機械制造工藝學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)方法；基于項目的教學(xué)

[中圖分類號]G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1005-4634(2011)03-0044-04

0 引言

機械制造工藝學(xué)是高等學(xué)校機械制造專業(yè)方向開設(shè)的專業(yè)主干課，在專業(yè)課程體系中占有重要的地位。從課程內(nèi)容看，該課程具有如下特點：一是綜合性強，涉及多門課程的相關(guān)內(nèi)容，如機械制圖、金屬工藝學(xué)、金屬切削原理與刀具、金屬切削機床等課程，其涵蓋的知識體系非常豐富，很多問題都是在這些課程的基礎(chǔ)上進行講授的；二是理論性強，該課程主要解決零件加工工藝和產(chǎn)品裝配工藝的共性問題，包括加工工藝分析和加工工藝?yán)碚摚髮W(xué)生針對不同結(jié)構(gòu)的零件，能夠正確地進行機械加工工藝過程設(shè)計及工序設(shè)計，并可正確地編制裝配工藝規(guī)程，需要學(xué)生掌握大量的基本概念、基本原理和基本技能；三是具有很強的實踐性和應(yīng)用性，主要任務(wù)是向?qū)W生講授零件從毛坯到合格產(chǎn)品的主要過程、方法等知識，加強學(xué)生工藝?yán)碚撗芯俊⒐に囋O(shè)計開發(fā)、先進制造工藝探討和應(yīng)用等方面的能力，并培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的創(chuàng)新能力，在教學(xué)過程中要注重對學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)。故而，該課程教學(xué)的總體目標(biāo)地位在于：為現(xiàn)代制造業(yè)培養(yǎng)面向工程應(yīng)用的具有復(fù)合型高級工程技術(shù)和自主創(chuàng)新能力的人才，重點培養(yǎng)學(xué)生了解和運用機械制造基本知識的能力、機械加工技術(shù)應(yīng)用能力、工藝實施的應(yīng)用能力。

機械制造工藝學(xué)課程的特點、目標(biāo)決定了課程教學(xué)過程中需要打破傳統(tǒng)的課堂講授為主的教學(xué)模式的束縛，構(gòu)建以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以工作過程為導(dǎo)向，以具體的項目化實踐性教學(xué)為基本點的新型教學(xué)模式。這一教學(xué)模式要以實踐型的項目教學(xué)為中心，圍繞項目的實施開展學(xué)習(xí)活動，活動內(nèi)容是以經(jīng)過精心準(zhǔn)備的課程項目為中心進行設(shè)定和組織。

1 反思目前課程模式存在的問題及原因

機械制造工藝學(xué)課程內(nèi)容涉及零件機械加工工藝過程及產(chǎn)品裝配工藝過程中保證質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的全部工藝問題。工藝是生產(chǎn)中最活躍的因素，它既是構(gòu)思和想法，又是實在的方法和手段，并落實在由工件、加工工具、機床和夾具所構(gòu)成的工藝系統(tǒng)中。機械制造工藝學(xué)包含和涉及的知識范圍很廣，需要多門學(xué)科知識的支持，同時又和生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密。傳統(tǒng)教學(xué)模式存在如下問題：教學(xué)內(nèi)容過多，“主次不清”，教學(xué)效果不理想：課堂教學(xué)量大，學(xué)生對各章節(jié)之間的教學(xué)聯(lián)系缺乏清晰的認(rèn)識，對知識點的理解和運用仍然沒有質(zhì)的提高，感覺上課聽得懂，但一遇到具體的工藝問題又不知從何處入手解決。出現(xiàn)上述情況的主要原因有以下幾點：

1)目前的教學(xué)方法主要是教師課堂授課，學(xué)生幾乎完全是被動聽課。學(xué)生學(xué)習(xí)沒有明確的目的，只是老師完全灌輸，自然就缺乏積極性、主動性，教學(xué)的結(jié)果只能是老師講多少，學(xué)生聽多少。“滿堂灌”的填鴨式教學(xué)形式使學(xué)科的重點根本無法凸現(xiàn)出來，學(xué)生考試的時候也只能是照方抓藥，單一的簡單的問題可能會做，但真正綜合應(yīng)用，解決實際問題就顯得力不從心了。

2)機械制造工藝學(xué)課程內(nèi)容繁雜，教材的系統(tǒng)性又不強。學(xué)生單學(xué)某一部分時，原理和方法都聽瞳了，單一做針對性很強的作業(yè)及考試題問題不大，但是由于工藝問題的復(fù)雜性和綜合性，一旦要將許多知識點綜合起來去分析解決整個工藝問題，就會覺得很難。實際上還是缺乏一個清晰而完整的概念，這樣對學(xué)習(xí)每一部分的目的和用法理解不夠深刻，綜合應(yīng)用時自然就很難將它們串連在一起。

3)課程的實踐性很強，需要有很好的生產(chǎn)實際知識。這些知識最最基本的是必須在頭腦中有一個加工現(xiàn)場的場景，即工件、夾具、機床和夾具之間的空間加工關(guān)系，包括加工運動和各部分的相互位置。金工實習(xí)是學(xué)生們在學(xué)習(xí)該課前的唯一的實踐環(huán)節(jié)，而實習(xí)時學(xué)生們還沒有建立起完整的加工工藝的概念，因此頭腦中已經(jīng)對加工場景淡忘了。如果不能很好地建立起一個完整的加工場景，諸多加工工藝問題就無法正確地分析解決。

2 機械制造工藝學(xué)課程基于項目的課程教學(xué)模式的構(gòu)建

2.1總體思路

基于項目的課程教學(xué)模式要打破傳統(tǒng)的課堂講授為主的教學(xué)模式的束縛，在課堂理論教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，引入一系列與課程理論教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的基于團隊的課程項目，學(xué)生按照課程教學(xué)進度，邊進行理論課程學(xué)習(xí)，邊利用一定的課內(nèi)時間和大量課外時間自主開展項目的實施，使學(xué)生能夠有機會主動學(xué)習(xí)，在做中學(xué)，學(xué)以致用。通過這種基于項目的課程教學(xué)模式，學(xué)生不但能夠很好掌握課程的基本知識和技能，而且分析問題、解決問題、自主學(xué)習(xí)、思想表達、團隊合作等能力有了很大提高。這是一種以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以工作過程為導(dǎo)向，理論教學(xué)與基于項目的實踐教學(xué)有機結(jié)合的教學(xué)模式。這一教學(xué)模式要以實踐型的項目教學(xué)為中心，圍繞經(jīng)過精心準(zhǔn)備的課程項目進行教學(xué)過程的組織和實施。基于項目的教學(xué)模式要努力為學(xué)生營造“真實的”加工現(xiàn)場的場境或環(huán)境，使其以工程師的角色審視自我，在項目實踐中將所學(xué)課程知識有機結(jié)合起來，從認(rèn)知、感知的感性認(rèn)識到項目化的實踐認(rèn)知，再到實際能力的培養(yǎng)與提高的升華。通過項目的設(shè)計、組織、實施、評價等活動，實現(xiàn)“學(xué)中做，做中學(xué)”學(xué)用結(jié)合，理論聯(lián)系實際，完成學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

2.2 構(gòu)建方法

機械制造工藝學(xué)課程基于項目的課程教學(xué)模式是在《機械制造工藝學(xué)》課程的教學(xué)過程中，為學(xué)生構(gòu)建一系列不同結(jié)構(gòu)的零件工藝項目，按照每個項目的總體工作量大小安排一定數(shù)量學(xué)生為一個小組，學(xué)生按照課程教學(xué)進度，邊進行機制工藝?yán)碚撜n程學(xué)習(xí)，邊利用少量的課內(nèi)時間(主要用于小組討論和難點的集體輔導(dǎo))和大量的課外時間按照事先規(guī)定的考核節(jié)點自主開展具體零件的工藝設(shè)計。在具體構(gòu)建項目時可以通過不同結(jié)構(gòu)的零件來構(gòu)建具體的項目內(nèi)容，結(jié)合實習(xí)工廠和實驗室現(xiàn)有的加工設(shè)備，來搭建設(shè)置“虛擬”的加工現(xiàn)場情境，進一步完成項目的工藝實施路線及具體工藝。具體的方法是將《機械制造工藝學(xué)》課程的各章節(jié)知識點進行分類整合，結(jié)合課程的教學(xué)目標(biāo)構(gòu)建若干具體的項目，各項目以具體的任務(wù)為引領(lǐng)，若干知識點和若干小任務(wù)為支撐，最終構(gòu)建完整的實踐性課程項目教學(xué)體系。項目的大小、難易程度與教學(xué)要求要符合學(xué)生自身知識與能力水平的實際，可以是設(shè)計型或綜合型。在項目組織上要處理好教師與學(xué)生的角色關(guān)系，項目化教學(xué)過程中的主體是學(xué)生，教師只是在其過程中做好組織、協(xié)調(diào)、協(xié)助、服務(wù)和監(jiān)督工作。項目確定后，教師要梳理相關(guān)理論知識，精心預(yù)測可能出現(xiàn)的問題，提供有關(guān)的參考資料和獲取信息的渠道，準(zhǔn)備必要的項目實施所需要的硬件與軟件，組建相應(yīng)的項目小組，組織學(xué)生進行項目的設(shè)計與實施。

2.3機械制造工藝學(xué)課程基于項目的課程教學(xué)模式的實施

項目化教學(xué)模式的主要特點在于強調(diào)分工合作和自主實施，項目的實施有明確的時間、具體的內(nèi)容、實施方法、評價標(biāo)準(zhǔn)等，讓學(xué)生了解項目所需要解決的問題或需要完成的任務(wù)，設(shè)置項目討論與學(xué)習(xí)小組，確定小組負(fù)責(zé)人和成員的任務(wù)分工與合作要求，學(xué)生依據(jù)項目計劃，查閱資料，提出解決方案，在討論中增強團隊意識和思考技能，增進小組成員之間的相互學(xué)習(xí)與交流，拓寬解決問題的思維。設(shè)計一些能激發(fā)學(xué)生積極參與討論的主題，并分解主題，讓學(xué)生預(yù)先按所分解的主題進行必要的準(zhǔn)備，在準(zhǔn)備的過程中進行分析、比較、應(yīng)用，并提出切實可行的解決方案。下面以燕山大學(xué)機械工程學(xué)院07級機械制造專業(yè)項目教學(xué)的具體過程為例，說明具體的實施方法和步驟。

1)成立項目小組。為保證項目順利實施，首先要成立項目小組，小組成員由3～4名學(xué)生組成，由教師根據(jù)項目的大小和難易程度而定，一般按學(xué)生花名冊自然排定，讓學(xué)生學(xué)會服從工作安排。每個小組由學(xué)生推選1名小組長負(fù)責(zé)項目的開展工作。

2)項目準(zhǔn)備。項目準(zhǔn)備是項目實施的必要前提保證。根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)，選擇足量的具有一定工藝特點的零件圖，在課程開始時就發(fā)給各個小組，在整個課程的教學(xué)過程中，每個知識點(或章節(jié))都要求學(xué)生針對自己手中的零件或其中某道工序的加工工藝問題進行分析，并提出問題。

3)確定項目主題制定計劃。課程中期要求學(xué)生結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和自己總結(jié)的問題，確定項目的主題，由學(xué)生制定項目計劃書，計劃書的內(nèi)容包括項目實施的時間、內(nèi)容、方法，并將項目分解成若干小任務(wù)落實到小組的每一名成員。

4)項目實施。在項目準(zhǔn)備完成后，學(xué)生依據(jù)項目分解的具體任務(wù)實施項目內(nèi)容，項目實施過程中，教師要解決項目執(zhí)行中出現(xiàn)的問題，做好相應(yīng)的輔助與監(jiān)督工作，保證項目順利實施。

5)分析討論。為實現(xiàn)項目的預(yù)期目標(biāo)，對項目分解后執(zhí)行的結(jié)果，小組定期分析討論，達成共識，并分配下一步的項目計劃。

6)撰寫報告。項目實施結(jié)束后，在分析討論的基礎(chǔ)上，以小組為單位撰寫項目報告。

7)考核與反饋。項目完成后，由學(xué)生項目小組制作PPT匯報總結(jié)，教師考核小組對項目完成情況及質(zhì)量予以評價并認(rèn)真總結(jié)，以便以后進行項目化教學(xué)時提高項目實施的質(zhì)量。3機械制造工藝學(xué)課程理論教學(xué)模式的改

進

基于項目的課程教學(xué)模式的開展，并不是說完全丟棄現(xiàn)有的課堂教學(xué)模式。學(xué)生還處在長知識、打基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)階段，理論課堂教學(xué)中的某些知識、能力訓(xùn)練是學(xué)生們成長所必需的。

3.1課堂講授、相互討論、輔導(dǎo)自學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式

課堂上教師講授的內(nèi)容必須精簡，而且要求學(xué)生做筆記。課程的緒論特別重要，緒論課在機械制造工藝學(xué)的教學(xué)中具有舉足輕重的作用，絕不能忽視，它是龍頭，對課程的學(xué)習(xí)起著引導(dǎo)作用。在緒論課介紹本門課程的研究對象、內(nèi)容，使學(xué)生對該課程的體系和內(nèi)容有個感性認(rèn)識。減少學(xué)習(xí)的盲目性；介紹本門課的特點、學(xué)習(xí)方法和要求，使學(xué)生有章可循；通過實例，把機械加工的基本概念及基本原理直觀地介紹給學(xué)生，消除一部分學(xué)生懼怕新課的心理；介紹這門學(xué)科的發(fā)展歷史及對社會變革產(chǎn)生的巨大作用，幫助學(xué)生認(rèn)識學(xué)習(xí)這門課程的重要性；介紹我國機械工業(yè)的現(xiàn)狀及國內(nèi)外先進的制造技術(shù)和工藝水平，堅定學(xué)生的使命感、責(zé)任感，激發(fā)學(xué)習(xí)動力。通過緒論課的教授，要讓學(xué)生對整個課程有一個清晰的認(rèn)識，要明確學(xué)習(xí)該課程的總目標(biāo)。對每一章節(jié)都要首先清楚地講明教學(xué)目的，學(xué)習(xí)后能解決什么問題，重點要掌握的要點。還要講清所涉及的重要概念(絕不是僅僅寫出概念)，學(xué)習(xí)時應(yīng)注意的問題，以及分析思考問題的方法。這些常常是教材中沒有直接寫出的，而又特別重要的東西，它將教會學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。對于某些重要的、學(xué)生自己難以理解的關(guān)鍵知識點由教師講授。對于某些易于理解的、常識性的知識或者某些圖表可以提出要求，輔導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。對于一些比較重要，但應(yīng)用已學(xué)知識或剛講解過的知識就能夠推導(dǎo)或演繹的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生相互討論以加深記憶和理解。“討論”不僅可以考察學(xué)生知識的深度和廣度，還可以從個性化發(fā)展的角度考察學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和對問題的理解能力，“討論”也是教師和學(xué)生溝通的一種渠道。通過師生之間的探討，會發(fā)現(xiàn)學(xué)生在知識掌握理解上存在的偏差，能夠及時的給予糾正，使教學(xué)效果更加完善。

3.2充分利用多媒體教學(xué)，使教學(xué)過程形象直觀，學(xué)生更易于接受

隨著教育改革的不斷深入，教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時的矛盾越來越突出。為了能用較少的課時較好地完成教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)中除了做到精講以外，還應(yīng)借助現(xiàn)代化的教學(xué)手段使得教學(xué)內(nèi)容更形象直觀。本課程實踐性、綜合性較強，各部分教學(xué)均應(yīng)注意同生產(chǎn)實際相結(jié)合，利用幻燈片、錄像等直觀教學(xué)手段，利用計算機的圖形、動畫功能將難理解的內(nèi)容形象、生動地表現(xiàn)出來，增加學(xué)生的感性認(rèn)識。例如，在機械制造過程概述中講解基本概念時，通過觀看錄像讓學(xué)生直觀掌握機器的生產(chǎn)過程，包括生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程，如產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備、原材料的運輸和保管；毛壞的制造過程；機械加工和熱處理；裝配和調(diào)試過程；生產(chǎn)服務(wù)過程，如檢驗和試車、噴漆和包裝等。生產(chǎn)過程的實質(zhì)是由原材料(或半成品)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程。對工序、工步、走刀、安裝、工位等較難掌握且易混淆的概念，教學(xué)中利用車削、鉆削加工錄像片，有針對性地講解概念及其區(qū)別，可以使學(xué)生感到直觀易于接受。

3.3 結(jié)合實習(xí)工廠、實訓(xùn)基地進行理論教學(xué)

與企業(yè)的交流中發(fā)現(xiàn)，工科實踐教學(xué)獲得的認(rèn)同度并不高。以前機械制造工藝學(xué)課程通常只在教室里進行課堂講述，雖然對有些內(nèi)容盡管講得很詳細(xì)，如車削工藝過程和磨削加工中加工誤差對工件質(zhì)量的影響，學(xué)生一直很難完全理解，總以為太抽象、不實際，結(jié)合學(xué)校的生產(chǎn)實習(xí)以及金工實習(xí)，將車削和磨削等加工部分放在實習(xí)工廠現(xiàn)場教學(xué)，讓學(xué)生在老師的指導(dǎo)下實踐操作，并觀察加工工藝過程，加工工件的質(zhì)量情況，分析產(chǎn)生缺陷的原因。通過這一過程，學(xué)生對書本上介紹的理論就有了實踐上的認(rèn)識；對教材上介紹的參數(shù)和經(jīng)驗范圍有了感性認(rèn)識；對砂輪磨粒的硬度，切削性能和加工表面質(zhì)量也有了進一步的理解。另外，對創(chuàng)、銑類機床的結(jié)構(gòu)在實習(xí)工廠或?qū)嵱?xùn)基地對照機床實地講解，同時結(jié)合工人師傅現(xiàn)場加工工件操作演示教學(xué)，同學(xué)們對各類機床的工藝特點，應(yīng)用范圍、工作內(nèi)容和操作安全注意事項也易于理解。這樣得來的知識淺顯、易懂、印象深刻，同時也培養(yǎng)了學(xué)習(xí)的興趣、學(xué)生的應(yīng)用能力，獲得了良好的教學(xué)效果。

4 基于項目的課程教學(xué)模式的綜合考核評價標(biāo)準(zhǔn)

為了使基于項目的課程教學(xué)模式更好的適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求，全面考核學(xué)生的綜合能力，促進學(xué)生知識能力和素質(zhì)的全面發(fā)展，采用作業(yè)成績、項目成績、閉卷考試等綜合成績作為課程學(xué)習(xí)的最終成績。評價考核標(biāo)準(zhǔn)如下：

1)作業(yè)成績考查學(xué)生對課本知識的掌握程度，以及分析問題及解決問題的能力，作業(yè)成績滿分為10分。

2)項目成績考察學(xué)生對知識運用、工藝路線、團隊協(xié)作等綜合能力。根據(jù)項目選取的難易程度，項目內(nèi)容多少，工藝制定的合理程度和研究的情況，研究報告的撰寫質(zhì)量和結(jié)果等對研究項目進行評分。項目成績滿分為30分。

3)閉卷考試，重點考核學(xué)生對課程所涵蓋的基本理論、基本知識和原理的掌握程度。試卷成績滿分為60分。

5 結(jié)束語

基于項目的課程教學(xué)模式使得學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性明顯提高。學(xué)生在整個教學(xué)實施過程中是主動的，從項目開始到完成項目，學(xué)生會主動查找資料、獲取知識、制定方案、解決問題，完成項目的過程充滿樂趣。教學(xué)模式由教師滿堂灌輸改變?yōu)橐皂椖繛閷?dǎo)向的理論教學(xué)與項目實施相結(jié)合，由“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”、“學(xué)中做、做中學(xué)”。考核方式由注重結(jié)果考核變?yōu)樽⒅剡^程考核。教學(xué)模式的改革使學(xué)生更清楚自己需要什么，自己的使命是什么，從而端正自己的心態(tài)，想盡辦法去克服遇到的問題和困難，積極主動地完成任務(wù)。通過一系列的改革與實踐，筆者認(rèn)為這一新的教學(xué)模式既符合認(rèn)知規(guī)律又能夠充分利用教學(xué)資源，最大限度地發(fā)揮學(xué)生和教師的主觀能動性，更深入地掌握所學(xué)知識，教學(xué)效果明顯提高。