特種加工課堂教學改革研究

劉海華，尹青

摘要：針對本科生學習《特種加工技術》的特點，筆者主張在課堂教學中充分引入比較教學法，采用多媒體教學，引導式教學，強調學生創新設計能力等教學方法，突出了學生學習的主體地位，教師為引導的學習模式，取得了較好的教學效果。

關鍵字：特種加工課堂；教學改革；比較式教學法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）02-0045-02

一、概述

特種加工技術就是借助電能、熱能、聲能、光能、化學能以及特殊機械能等多種能量或其復合施加在工件的被加工部位上實現材料切除的加工方法，從而實現材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的非傳統加工方法。特種加工是制造技術的重要組成部分。近年來，隨著精密制造和微細制造領域的快速發展，特種加工技術的重要性日益突出。鑒于特種加工技術的重要性，在本科生中開設了《特種加工技術》課程。

根據多年從事教學的經驗，筆者認識到要使特種加工這門課程達到最佳教學效果，并不是一件容易的事，受到各種因素的制約，首先學生對特種加工技術知之甚少，如果只是按照課本講解，學生往往印象不深；其次，此門課程涉及電火花加工、線切割加工、電化學加工、激光加工、超聲加工、電子束和離子束加工、快速成型加工等多種加工方法，如何在有限的課時內讓學生掌握這些內容，在講授時就要有些取舍；最后，學生在此門課程中究竟學到了什么，感興趣的是什么，都要有所考慮。鑒于此，文章提出了一些教學改革的方法，以達到教學目標。

二、教學模式改革

1.采用比較式教學法。因為本課程中涉及多種加工方法，且學生在之前的實習或實訓中接觸較少，所以讓學生明白各種加工方法的特點至關重要。在課堂講解中，筆者引入了比較式教學方法，突出講解此種方法和其他加工方法的不同。例如：在超聲加工的課程中，首先提出“前面的電火花加工、線切割加工和電解加工都是針對導電的材料，那么對于半導體和非導體材料該如何加工”的問題，在引出超聲加工的同時，學生們也明白了前者與后者在加工對象上的不同。在講解完“快速成形”加工后，提出“請同學們將快速成形加工與前面講到的電火花加工、激光加工、電解加工等進行比較，總結出其明顯的不同點”這個問題，同學們思考后回答出“快速成形加工是將加工材料堆積成形，而其他加工方法都是在毛坯的基礎上去除材料加工”，更有同學提出“快速成形加工是不是最近非常熱門的3D打印技術”這樣的問題，從而可以看出同學們在熟悉課堂內容的同時還在關注相關技術的最新動態，這就較好地完成了從“要我學習”到“我要學習”的過程的轉變。通過比較式教學方法，學生的自我思考意識不斷加強，各種加工方法的特點基本掌握，較好地達到了教學效果。

2.甄選多媒體資料，激發學習興趣。由于特種加工方法離學生的學習生活較遠，學校的現有設備僅有電火花加工機床和線切割加工機床，所以如何全面地掌握其他加工方法也是個難題。為了使同學們更直觀地了解特種加工的方法和特點，需要盡可能地利用網上資源添加加工視頻、機床圖片等多媒體資料，力求拉近學生和加工制造之間的距離。在選擇多媒體資料時，也并非越多越好，本著“貼近生活，激發興趣”的宗旨進行選取。例如在講到快速成形加工時，選擇了采用LOM技術制作的神五返回艙的坐墊；在激光加工中，引入了采用激光三維切割技術制造的鋁合金材料的奧運火炬模型，能很好地激發同學們學習的興趣。

3.引導式教學，變被動學習為主動思考。在講授完核心內容后，需要讓同學們掌握這些知識，主要采用課堂作業和課后調研相結合的方式，讓每一位同學都能參與進來。課堂作業主要針對本次課堂講到的重點內容，讓同學們能及時鞏固所學的知識。可是光有課堂作業還不夠，為了避免有些同學對于課堂作業的回答“動手不動腦”，必須想出一種方式能調動其學習的主動性。主要采用將同學們分為幾個小組，并指派或推選一位組長，每組分配不同的任務，要求課余時間通過圖書館、網絡、期刊等途徑查找相關內容的資料，交給組長整理歸納，寫出調研報告。例如講完激光加工章節后，將同學們分為三組，一組的內容是“目前粒子數反轉是激光產生的前提條件，除此之外還有沒有其他激光產生的條件，其國內外的研究現狀如何”；第二組的內容為“激光加工目前的應用領域有哪些，請找出具體的應用實例”；第三組的內容為“激光加工的發展趨勢主要集中在哪幾個方面”。經過一周的準備后，同學們給出的報告內容非常精彩，圖文并茂，甚至配上了視頻等形式的資料，而且幾乎每一位同學都積極主動地參與進來，形成了一個良好的主動學習的氛圍。

4.強調動手操作，培養創新設計能力。特種加工設備的機床自動化程度較高（如可以自動找正、對刀等），操作相對簡單，結合學校現有設備，本課程安排了“電火花穿孔成型加工”和“線切割加工”兩個實驗。在實驗教學環節中，主要分為三個部分。首先參照機床詳細講解特種加工的加工原理，機床的硬件組成，各部分的作用；其次講解機床的加工界面，包括自動找正系統、各種編程方法、程序傳輸方式、加工參數的設置及作用等；最后為實際加工環節，包括教師演示和自我創新設計實驗兩部分。通過教師演示，在機床上加工一個實體零件來說明機床的操作步驟、注意事項和安全須知，在指導學生利用現有的特種加工設備進行實際操作。

實驗教學是學生難得的貼近加工制造現場的機會，也是能較好地加深其對課堂內容理解的環節，可以說實驗教學環節很大程度上決定了學生們學習的質量。為了讓每一位同學都能有親自動手的機會，筆者把學生分成若干小組，每組最多5人，在實驗過程中，由學生動手裝卡工件，進行工件的找正。自己設計所要加工的圖形，選用編程軟件如CAXA進行3B代碼或者G代碼編程，設置關鍵的加工參數把圖形加工出來。在整個實驗過程中，同學們手腦并用，會發現許多平時未注意的細節。在工件加工出來后，有的同學并不滿意自己作品的粗糙度，還會通過更改加工參數等設置來加工出自己滿意的作品。在實驗教學中，學生的動手能力得到加強，自主創新能力也有了提高，取得了比較顯著的教學成果。

三、結論

在特種加工課程中，采用一系列的教學改革模式，既突出學生在學習過程中的主體地位，又注重理論環節與實踐環節相結合，以激發學習興趣為主導，以提高創新設計能力為檢驗方法，充分挖掘了學生的創造潛能，體現了以學生為主體、教師為引導的作用，極大提高了學生的學習主動性，全面培養了學生分析問題和解決問題的能力。實踐表明，采用上述教學改革后，學生理解和把握課程要求知識和技能的能力得到了提高，體驗了創新的樂趣，具有良好的教學效果。

參考文獻：

[1]劉晉春，白基成，郭永豐.特種加工[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2]王利利，閆秀芳，等.特種加工實訓教學改革與創新研究[J].現代商貿工業，2013，（5）：149-150.

[3]焦波，趙金濤.應用型人才培養中《特種加工》課程的教學研究[J].中國科教創新導刊，2013，（2）：41-42.

[4]王莉娜，張好強，賈曉鳴.特種加工課程項目教學法[J].河北聯合大學學報，2013，（13）：102-104.

作者簡介：劉海華（1980-），男，滿族，河北省寬城縣，天津工業大學機械工程學院，講師，碩士，研究方向：機電一體化，特種加工制造。endprint