基于“車間實(shí)境課堂”的機(jī)械類專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)研究

方梁菲， 蔣 銳 (安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，安徽合肥 230036)

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基于“車間實(shí)境課堂”的機(jī)械類專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)研究

方梁菲， 蔣 銳*(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，安徽合肥 230036)

結(jié)合機(jī)械類專業(yè)實(shí)踐課程特點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中在教材、教師、課程設(shè)置方面存在的問(wèn)題，探索結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的“車間實(shí)境課堂”教學(xué)法，主張將車間實(shí)際場(chǎng)景融入到課程教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與工程實(shí)際的緊密結(jié)合，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力，進(jìn)而有效提升應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

車間實(shí)境教學(xué)法；機(jī)械工程；實(shí)踐課程

機(jī)械工程類實(shí)踐課程具有工程性強(qiáng)、涉及面廣、知識(shí)點(diǎn)多等特征。機(jī)械工程類相關(guān)專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，其實(shí)踐課程環(huán)節(jié)尤為重要，包括金工實(shí)習(xí)、機(jī)制工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)、機(jī)械裝備課程設(shè)計(jì)、沖壓模具課程設(shè)計(jì)等課程的教學(xué)[1]。這些實(shí)踐課程是學(xué)生走向工作崗位之前的實(shí)戰(zhàn)演練，也是檢驗(yàn)學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的良好手段。學(xué)生課程設(shè)計(jì)的效果與指導(dǎo)教師的水平以及相應(yīng)的教學(xué)方法息息相關(guān)，高校機(jī)械類與近機(jī)類實(shí)踐課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法已不再適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)水平和管理模式高速發(fā)展的趨勢(shì)，故研究一種現(xiàn)代化的機(jī)械工程類實(shí)踐課程教學(xué)方法就顯得非常重要。“車間實(shí)境課堂”教學(xué)法就是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)的一次嘗試和探索，并在學(xué)校機(jī)械類實(shí)踐教學(xué)中起到了一定的教學(xué)效果。筆者分析了機(jī)械工程類實(shí)踐課程教學(xué)存在的問(wèn)題，總結(jié)了“車間實(shí)境課堂”教學(xué)法的內(nèi)涵與重要性，重點(diǎn)探討了“車間實(shí)境課堂”教學(xué)法在機(jī)械工程類實(shí)踐課程教學(xué)中的應(yīng)用。

1 機(jī)械工程類實(shí)踐課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 教材方面的問(wèn)題目前機(jī)械工程類實(shí)踐課程的教材內(nèi)容都偏于陳舊，大部分依舊側(cè)重于理論講解，與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系不夠緊密，缺乏有效的生產(chǎn)實(shí)例，內(nèi)容更新速度慢，跟不上現(xiàn)代科技的發(fā)展步伐[2]。例如，機(jī)械制造工藝學(xué)絕大多數(shù)教材內(nèi)容仍然是按照十幾年前甚至幾十年前的順序編寫，新工藝、新設(shè)備、新生產(chǎn)組織模式等現(xiàn)代生產(chǎn)元素內(nèi)容很少涉及，不能很好地將課堂知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐有效銜接。比如“機(jī)床夾具設(shè)計(jì)”這一章節(jié)的內(nèi)容，幾乎所有現(xiàn)行教材依舊是講解十幾年前的那幾個(gè)鉆、銑夾具的案例，而且都是普通鉆、銑床專用夾具，很少涉及數(shù)控加工的夾具設(shè)計(jì)，且所列舉的案例實(shí)踐性不強(qiáng)，缺少現(xiàn)代企業(yè)典型零件加工的夾具設(shè)計(jì)案例，起不到很好的學(xué)習(xí)效果。另外，教材里面只是孤立介紹夾具本身的設(shè)計(jì)，而對(duì)于加工設(shè)備的選型介紹得不夠詳細(xì)，應(yīng)該指出所選機(jī)床的相關(guān)參數(shù)，以便讓學(xué)生在做設(shè)計(jì)的時(shí)候清楚明白，更有針對(duì)性。

1.2 教師方面的問(wèn)題機(jī)械工程類傳統(tǒng)教學(xué)模式的一般做法都是在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，幾個(gè)人一小組做同一個(gè)設(shè)計(jì)題目，設(shè)計(jì)結(jié)束后由指導(dǎo)教師答辯，最后結(jié)合圖紙和說(shuō)明書質(zhì)量以及平時(shí)表現(xiàn)分?jǐn)?shù)。對(duì)于工程類專業(yè)，尤其是極其注重現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的機(jī)械工程類專業(yè)而言，教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)非常重要，而很多高校機(jī)械工程類的專業(yè)課教師幾乎都是從學(xué)校到學(xué)校，缺乏足夠時(shí)間的實(shí)踐鍛煉，特別是車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)果教師自己對(duì)很多工藝方面的問(wèn)題都模棱兩可，更加無(wú)法向?qū)W生講解清楚。很多教師在實(shí)踐課上也僅僅局限于講解課程的理論內(nèi)容，缺乏實(shí)踐內(nèi)容的舉例和展示，缺少與相關(guān)課程教師的溝通與交流。例如機(jī)制工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)、機(jī)械裝備課程設(shè)計(jì)、沖壓模具課程設(shè)計(jì)等機(jī)械類重要的設(shè)計(jì)課程，教師在指導(dǎo)學(xué)生的過(guò)程中幾乎從不帶學(xué)生到車間現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，這就導(dǎo)致學(xué)生的設(shè)計(jì)只是“紙上談兵”，導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)效果不佳。擔(dān)任這幾門理論課的教師相互之間在指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)時(shí)又很少溝通，導(dǎo)致這幾門課程設(shè)計(jì)只是單純?yōu)橄嚓P(guān)課程服務(wù)，各課程之間缺乏相互滲透和關(guān)聯(lián)，也不利于學(xué)生創(chuàng)新、實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

1.3 課程設(shè)置方面的問(wèn)題機(jī)械工程類專業(yè)實(shí)踐課程的設(shè)置依然是按照傳統(tǒng)模式進(jìn)行，一般都是先安排幾十個(gè)學(xué)時(shí)的課堂理論教學(xué)，然后再安排2～3周的課程設(shè)計(jì)，最終根據(jù)學(xué)生課程設(shè)計(jì)的書面完成情況、答辯情況和平時(shí)到課率綜合評(píng)定，給出一個(gè)最終成績(jī)。以機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課為例，教師都是先給每組學(xué)生分配一個(gè)零件圖，然后要求學(xué)生根據(jù)不同的工序設(shè)計(jì)相應(yīng)的鉆、銑專用夾具。在課程設(shè)計(jì)期間，學(xué)生很少甚至都沒(méi)有見過(guò)與設(shè)計(jì)題目相關(guān)或者相類似的零件工裝以及加工設(shè)備的實(shí)物，不僅與機(jī)械工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不匹配，而且與企業(yè)車間一線的生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)。學(xué)生在金工認(rèn)知實(shí)習(xí)中參觀的企業(yè)生產(chǎn)一線的典型產(chǎn)品不是課程設(shè)計(jì)的對(duì)象，課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容也不是學(xué)生畢業(yè)后所從事生產(chǎn)加工的對(duì)象，這樣就會(huì)造成整個(gè)工藝體系的學(xué)習(xí)不連貫、不完整，學(xué)生只是機(jī)械地背誦一些知識(shí)，為了應(yīng)付理論考試和課程答辯而學(xué)，使得機(jī)械工程類的實(shí)踐課程很難實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的課程培養(yǎng)目標(biāo)[3-4]。

2 “車間實(shí)境課堂”教學(xué)法的內(nèi)涵及重要性

“車間實(shí)境課堂”教學(xué)法是指安排一定量的課時(shí)，利用車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情境作為教學(xué)課堂，輔助傳統(tǒng)課堂進(jìn)行教學(xué)的一種方法和模式，尤其在工科相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐類課程中最為適用。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械工程類相關(guān)專業(yè)，如農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、車輛工程等專業(yè)的實(shí)踐類課程現(xiàn)在普遍的教學(xué)模式依舊是以傳統(tǒng)的理論教學(xué)為主，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)沒(méi)有充分時(shí)間讓學(xué)生走進(jìn)生產(chǎn)一線，在車間現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，而機(jī)械工程類相關(guān)專業(yè)又非常強(qiáng)調(diào)和注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐、動(dòng)手能力的培養(yǎng)，所以研究一種適合于現(xiàn)代機(jī)械類實(shí)踐課程教學(xué)的新方法顯得尤為重要。

具體來(lái)說(shuō)，“車間實(shí)境課堂”教學(xué)法的內(nèi)涵包括以下幾點(diǎn)：①在進(jìn)行機(jī)械工程類實(shí)踐課程設(shè)置安排時(shí)，應(yīng)打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，每門課至少安排總課時(shí)的1/3將學(xué)生分組帶到生產(chǎn)車間進(jìn)行實(shí)地教學(xué)；②根據(jù)實(shí)地教學(xué)的安排，教師應(yīng)編寫相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)教學(xué)教材；③應(yīng)充分利用安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地的資源(如學(xué)生金工實(shí)習(xí)的實(shí)習(xí)車間)進(jìn)行教學(xué)，可以安排學(xué)生在實(shí)習(xí)車間現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合相應(yīng)的機(jī)床、加工設(shè)備以及工裝夾具等實(shí)物進(jìn)行講解，讓實(shí)踐課的內(nèi)容“言之有物”，不空洞，不乏味；④在理論教學(xué)時(shí)，將相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)講解清楚，在實(shí)踐環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生積極去現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生明白在生產(chǎn)一線進(jìn)行就業(yè)前的專業(yè)實(shí)踐的重要性，讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)，奔著目標(biāo)去。

3 “車間實(shí)境課堂”教學(xué)法的應(yīng)用

3.1 在機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)和車輛工程專業(yè)實(shí)踐類的核心課程，課程學(xué)習(xí)效果的優(yōu)劣將直接影響學(xué)生畢業(yè)后走向工作崗位的工作能力。因此，運(yùn)用新的教學(xué)方法讓學(xué)生著實(shí)覺得“學(xué)之有效”顯得非常重要。

3.1.1鉆夾具設(shè)計(jì)。在理論課堂上先用一個(gè)典型鉆夾具的實(shí)際案例(由于學(xué)生之前沒(méi)接觸過(guò)夾具、工裝，所以須將案例的實(shí)物圖片、三維圖和裝配圖結(jié)合起來(lái)講解)將鉆床夾具的作用和鉆夾具的主要組成部分給學(xué)生講清楚，讓學(xué)生務(wù)必要牢記鉆夾具各部分的名稱、作用。然后布置設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生用一兩天的時(shí)間進(jìn)行理論設(shè)計(jì)，提出問(wèn)題。隨后將學(xué)生分組帶到實(shí)習(xí)車間，以車間現(xiàn)場(chǎng)作為“第二課堂”，再詳細(xì)對(duì)照實(shí)物向?qū)W生講解如何正確進(jìn)行設(shè)計(jì)。

例如，在設(shè)計(jì)鉆夾具體時(shí)，要帶領(lǐng)學(xué)生到立式鉆床和搖臂鉆床旁邊，先對(duì)照實(shí)物簡(jiǎn)要介紹這2種鉆床結(jié)構(gòu)和主要組成部分、各部分的主要作用、利用鉆床進(jìn)行加工時(shí)的安全操作規(guī)范和重點(diǎn)注意事項(xiàng)等。然后再結(jié)合課程設(shè)計(jì)題目，根據(jù)選用的鉆床確定底座與鉆床工作臺(tái)的裝配結(jié)構(gòu)，如果選用搖臂鉆床，可以設(shè)計(jì)成U型座耳結(jié)構(gòu)，如果選用立式鉆床，則最好做成凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，便于用壓板壓緊在立式鉆床的工作臺(tái)表面。然后再拿出實(shí)習(xí)車間已經(jīng)加工好的一套鉆夾具，對(duì)照實(shí)物給學(xué)生講解鉆夾具的組成部分以及加工過(guò)程中零件的裝卸步驟。比如鉆模板與夾具體的裝配方法(一般固定式的采用兩銷兩釘)、鉆套的種類和作用以及在鉆模板上的裝配方法、典型定位原件的外形結(jié)構(gòu)和功用、典型夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征以及在裝卸零件時(shí)的操作要領(lǐng)等。

3.1.2銑夾具設(shè)計(jì)。與鉆夾具相比，銑夾具在結(jié)構(gòu)上最大的不同是對(duì)刀裝置和與銑床工作臺(tái)裝配時(shí)的導(dǎo)向裝置。銑夾具需要設(shè)計(jì)對(duì)刀塊和定向鍵，而對(duì)刀塊根據(jù)加工對(duì)象的不同又分為國(guó)標(biāo)件和非標(biāo)件。由于學(xué)生都是首次接觸夾具課程設(shè)計(jì)，這些銑夾具的必備組成部分如果不在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照具體實(shí)物講解，學(xué)生則很難理解，也就很難做出符合工藝要求的工裝。所以要將學(xué)生帶到典型通用立式銑床和臥式銑床前，講解這2類銑床的異同及其結(jié)構(gòu)和主要加工范圍，以便讓學(xué)生有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)做到有依有據(jù)。尤其要向?qū)W生講清楚的是在進(jìn)行定向鍵選型時(shí)，要特別注意銑床工作臺(tái)T型槽的尺寸，要讓所選的定向鍵與機(jī)床的T型槽相匹配。在進(jìn)行對(duì)刀塊設(shè)計(jì)時(shí)，務(wù)必要注意所選機(jī)床是立銑還是臥銑，在現(xiàn)場(chǎng)還要將機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，向?qū)W生演示運(yùn)用專用夾具加工零件的全過(guò)程。這些重要環(huán)節(jié)如果不到車間現(xiàn)場(chǎng)講解、演示，很難達(dá)到理想的教學(xué)效果。

3.2 在數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)課中的應(yīng)用數(shù)控技術(shù)是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)核心課程，也是畢業(yè)后想從事數(shù)控加工人員的必學(xué)課程。如今很多高校數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)課只是讓學(xué)生在數(shù)控加工的模擬軟件上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。程序的編寫調(diào)試尚可在模擬軟件上進(jìn)行，但數(shù)控加工中非常重要的對(duì)刀步驟，在模擬軟件上則很難實(shí)現(xiàn)。而對(duì)刀過(guò)程的好壞將直接影響后續(xù)加工質(zhì)量的高低，進(jìn)而影響實(shí)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量，而“車間實(shí)境課堂”教學(xué)法較好地解決了上述問(wèn)題。以加工中心加工簡(jiǎn)單型腔件為例，具體的做法是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里先設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝，將程序編寫、調(diào)試好，用模擬軟件先演示一遍，確定沒(méi)有任何干涉等問(wèn)題后，再將學(xué)生分組帶到數(shù)控加工中心車間，對(duì)照加工中心手把手教學(xué)生銑削的對(duì)刀找中，然后讓學(xué)生依次上機(jī)床操作，最后用加工中心演示對(duì)刀、設(shè)定刀具編號(hào)等整個(gè)數(shù)控加工過(guò)程。讓學(xué)生學(xué)會(huì)在機(jī)床的操作面板上進(jìn)行程序的編寫和修改，以及對(duì)刀、記錄、測(cè)量等實(shí)際操作，進(jìn)而能進(jìn)行簡(jiǎn)單零件的加工，達(dá)到理想的教學(xué)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

“車間實(shí)境課堂”教學(xué)法是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)制工藝教學(xué)團(tuán)隊(duì)在機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)的實(shí)踐課程改革中的有效嘗試和突破。該教學(xué)法突出學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，給學(xué)生提供了動(dòng)手操作的空間，有效激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、個(gè)性發(fā)展的積極性。通過(guò)對(duì)“車間實(shí)境課堂”教學(xué)法的研究，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)已逐步形成了一種適合機(jī)械工程類實(shí)踐課程教學(xué)特點(diǎn)、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合、實(shí)踐教學(xué)與現(xiàn)代生產(chǎn)特點(diǎn)相呼應(yīng)的教學(xué)機(jī)制，使學(xué)生通過(guò)教學(xué)過(guò)程學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)、分析并解決實(shí)際工藝問(wèn)題的能力，在探索式的實(shí)踐學(xué)習(xí)中主動(dòng)獲取知識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高綜合素質(zhì), 建立起工程意識(shí)，從而有效提升應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

[1] 倪小丹，楊繼榮.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

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Research on Application of Realistic Environment of Workshop Teaching Methodin Practice Course of Mechanical Engineering

FANG Liang-fei, JIANG Rui*(School of Engineering, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036)

Based on the features of practice course of mechanical engineering and problems in teaching materials, teachers, curriculum in traditional teaching process, the learning interest and the ability of engineering practice and innovation, technical talents can be effectively boosted by exploring realistic environment of workshop teaching method, integrating the engineering cases into the whole process of course teaching and close combination of theoretical knowledge and engineering practice.

Realistic environment of workshop teaching method; Mechanical engineering; Practice course

安徽省質(zhì)量工程項(xiàng)目“機(jī)械制圖MOOC課程”(2015mooc0 17);安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院2015校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目。

方梁菲(1981- )，男，安徽望江人，講師，碩士，從事智能農(nóng)機(jī)裝備設(shè)計(jì)研究。*通訊作者，講師，從事仿生機(jī)械和多物理場(chǎng)耦合仿真研究。

2016-08-25

S-01

A

0517-6611(2016)30-0247-02