“金屬切削技術應用”課程案例教學研究

陳海濤　張建偉

摘 要 在金屬切削技術課程的教學中，利用典型案例，把金屬切削過程的基本規律和切削基本理論應用到生產實際中，提高了學生對基本概念和理論知識的理解，同時使學生初步具備了工程思維能力，增強了運用專業知識解決技術問題的能力。

關鍵詞 案例教學 金屬切削技術 切削速度

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.10.049

Abstract In the teaching of the "Metal Cutting Technology" course， using the typical case， the basic law of the metal cutting process and the basic theory of cutting are applied to the production practice， which improves the students' understanding of the basic concepts and theoretical knowledge， and at the same time makes the students have a preliminary understanding on engineering thinking ability， enhances the ability to apply technical knowledge to solve technical problems.

Keywords case teaching； Metal Cutting Technology； cutting speed

金屬切削技術是與生產實踐聯系緊密的一門課，涉及材料、力學等專業知識，概念多、理論性較強，并且與生產實際聯系緊密，學生普遍反映學學習比較吃力，對概念、規律和理論的理解比較膚淺，由于概念和符號眾多學生常常會感到混亂，導致學生對知識的理解和認識是孤立的，不能把所學知識有效串聯起來，更不用說運用知識解決生產實際問題了。傳統的教學教師作為主導者，學生是被動的知識接受者，學生獲得的知識和信息屬于短時記憶，缺少有意義的重構和再加工，學生對知識的理解并不深刻，同時，學生接觸的基本都是結構良好問題，答案和解決方案單元，并不符合工程需要，因此，學生很難把所學知識運用到生產實踐當中。

1 案例教學的特點

（1）案例具有典型性和真實性能更好促進學生知識的建構，提高學習的主動性和積極性。一般典型的案例都來源于生產實際，具有一定的背景，尤其在生產實踐中經常能夠接觸到，案例所具備的信息和實踐背景通常都會激發學生學習的積極性，利用已用的理論和知識去解決生產實際的問題，不僅僅加深了對概念的理解和掌握，還大大提高了學生的學習積極性。通過實際生產中的案例，讓學生掌握解決實際生產問題的方法，提高綜合運用所學知識解決實際問題的能力，讓學生學有所用，理解在離開校園后，所學知識對于解決實際問題的幫助和意義，在強調終身學習的現代社會，促進個人的全面發展，增強了學生的學習積極性，引導學生進行主動探究，參與解決問題和學習的程度得到了極大的提高。

（2）案例教學的互動性和開放性能最大限度的喚起學生以前的經驗和知識，把新知識和舊知識聯系起來。在解決生產實際案例時，由于案例屬于結構不良問題，解決方案和答案是不唯一的，并且可以涉及多門課程，學生必須回憶以前所學的知識，否則，就不能夠解答現有的問題。

（3）案例教學能夠促進知識的正遷移，提高學生利用所學知識和理論解決生產實際問題的能力。案例教學具有真實性，有確定的情景，根據遷移的研究，學習在一定情景下，可以觸發在學生腦海中儲存的遷移所必需的經驗，這些經驗被學習者加以利用后，學生學習的主動性會加強，參與程度越高，越容易產生正遷移。

（4）案例教學必須經過教師的處理。具備一定的實際應用價值和科研價值，老師應根據教學大綱要求、教材和學生的實際情況進行處理，以學生為核心，鼓勵和引導學生以已有的知識和經驗來處理問題，課堂的討論應是開放的，熱切的，從以往的經驗來看，學生在利用理論解決生產實際問題時，學習獲得的成就感和滿足感是巨大的，課堂上的氣氛十分活躍，但是一旦遇到較難的問題，氣氛一下變得比較沉悶，可以看出學生缺乏自信，和以前的學習方法相比，學生作為學習的主體，參與度大大提高，同時，由于沒有經歷過實踐訓練和相關的經驗，遇到稍微復雜一些的問題，沒有思路，缺乏自信，如果老師引導不當，學生噤若寒蟬，課堂氣氛沉悶難熬。

（5）案例教學對老師提出了更高的要求。要求老師的準備工作要做好，首先，對案例的處理，通過對學生知識層次的了解和掌握，把案例的解決方案分解成不同層次的問題，逐步引導學生獨立獲得最終的答案，分析過程十分重要，盡量保證學生獨立解答，盡量用已學的知識，老師可以把材料和力學的知識貫穿在整個案例中，并且對問題的提出做好充分的準備，不僅對老師的知識結構體系提出了更高層次的要求，而且學生作為新知識的接受者，也有可能不按常理出牌，提出一些讓老師難以理解的問題。要求老師要隨機應變，針對課堂的情況采用不同的教學方法。

2 典型案例

如圖1所示，這是一個很典型的切削加工實例，與生產實際聯系緊密，但是這個案例可以引申出與切削加工相關的很多問題，幾乎涉及到所有的切削加工理論，如果能夠運用得當，可以讓學生利用所學知識解決實際中的切削加工問題。在應用案例授課時，應利用簡單問題逐步導入復雜問題。

（1）車削加工端面時，可以向學生提出切削速度Vc是否會發生變化？背吃刀量ap是否改變？讓學生回憶一下切削速度的定義，學生比較容易回答出問題，提高學生參與學習和討論的興趣。

（2）然后逐步把問題深入化，在相同的加工條件下，車削加工端面時，端面粗糙度是否一致？這些問題就稍微復雜一些，綜合了加工表面質量知識和切削參數等知識，可以通過以上提問把學生的注意力集中起來，可以活躍課堂氣氛，并且提高學生的學習積極性。通過課堂反饋獲知，一部分同學可以回答出問題，大部分同學都會知道在課本的哪些章節獲得信息和知識。如果大部分學生感到比較迷茫，老師必須作為一個主持人，避免出現尷尬的局面，開始提示，因為案例教學需要學生的參與，如果出現冷場等局面，學生的主動性和熱情會降低，導致教學的有效性大打折扣。可以提示加工零件的表面的質量是和哪些因素相關呢？

（3）在加工端面時，切削速度是發生變化的，因為切削速度和待加工的零件直徑成正比。切削速度是影響加工表面粗糙度的一個重要因素，主要是通過積屑瘤來影響被加工零件的表面粗糙度。可以提示學生回顧一下積屑瘤的定義、產生條件和抑制方法。學生開始對記憶中的知識和理論進行回憶和提煉，根據切削速度和積屑瘤、鱗刺產生的關系，逐步得出結論。學生通過這些案例的訓練，可以提高解決生產實踐問題的綜合能力。通過告知實際加工中確實會出現粗糙度不一致的情況，在一定程度上，越接近工件中心，工件的表面粗糙度越差。如何解決，可以留作作業或者思考題以后討論。

（4）可以在進一步引申問題，在實際加工中，切削端面時，越到中心位置越容易出現刀尖崩裂，請同學們利用所學的知識來解釋為什么會出現這種情況？從課堂實際情況來講，大部分同學并不能回答這個問題，分析主要原因還是沒有深刻理解斷裂和力學的關系，可以提示材料力學的內容，力學和斷裂之間的聯系，指出材料發生斷裂時，一定是超過材料的許用應力，才會導致材料斷裂。在解決實際生產問題，通過力學分析和過程分析，基本可以解決大部分問題。并進一步提示車削端面時，哪一個切削參數是發生變化的？這種變化對切削力產生了怎樣的影響？通過提示學生回憶和復習一下切削速度對切削力的作用和影響，在不考慮積屑瘤的情況下，隨著切削速度的降低，切削力會逐步增大。學生基本可以回答出問題。通過一個實際生產中的一個案例，讓學生掌握解決實際生產問題的方法。

（5）如果加工材料換成鑄鐵材料，會不會有同樣的結論？讓大家一起討論。最后得出結論，加工脆性材料是不會產生積屑瘤的， 對表面粗糙度影響不大。通過案例教學，根據已知的信息，教師從易到難提出問題，讓同學們一起思考、分析和討論，不僅僅回憶所學的知識和理論，體會到課程各部分內容之間的邏輯聯系和前后關系，更對這些理論加深了理解和掌握，學生在嘗試解決問題時，通過對已有知識和信息的重新建構，培養了工程思維，鍛煉了利用所學知識解決實際問題的能力。通過案例學習，幫助學生初步建立工程思維，在解決生產實際問題時，能夠察覺到實際問題的矛盾之處，能夠抓住問題中的關鍵點，不斷地提出疑問，逐步運用所學知識解決實際生產問題。

3 結論

通過對具體學習案例的研究分析和討論，在老師有意識的指導下，學生自發地利用本身具有的知識和理論去解決生產實際問題，通過對已有知識的進一步構建，增強了學生對知識和理論的理解和掌握，同時，解決問題帶來的成就感和滿足感提高了學生學習的積極性。在教學中，教師應多準備典型教學案例，以案例教學并結合生產實際的方式嘗試金屬切削技術課程的教學改革。在實施過程中，教師要鼓勵學生積極主動地去探索問題、解決問題。由于案例教學來源于生產實際，能夠激起學生學習的積極性，學生的參與度越高，產生正遷移的概率越大，教學效果就越明顯。

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