淺談《機(jī)械制造與材料基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)

肖蓓蓓+夏兆旺

摘要：《機(jī)械制造與材料基礎(chǔ)》是高等工科學(xué)校熱能與動(dòng)力工程等近非機(jī)械類本科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制造知識(shí)而開(kāi)設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其重要地位不言而喻。該課程通常將教學(xué)內(nèi)容分為三大模塊：材料性質(zhì)，材料加工以及零件性能。但是教學(xué)內(nèi)容涉及學(xué)科廣，知識(shí)點(diǎn)分散，難以記憶。在教學(xué)的過(guò)程中，往往存在學(xué)生主觀能動(dòng)性不強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果不佳的現(xiàn)象；對(duì)于知識(shí)點(diǎn)，往往是生搬硬套，無(wú)法做到融會(huì)貫通，活學(xué)活用。結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，將教學(xué)內(nèi)容孤立成三大模塊是不合適的，嘗試以零件分析—材料選擇—毛坯選擇—熱處理—切削加工—熱處理—使用性能為主線，將教學(xué)內(nèi)容一體化。

關(guān)鍵詞：能源與動(dòng)力工程專業(yè)；《機(jī)械制造與材料基礎(chǔ)》；教學(xué)內(nèi)容一體化

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）30-0097-02

能源與動(dòng)力工程專業(yè)，圍繞船舶特色，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要的德、智、體全面發(fā)展的，具有寬廣的熱、機(jī)、電、管理論基礎(chǔ)，掌握動(dòng)力工程與工程熱物理、機(jī)械工程、電工電子等學(xué)科方面的基礎(chǔ)理論知識(shí)，擁有較強(qiáng)的工程實(shí)踐動(dòng)手能力的熱能與動(dòng)力工程方面的高級(jí)工程應(yīng)用型技術(shù)人才。《機(jī)械制造與材料基礎(chǔ)》是高等工科學(xué)校熱能與動(dòng)力工程等近非機(jī)械類本科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制造知識(shí)而開(kāi)設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其重要地位不言而喻。

《機(jī)械制造與材料基礎(chǔ)》是一門綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課程，在形式上濃縮了原有的機(jī)械工程材料（機(jī)械工程材料基礎(chǔ)以及材料熱處理及表面工程）、材料加工（成型技術(shù)以及切削加工以及特種加工）、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與材料及其處理、制造工藝的選擇關(guān)系等主要教學(xué)內(nèi)容。在課程的教學(xué)過(guò)程中，按照參考教材的編排順序，將教學(xué)內(nèi)容分為三大模塊。“材料性質(zhì)”部分主要給學(xué)生提供材料性能和材料學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，為產(chǎn)品選材、零件改性、材料成形和產(chǎn)品制造提供材料基礎(chǔ)知識(shí)。“材料加工”部分包含材料熱處理、材料成型以及機(jī)械制造工藝。材料熱處理是指材料在固態(tài)下，通過(guò)加熱保溫盒冷卻的手段，獲得不同組織和性能的加工工藝，主要介紹了普通熱處理和表面熱處理的作用，了解材料的適用性。材料成型主要為學(xué)生提供各種形狀的產(chǎn)品或毛坯的外形制造技術(shù)，了解產(chǎn)品制造首先是對(duì)外形的制造，材料成形是產(chǎn)品制造過(guò)程中不可或缺的制造技術(shù)，理解各種成形工藝在產(chǎn)品制造中具有多樣性、可替換性和選擇性，材料成形的技術(shù)基礎(chǔ)與材料和選材部分密切相關(guān)。機(jī)械制造工藝部分主要介紹毛坯的切削加工與精加工技術(shù)以及特種加工與先進(jìn)制造技術(shù)，該部分與材料成形和毛坯生產(chǎn)部分緊密銜接，是產(chǎn)品獲得所需幾何尺寸和精度的重要生產(chǎn)方法，機(jī)械制造工藝在產(chǎn)品制造中同樣具有多樣性、可替換性和選擇性。“零件性能”部分是總括性的內(nèi)容，包含材料選擇、加工方法選擇以及零部件之間的相互配合。

但是在教學(xué)過(guò)程中，這種基于模塊化的組織方式不可避免的出現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容分散、知識(shí)點(diǎn)難以前后聯(lián)系的問(wèn)題。《機(jī)械制造與材料基礎(chǔ)》，知識(shí)面廣、內(nèi)容概念多，這就要求教師如何梳理三大模塊之間的聯(lián)系，歸納整理材料選擇—加工方法選擇—工藝方案評(píng)價(jià)的遞進(jìn)關(guān)系，進(jìn)而合理地安排教學(xué)內(nèi)容，將教學(xué)內(nèi)容一體化是授課教師的工作重點(diǎn)。據(jù)此，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的分析匯總，我們初步形成了如圖1所示的課程內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。

在課程的教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)課程內(nèi)容有選擇地使用案例教學(xué)法，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行串聯(lián)。以機(jī)床主軸為列，零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用途為傳遞運(yùn)動(dòng)，因此要求具有較高的綜合力學(xué)性能以及良好的加工精度和表面質(zhì)量。從材料的選擇上看，低碳鋼塑性好，中碳鋼綜合力學(xué)性能良好，高碳鋼強(qiáng)度高，因此選擇通用材料為45鋼。從毛坯選擇方面，鍛造力學(xué)性能高于鑄造力學(xué)性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需使用焊接連接。對(duì)于中碳鋼的預(yù)先熱處理為調(diào)質(zhì)，主要目的是為了進(jìn)一步提高綜合力學(xué)性能。隨后，根據(jù)加工精度以及表面質(zhì)量的要求，安排粗車—半精車—精車—精磨的切削加工方法。為了提高表面硬度，增強(qiáng)耐磨性，安排的最終熱處理為表面淬火。在整個(gè)過(guò)程中，以零件分析—材料選擇—毛坯選擇—預(yù)備熱處理—切削加工—最終熱處理—使用性能這一條主線為基礎(chǔ)樹(shù)干，逐步安排加工工藝方案，將《機(jī)械制造與材料基礎(chǔ)》的知識(shí)點(diǎn)以樹(shù)枝的形式進(jìn)行添加，進(jìn)而有效形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

此外，為了避免學(xué)生過(guò)分在意概念的記憶而忽略知識(shí)的理解與運(yùn)用，課堂上有序組織學(xué)生自行分析工程實(shí)例，側(cè)重知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用。將傳統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)課的閉卷測(cè)試方法改為開(kāi)卷測(cè)試，題型上加重分析題的比重，避免了題型教材化、概念化、孤立化。除了基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試外，設(shè)置開(kāi)放性試題，答卷的評(píng)價(jià)要著眼于回答是否符合題目要求，立場(chǎng)觀點(diǎn)是否正確，邏輯表達(dá)是否清楚。除了堅(jiān)持必須的學(xué)科術(shù)語(yǔ)的運(yùn)用外，評(píng)分意到即可。通過(guò)平時(shí)訓(xùn)練以及期末總評(píng)，加深學(xué)生對(duì)《機(jī)械制造與材料基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)以及理解，做到真正意義上的掌握。