機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)踐與探討

張善文　張燕軍揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院　江蘇揚(yáng)州　225000

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機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)踐與探討

張善文張燕軍
揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院江蘇揚(yáng)州225000

摘要：針對(duì)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)及教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合高等教育學(xué)基本理論和方法，對(duì)本課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探討。提出了結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，簡(jiǎn)化知識(shí)表達(dá)，運(yùn)用工程案例和現(xiàn)代教育技術(shù)等方法。這些方法可提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)；課程教學(xué)；教學(xué)方法

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程是高等學(xué)校機(jī)械類專業(yè)必修的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容由多門(mén)課程精練而成，主要介紹金屬切削基本知識(shí)及理論、機(jī)械加工方法及金屬切削機(jī)床、機(jī)械加工質(zhì)量及控制、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)知識(shí)。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解和掌握機(jī)械制造技術(shù)方面的基本知識(shí)，能夠在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題，具有能夠從事機(jī)械設(shè)計(jì)和加工制造工作的能力。在教學(xué)過(guò)程中，如何采用合適的教學(xué)方法以提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的全面素質(zhì)及培養(yǎng)社會(huì)所需的工程應(yīng)用人才，是值得探討的問(wèn)題。

1　機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)及教學(xué)中存在的問(wèn)題

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程由多門(mén)基礎(chǔ)課程精練而成，內(nèi)容豐富，具有以下特點(diǎn)。(1)知識(shí)面廣。課程章節(jié)多，每個(gè)章節(jié)是一門(mén)課程的精簡(jiǎn)。章節(jié)間聯(lián)系不緊密，專題內(nèi)容獨(dú)立。(2)理論性強(qiáng)。各章節(jié)內(nèi)容由各門(mén)課程基礎(chǔ)理論組合而成，其中包含了金屬切削原理、公差與配合、機(jī)械加工方法、金屬切削機(jī)床、機(jī)械加工質(zhì)量及控制、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)理論。(3)實(shí)踐性強(qiáng)。課程本身是一門(mén)與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合很緊密的專業(yè)基礎(chǔ)課。(4)綜合性強(qiáng)。本課程的內(nèi)容包含了多門(mén)專業(yè)課基礎(chǔ)知識(shí)及其綜合運(yùn)用。

這些特點(diǎn)會(huì)使教學(xué)上存在以下問(wèn)題。(1)課程知識(shí)面廣會(huì)使學(xué)生感覺(jué)學(xué)習(xí)內(nèi)容多，任務(wù)重，不知道從何學(xué)起。在教學(xué)的過(guò)程中，容易走入“灌輸、填鴨”式教學(xué)模式。(2)課程理論性強(qiáng)會(huì)使學(xué)生感覺(jué)學(xué)習(xí)困難，學(xué)起來(lái)枯燥乏味，沒(méi)有興趣。(3)課程實(shí)踐性強(qiáng)會(huì)使學(xué)生在缺少相關(guān)生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)抽象的概念和理論不理解，產(chǎn)生畏難情緒，學(xué)習(xí)效果不佳。(4)課程綜合性強(qiáng)會(huì)使學(xué)生對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)不易理解，在分析問(wèn)題時(shí)易生搬硬套，不能靈活運(yùn)用。

2　教學(xué)方法探討

高等教育學(xué)中提到，教學(xué)方法的基本要素包括四個(gè)方面：教師的“教”、學(xué)生的“學(xué)”、教學(xué)內(nèi)容傳遞的載體(語(yǔ)言、文字、視覺(jué)形象等)以及工具(各種光聲電儀器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等)。這就要求任課教師從這幾個(gè)方面對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行探索和改進(jìn)，加強(qiáng)對(duì)課程本身的學(xué)習(xí)，擴(kuò)大與課程相關(guān)的知識(shí)面，從學(xué)生學(xué)的角度去進(jìn)行備課，化繁為簡(jiǎn)，充分利用教學(xué)內(nèi)容傳遞載體和工具，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，盡量使抽象的概念、理論和加工工藝生動(dòng)、形象，從而獲得良好的教學(xué)效果。下面結(jié)合筆者對(duì)該課程教學(xué)認(rèn)識(shí)與實(shí)踐，探討幾種教學(xué)方法在提高本課程教學(xué)效果中的應(yīng)用。

2.1 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中很多教學(xué)內(nèi)容來(lái)自工廠的生產(chǎn)實(shí)踐。理論來(lái)源于實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)踐。只有當(dāng)學(xué)生對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐有一定的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，才能深入理解所學(xué)的內(nèi)容。同時(shí)，學(xué)生也只有將所學(xué)應(yīng)用到實(shí)踐，才能體會(huì)到知識(shí)的價(jià)值。因此，生產(chǎn)實(shí)習(xí)最好安排兩次，一次在該課程學(xué)習(xí)之前，一次在理論學(xué)習(xí)之后。第一次讓學(xué)生記錄生產(chǎn)實(shí)習(xí)中觀察到的生產(chǎn)現(xiàn)象，典型的例子如：刀具的形狀、類型及特點(diǎn)，機(jī)床的型號(hào)，不同機(jī)床加工零件的過(guò)程及特點(diǎn)，切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削形狀，磨削加工中會(huì)產(chǎn)生火花，機(jī)床加工工件時(shí)有無(wú)冷卻液，工件是什么材料，工序圖與零件圖有何區(qū)別等。在生產(chǎn)實(shí)習(xí)的感性認(rèn)識(shí)當(dāng)中，學(xué)生自己本身會(huì)產(chǎn)生很多疑問(wèn)，對(duì)于較難發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，教師可以針對(duì)其記錄的生產(chǎn)現(xiàn)象引導(dǎo)其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。在教授課程理論時(shí)，針對(duì)這些問(wèn)題結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，幫助學(xué)生分析并解決問(wèn)題，同時(shí)引出新的問(wèn)題，使學(xué)生有繼續(xù)自主學(xué)習(xí)的空間。第二次生產(chǎn)實(shí)習(xí)安排在本課程學(xué)習(xí)結(jié)束之后，讓學(xué)生通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)踐，加深和鞏固所學(xué)的理論，同時(shí)為以后解決工程實(shí)際問(wèn)題打下基礎(chǔ)。為提高生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)效果，學(xué)生應(yīng)分成幾個(gè)小組，由熟悉工廠生產(chǎn)的技術(shù)人員引導(dǎo)，邊參觀邊講解，學(xué)生記錄所見(jiàn)所聞并提問(wèn)。通過(guò)“生產(chǎn)實(shí)習(xí)—理論學(xué)習(xí)—生產(chǎn)實(shí)習(xí)”這的學(xué)習(xí)過(guò)程，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力。

2.2 簡(jiǎn)化知識(shí)表達(dá)

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中知識(shí)面廣，內(nèi)容多而抽象，在教學(xué)中要注意簡(jiǎn)化知識(shí)表達(dá)，化繁為簡(jiǎn)，把抽象的內(nèi)容具體化，形象化。每當(dāng)講解抽象的知識(shí)時(shí)，將知識(shí)點(diǎn)盡量以簡(jiǎn)單的圖表形式展現(xiàn)給學(xué)生，然后一一詳細(xì)講解，這樣的方式容易引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)習(xí)難度。例如，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中，金屬切削基本理論是學(xué)習(xí)機(jī)械加工方法、加工質(zhì)量及控制和工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，內(nèi)容比較抽象，學(xué)生不容易理解掌握。筆者在教學(xué)過(guò)程中，首先通過(guò)講解切削四大規(guī)律，然后將其應(yīng)用到加工中，分析工件材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量、切削液等對(duì)切削變形、切削力、切削溫度和刀具耐用度的影響規(guī)律(見(jiàn)表1)。表中上下箭頭分別表示增大或減小，例如，工件材料的硬度越大，切削變形越小，所需切削力越大，切削溫度越高，刀具磨損越快，刀具耐用度越小。對(duì)于復(fù)雜而抽象的金屬切削理論及其應(yīng)用，如果都是文字表述，會(huì)顯得有點(diǎn)單調(diào)，不太容易被學(xué)生接受。表格形式表達(dá)清楚而具體，學(xué)生易理解和消化。實(shí)踐表明：與文字表述相比，學(xué)生更易對(duì)表格內(nèi)容產(chǎn)生興趣，會(huì)激發(fā)他們尋找其中的規(guī)律，并自覺(jué)區(qū)別其中的關(guān)系。

表1　不同因素對(duì)切削變形、切削力、切削溫度和刀具耐用度的影響

2.3 運(yùn)用工程案例

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程是一門(mén)理論聯(lián)系實(shí)際很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，講解課程中涉及抽象概念和理論，使學(xué)生在理論聯(lián)系實(shí)際中體會(huì)到所學(xué)知識(shí)的價(jià)值，提高學(xué)習(xí)熱情。例如，在講解零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析時(shí)，書(shū)中本身有大量的范例，基本都是比較常見(jiàn)的，可讓學(xué)生自學(xué)掌握。筆者在教學(xué)時(shí)，結(jié)合所帶畢業(yè)設(shè)計(jì)，將學(xué)生在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所犯的工藝性問(wèn)題引入課堂，先讓學(xué)生分析其中的工藝性問(wèn)題并提出改進(jìn)措施，然后對(duì)學(xué)生所做的分析和方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后，提出一個(gè)較優(yōu)的工藝方案。具體案例如圖1所示，某學(xué)生在設(shè)計(jì)機(jī)械手氣缸的夾持零件時(shí)，將夾持部分和連接部分設(shè)計(jì)成一體。分析該零件工藝性時(shí)會(huì)出現(xiàn)如下問(wèn)題：一是該零件盡管可以加工，但是其形狀復(fù)雜，加工難度大，效率低；二是安裝時(shí)，該零件需要將從氣缸的上下方向進(jìn)行，安裝不方便；三是零件設(shè)計(jì)的直徑不可變，只能安裝直徑不變的氣缸，互換性低；四是學(xué)生設(shè)計(jì)的意圖是想通過(guò)鑄造加工此零件，盡管是可行的，但增加了零件的制造成本，沒(méi)有考慮采用鑄造加工的條件，同時(shí)也沒(méi)有意識(shí)到設(shè)計(jì)零部件時(shí)，應(yīng)盡量考慮簡(jiǎn)單可行的加工方法。經(jīng)過(guò)分析討論，該零件可設(shè)計(jì)成夾持件和連接件兩部分，兩部分分別用螺栓進(jìn)行連接，夾持件可沖壓成形，連接件為板塊結(jié)構(gòu)，加工簡(jiǎn)單方便，同時(shí)，安裝方便，夾持件直徑可調(diào)，互換性高。通過(guò)學(xué)生自己的案例分析，一方面，可以從學(xué)生考慮問(wèn)題的角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生問(wèn)題的根源，從而在教授本課程的過(guò)程中避免學(xué)生犯類似的錯(cuò)誤；另一方面，這種方法可以體現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生主體性原則、理論聯(lián)系實(shí)際原則，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

圖1　學(xué)生零件設(shè)計(jì)圖

2.4 應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，利用傳統(tǒng)的教學(xué)手段“黑板+粉筆”，很難清楚地講授其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為課堂教學(xué)提供了便利。教學(xué)中，利用ANSYS模擬焊接、切削等過(guò)程，通過(guò)動(dòng)畫(huà)講解焊接和切削過(guò)程，給學(xué)生留下深刻印象；利用Flash，3D MAX動(dòng)畫(huà)展示零件加工及工藝過(guò)程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；利用多媒體技術(shù)，較少的文字配以直觀的視頻及動(dòng)畫(huà)，利于教師講解和學(xué)生理解；采用虛擬漫游技術(shù)，結(jié)合工廠實(shí)際，通過(guò)建立花草樹(shù)木、廠房、設(shè)備等場(chǎng)景模擬工廠生產(chǎn)情況，可以使學(xué)生不進(jìn)工廠進(jìn)行參觀，了解工廠布置、生產(chǎn)運(yùn)行情況等。例如，通過(guò)采用虛擬漫游技術(shù)建立虛擬工廠，學(xué)生在課堂上參觀模擬的工廠時(shí)有身臨其境的感覺(jué)，對(duì)不明之處，可以隨時(shí)停下來(lái)，進(jìn)行詳細(xì)講解，便于學(xué)生學(xué)習(xí)。此外，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)虛擬技術(shù)的興趣，通過(guò)學(xué)習(xí)做出各種場(chǎng)景。實(shí)踐證明，通過(guò)采用現(xiàn)代教育技術(shù)，能把抽象的內(nèi)容形象化，具體化，促進(jìn)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)的理解，改善教學(xué)效果。同時(shí)也激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的興趣。現(xiàn)代教育技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用可以充分展示通過(guò)直觀感知傳遞教學(xué)內(nèi)容的方法。

3　結(jié)束語(yǔ)

以上介紹了筆者在機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中已采用和擬采用的教學(xué)方法。針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件和學(xué)生的實(shí)際情況等選用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。本課程實(shí)踐性很強(qiáng)，要做好教學(xué)工作，首先應(yīng)做好金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、綜合實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐加強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)建立創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力；將復(fù)雜難懂的理論知識(shí)簡(jiǎn)化表達(dá)，引起學(xué)生興趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；通過(guò)理論聯(lián)系工程實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；針對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)采用適當(dāng)?shù)默F(xiàn)代教育技術(shù)，降低學(xué)習(xí)難度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。對(duì)于具體的教學(xué)內(nèi)容，采用不同的教學(xué)方法，以提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的工程應(yīng)用人才。

參考文獻(xiàn)

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The Exploration and Practice of the Course Teaching for Mechanical Manufacturing Technology Fundamentals

Zhang Shanwen, Zhang Yanjun
Yangzhou University, Yangzhou, 225000, China

Abstract:According to the course characteristics of "mechanical manufacturing technology fundamentals" and the problems existing in the teaching, combined with the basic theory and method of higher education, the teaching methods of this course are discussed. These methods include creating problem situation based on the actual production, simplifying the knowledge expression, application of engineering cases and modern education technology, etc. These methods can improve the students’ learning enthusiasm and the teaching quality.

Key words:mechanical manufacturing technology fundamentals; course teaching; the teaching method

作者簡(jiǎn)介：張善文，博士，講師。張燕軍，博士，講師。基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：BK20150455)。

收稿日期：2015-07-22