應用型本科大學普通車床實訓教學改革的探索

蘭自志，吳楨蕓，張文琴，郭治定

（武夷學院 機電工程學院，福建 武夷山 354300）

應用型本科大學普通車床實訓教學改革的探索

蘭自志，吳楨蕓，張文琴，郭治定

（武夷學院 機電工程學院，福建 武夷山 354300）

摘要：針對應用型本科大學在普通車床實訓中存在著教學安排不合理、培養目標不明確的問題，對傳統實訓教學模式和內容進行了改革。圍繞著應用型人才培養這一目標，改革后的方案不僅可以使學生獲得較完整的機械加工工藝規程設計訓練，而且培養了學生發現問題和解決問題的能力。方案可操作性好，值得借鑒。

關鍵詞：應用型人才；普通車床實訓；教學改革

應用型本科大學是區別于傳統研究型本科和職業型專科的“新型教育”形式，其培養的機械類專業人才應能夠將研究型人才設計出的圖紙或方案變成物質形態，并負責生產第一線的技術指導，而不是簡單的技能操作。為了實現橫跨于研究型和技能型人才之間的中間人才培養目標，對課程教學內容的優化改革是重點[1]。金工實訓是培養工科學生工程意識的實踐性基礎課，課程提供了多種機床的加工訓練，其中普通車床實訓是一個重要環節。普通車床是一種典型的切削機床，在當今工業制造中依然起著相當重要的作用，而且從工藝的角度來說，傳統的普車工藝和新型的數控工藝還是一種相關聯的技術服務[2]。通過普通車床實訓，不僅要使學生得到進一步的專業認知和工藝規程設計訓練，而且還應注重培養學生在實訓中發現問題、解決問題的能力。然而，傳統的普通車床實訓存在著教學模式不合理、教學內容不完整的問題，使其偏離了應用型人才培養目標，因此有必要對其進行優化改革。

1　普通車床實訓存在的問題

1.1實訓時間安排不合理

傳統的普通車床實訓一般作為單獨的實踐性課程安排在《機械制造技術基礎》課程之前集中進行，這種安排有利于教學管理，也能夠為后續課程打下一定的基礎。但《機械制造技術基礎》課程是以機械加工工藝為主線，內容包括了機械加工的基本概念、切削基本原理、切削機床與刀具、切削加工工藝規程設計等，課程的實踐性很強。如果實訓課早于理論課安排，由于沒有了必要的理論支撐，教學過程中指導教師只能把重點放在了機床操作技能上。學生根據已知的加工步驟，能夠按圖紙加工出零件就算完成任務，實際上并未得到真正的工藝訓練，因此實訓也就往往流于表面。同時，由于時間上的斷層，即使在后續課程的學習中，學生學習理論知識也同樣存在著困難。

1.2實訓內容未突出應用型本科人才的培養目標

應用型本科院校工程實訓的基本目的是培養工科學生的工程素質，實際上就是指學生利用所學理論知識解決實際問題的素質[3]。目前，大多數新建本科院校的普車實訓內容只是高職院校實訓的延續，為了培養“熟練的操作工”，片面地強調了單純的車床操作訓練。與之相反的是，研究型大學的普車實訓內容一般較為簡單，學生操作要求不高，更多強調的是“感性認識”，以上兩種實訓要求均未突出應用型人才的培養目標。此外，畢竟校內實訓和實際生產有所差別，因此學生難以獲得較完整的工藝訓練，現場發現問題、解決問題的能力也得不到較好培養。

2　普通車床實訓的改革

2.1教學模式的改革

普通車床實訓和《機械制造技術基礎》課程關系密切，兩者知識重疊度大，并且互為鋪墊，因此傳統分離式的、集中進行的實訓模式是不合理的，而應將實訓教學與理論教學結合起來，交錯開展，構建一體化的教學模式。這種模式在全局時間安排上并不連續，但對于單個實訓項目而言是連續的，同時實訓應既有超前也有滯后于理論課。例如對于車床結構、刀具等知識在上理論課前，應通過實訓使學生先建立感性認識，而在車削階梯軸、軸套等零件之前則要求學生先具備工藝規程設計的知識，并能夠填寫零件的加工工藝卡。在具體實施時，可根據《機械制造技術基礎》課程教學進度，通過制定實訓教學日歷來實現。這種模式不僅及時地體現了實訓在專業知識方面的目的性，而且激發學生的學習積極性，真正地使他們在工藝知識和實踐技能上獲得訓練。

在該實訓模式下，理論課與實訓課最好由同一指導教師擔任，即教師需要有“雙師”素質，因為“雙師型”的指導教師能在理論授課時聯系實際，而在實訓教學時又能將理論知識融入到具體的實訓中，這有利于將學生對機械加工的感性認識上升到理性認識，并且同一指導教師也便于協調教學進度。但是，改革后的模式將對教師能力提出了更高的要求，指導教師應具備的能力主要有以下幾個方面：（1）車床操作能力，體現在能夠熟練地利用車床加工各種零件；（2）工藝制定能力，包括合理選擇工藝路線、刀具、切削用量等；（3）結合生產、培養學生專業素養的能力，包括使學生樹立正確工作觀與企業觀、學會科學的工作方法以及高效的溝通技巧等。

目前我院主要以“下工廠”、“進課堂”的方式來加強對“雙師”型教師的培養。例如2012年以來我們就分批選派教師到南平汽配廠、建陽龍翔科技公司等企業學習，教師主要在車間學習夾具、模具等零件的制造。同時，我們聘請了企業專家來校授課，教師通過進課堂學習，不僅提高了在制造工藝方面的專業知識水平，而且對新技術、新工藝有了進一步的了解。我院還鼓勵教師參加國家技能證書考試，目前大部分實訓指導教師已取得了高級技能證書，并獲得了專業技能考評員資格。

2.2教學大綱的制定

實訓教學大綱對教學質量乃至人才培養質量的提高有著至關重要的作用，教學大綱不僅要體現出“使學生獲得機械制造技術的基本知識和了解生產工藝過程，掌握機械制造常規操作技能”[4]的基本原則，還應體現出應用型人才培養這一目標，因此制定大綱時主要考慮以下幾個方面。

2.2.1實訓項目的確定

根據我校現有實訓條件，我們將《機械制造技術基礎》課程中能夠實現的理論知識科學、有序地融入普通車床實訓項目中，做到有的放矢。制定的項目要注重專業技能與專業知識的全面性，要把《機械制造技術基礎》中的切削原理、刀具角度、夾具定位及夾緊、機床構造、加工工藝、加工質量等理論知識適當地增加到實訓中。例如三爪自定心卡盤是實訓中的主要夾具，它是一種定位和夾緊的綜合裝置。三爪卡盤一般沒有限制軸向移動和軸向旋轉兩個自由度，但需要限制其它四個自由度才能夠滿足車削加工的基本要求，屬于不完全定位。實際上，車床在加工不同的工件或者為了使切削時工件更加穩固，裝夾方式會有所不同，因而其定位也存在差別。學生應能夠根據六點定位原理，從限制自由度方面，分析工件裝夾時是否存在過定位或欠定位。如果盤類零件裝夾的外圓直徑大，一般需要將已加工端面緊靠在卡盤的反爪臺階面上，這樣裝夾不僅定位方式不同，而且需要更換反爪，學生通過對卡爪的拆裝、更換可深入了解卡盤的夾緊原理。因此實訓項目中必須包含有短軸、長軸以及盤類零件的加工。

2.2.2注重學生能力的培養

為了達到應用型人才培養的目標，我們主要從兩個方面來體現對學生能力的培養。一是實際操作能力，除了刀具與工件的裝夾外，實訓包括了刀具刃磨、外圓面和端面的加工、圓錐面加工、內孔加工、割槽以及中心孔加工等；二是工藝分析能力，主要包括裝夾定位分析、尺寸鏈分析、質量分析與控制等，在具體實施時可對每一個實訓項目制定出若干個訓練課題。如訓練課題：一頂一夾定位分析，這種裝夾雖然能承受較大的進給力，但卡盤卡爪和頂尖重復限制工件的自由度，所以屬于過定位，而卡盤夾持部分的長短或者夾持端與中心孔的同軸度對定位有很大影響，學生應能夠分析這種裝夾的特點以及適用的范圍，進而訓練學生根據具體工件選擇不同裝夾方式的能力。又如訓練課題：表面粗糙度的控制，針對影響工件表面粗糙度的各個因素：刀具安裝、工件安裝夾緊、刀具角度及磨損、切削用量等，讓學生在實訓時改變影響因素中的一項，并觀察工件表面粗糙度的變化。學源于思，思源于疑，這些訓練課題能使學生產生強烈的求知欲和好奇心，充分調動學生學習的主動性和積極性。

2.2.3注意實訓難度的把握

系統的理論專業知識將在 《機械制造技術基礎》課程中進行，而普通車床實訓課畢竟有別于制造技術的理論課程，同時受到課時的限制，故實訓內容不宜太深、太理論化，零件不必過于復雜，加工要求也不需太高。實訓要以“訓練應用技能，培養創新能力，樹立工程意識”為基本目標。例如對于螺紋、偏心件等零件的加工，由于其工藝比較復雜，技術難點多，要求學生的操作技能也較高，因此未加入實訓項目中。又如在用三爪卡盤夾持工件外圓時，外圓面為定位基準面，替代了軸線作為定位基準，此時雖然可認為設計基準和定位基準重合[5]，但由于工件裝夾后必有變形產生，因此實際上存在著裝夾誤差，這個誤差因人而異；同時，由于卡盤本身的制造精度、磨損量和卡盤各個部分的配合間隙，會使得工件夾緊后存在著定心誤差[6]，而經過學生長期使用后的車床這個誤差會更大。由于這兩種誤差的存在，實訓零件的加工精度要求不宜過高。此外這些誤差也會造成加工余量不均勻，理論上加工余量計算時需計入這個誤差，但計算過于繁瑣，所以不要加入實訓為好，而工藝系統幾何誤差、動態誤差的影響分析過于理論化，也不必在實訓中體現。

表1　普通車床實訓內容與主要能力訓練

2.3實訓內容改革的實踐

基于人員基礎、設備條件及課時等方面的考慮，我們對普通車床教學內容和能力訓練課題進行了優化，在制定時注重了工藝原理的實際應用，強調了應用能力的培養，如表1所示。

該實訓內容制定的主要特點有：（1）內容豐富，由易到難。實訓項目既包括簡單階梯軸、圓錐的加工，也包括了軸類、套類、盤類這些典型零件的加工，精度要求逐步提高，并涵蓋了大部分刀具和量具的使用，所以實訓內容較全。但考慮到學生一般是第一次接觸車床，直接車削鋼件容易打刀，造成機床或人員的事故，同時也會增加實訓成本，因此項目2、3采用了尼龍棒作為過渡。總體上來看，所有實訓項目均容易加工，因此方案的可行性較好。（2）學生可獲得較完整的工藝訓練。由于機械加工工藝規程是規定產品或零部件制造工藝過程和操作方法的工藝文件[7]，應用型人才必須能夠進行工藝規程的設計，因此在進行項目4、5、6實訓時，為了讓學生能夠理解加工階段劃分的意義，規定了粗加工-半精加工-精加工的要求，學生進行工藝規程的設計，并填寫機械加工工藝卡；項目5的內孔臺階深度尺寸采用了設計基準與測量基準不重合的方案，學生需進行尺寸鏈分析與計算；項目6對徑向圓跳動和端面圓跳動提出要求，學生需進行形位公差的測量與控制等等。

3　小結

面臨著轉型發展，應用型本科院校的人才培養模式需要改革，普通車床實訓作為機械類專業的一項重要實踐性課程，其教學意義和地位不容忽視。我們緊緊圍繞應用型人才培養這一目標，在培養理念和課程改革方面作出了適應社會需求的變革。首先是在教學模式上進行了改革，提出了實訓與《機械制造技術基礎》課程的一體化教學，并且為了適應這種模式，通過“下工廠”、“進課堂”的方式加強了“雙師型”教師在制造工藝方面的專業知識水平。其次在實訓教學大綱制定時，從實訓項目、能力訓練課題、難度把握上進行了改革，以項目為基本實施載體，將實訓內容設計為6個典型項目，同時每個項目包含有若干個操作訓練和工藝訓練課題。實踐證明，改革后的普車實訓教學不僅能夠培養了學生實做動手能力，而且可以很好地培養了學生處理實際問題的能力。

參考文獻：

[1] 李寶銀.地方新建本科院校轉型發展的背景與路徑[J].武夷學院學報,2014,33(1):1-4.

[2]劉文勇.加大普車實訓教學改革力度促進數控車實訓教學的發展[J].遼寧教育行政學院學報,2007,24(6):101-102.

[3]胡劍慧.應用型本科院校實訓中心建設中的問題及其對策研究[D].上海:華東師范大學,2007:5-8.

[4] 倪小丹,楊繼榮,熊運昌.機械制造技術基礎[M].北京:清華大學出版社,2007:2-5.

[5] 魏康民.機械制造技術基礎[M].重慶:重慶大學出版社,2004: 47-62.

[6] 陶孟有,孫振水,陳鐵軍,等.三爪卡盤產生定心誤差的原因及采取的方法[J].煤礦機械,2003(7):95-96.

[7] 周宏甫.機械制造技術基礎[M].北京:高等教育出版社,2004: 154-162.

（責任編輯：華偉平）

中圖分類號：TG511

文獻標識碼：A

文章編號：1674-2109(2015)09-0086-04

收稿日期：2014-11-19

基金項目：南平市科技計劃項目(N2013X01-4)。

作者簡介：蘭自志（1978-），男，漢族，講師，主要研究方向：機械制造技術及金工實訓的教學。

Exploration on Teaching Reform in Engine Lathe Training of Application-oriented Universities

LAN Zizhi，WU Zhenyun，ZHANG Wenqin，GUO Zhiding

（School of Mechanical and Electrical Engineering,Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354300）

Abstract:There are unreasonable arrangement and unclear training objective in the engine lathe training of the application-oriented universities.To get around such problems this paper studies on the reform of traditional teaching mode and teaching content.Surrounding the cultivating objective of applied talents,the program not only enables students to obtain the complete training in the machining process planning,but also cultivates the students’ability of finding and solving problems.The program can be good operation and worth popularizing.

Key words:applied talents;engine lathe training;teaching reform