“典型零件全過程設計與制造”課程改革的探討

譚曉曉　劉燕

摘要：目前多數實踐類課程教學的教學內容和模式還是傳統教育模式，無法滿足高等工程教育的需要。本文以“典型零件全過程設計與制造”實踐類課程為例，以“成果導向教育”為核心理念，對該課程的建設目標、教學內容及方案、教學方法和手段進行改革，以期為提高實踐教學效果提供一些參考。

關鍵詞：實踐教學；教學改革；成果導向教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）27-0125-02

一、“典型零件全過程設計與制造”實踐教學建設背景

制造技術基礎是機械制造大類重要的專業課，但由于實際教學中理論與實踐結合不夠緊密，學生感到內容枯燥，缺乏學習興趣，學習后解決實際工程問題的能力不高，為提高學生的動手能力及創新實踐能力，面向學校機械類及近機械類專業學生成功開設了“典型零件全過程設計與制造”實踐類選修課程。

該課程以橢圓儀、齒輪齒條傳動機構、槽輪機構、無碳小車等典型機構為載體，選取其中軸套類、輪盤類、叉架類、特殊類等典型零件作為實例，全面介紹典型機構的實體拆裝、典型零件測繪、三維實體造型、虛擬裝配、運動仿真及典型零件3D打印過程。通過學習，學生不僅能運用拆裝工具、測量設備與三維造型軟件進行產品的數據采集和創新設計，而且可以熟練應用3D打印設備進行產品的快速制作，掌握典型零件生產的全過程。

目前該課程的課程建設目標和學習目標達成度評價體系還是傳統教育模式，在工程教育專業認證在我國如火如荼展開之際，顯然已無法滿足高等工程教育的需要。通過對該課程進行教學改革，擬以成果導向教育（Outcomes-based Education，縮寫為OBE）為根本教學理念，按照生產技術崗位應具備的知識能力和工作流程設計學習模塊，每個學習模塊從生產實際要求出發由淺入深設計三到四個典型工作任務，所選案例注重實用性和代表性，符合生產實際的需要。既能使學生較快融入企業生產實際，又能使學生具備較扎實的理論知識，實現教育范式由“內容為本”向“學生為本”的根本轉變。

二、“典型零件全過程設計與制造”實踐教學建設目標

本課程的建設目標是立足現代化的制造業，全面培養學生在零件測量、三維實體造型、虛擬裝配、運動仿真、3D打印及實體拆裝方面的知識，為后續有關課程的學習與以后從事機械工程或材料加工工程領域的工作奠定必要的基礎。在這一過程中，創新教學模式，優化教學內容，深化實踐環節，造就一支優秀的結構合理的師資隊伍。

1.通過本項目建設，學生在老師的指導下可以運用拆裝工具、測量設備與三維造型軟件進行產品的數據采集和創新設計，而且可以熟練應用3D打印設備進行產品的快速制作，掌握典型零件生產的全過程。

2.進一步加強與落實“以典型零件（任務）為主線的教、學、做一體化的教學模式”，并將其作為本教學建設的特色之一，編制用于實踐教學的講義。

3.加強課程信息化的力度，教學過程中采用多種媒體技術、適應網絡教學。充分利用校園網絡公布實驗指導、參考書籍等教學文件，方便學生自學和質疑。

三、“典型零件全過程設計與制造”實踐教學具體內容及方案

以典型機構為載體，通過學習，學生不僅能運用拆裝工具、測量設備與三維造型軟件進行產品的數據采集和創新設計，而且可以熟練應用3D打印設備進行產品的快速制作，掌握典型零件生產的全過程。具體內容包括：（1）典型產品拆裝及測繪。（2）二維草圖案例。（3）零件設計案例。（4）裝配設計案例。（5）運動仿真及動畫案例。（6）3D打印加工實例。

教學內容組織與安排方式：（1）教師借助動畫、視頻、圖片等資源進行教學，講解典型零件測量、三維造型、實體裝配、運動仿真、快速成型等基礎知識。（2）教師現場演示教學：教師現場演示典型產品拆裝和測繪，UG三維造型軟件的操作與使用，3D打印設備操作及軟件的應用等。（3）教師將學生分組，每組學生負責某一具體機構的全過程設計與制造，教師現場輔導和答疑，督促學生分工協作，完成項目。（4）典型產品拆裝及測繪：學生掌握常用拆裝工具、測量用具的使用，并對典型產品整體拆卸和裝配。（5）UG三維造型：掌握常用二維繪圖命令，繪制出完整的零件圖；掌握常用三維繪圖命令，繪制出零件三維圖；掌握零件的裝配和運動仿真。（6）典型零件的快速制造：掌握快速成型的分類，每種方法的特點及應用場合，并學會使用3D打印設備加工所繪零件。（7）典型零件的機加工：掌握常用零件的加工工藝，并根據繪制的零件圖加工出一個典型零件。（8）考核方式。平時教學過程中各個環節進行階段性評價，分為兩部分：①學生互評，從明確目標任務，制定計劃；小組學習表現；獨立學習與工作；表達與交流等方面進行。②教師評價，從課堂表現，工藝制定，加工過程，日常作業與答辯幾方面進行。

四、“典型零件全過程設計與制造”實踐教學改進教學方法和手段

（一）優化課程內容，拓寬教學方式，加深學生對理論知識的理解和提高實踐動手能力

1.科學組織和整合授課內容，突出重點，注重教學實效。現有課程中，在內容上偏重典型零件的三維造型和設計，關于機械加工方法及其裝備內容較少，實際上先前的金工實習中已涉及許多相關內容，可以典型零件為例，現場教學，鼓勵學生積極發問，在實踐的過程中發現問題，解決問題，真正做到“在學中做，在做中學”。

2.完善案例庫，增加學生選擇范圍。案例教學內容由淺到深，由點到面，為學生深入剖析，并結合以往的“失敗案例”，讓學生吸取他人成功的經驗和失敗的教訓。學生可以采用案例庫中的典型零件，也可自選產品，增加學生學習的興趣。課程改革后，可以適應不同程度學生的需要，實習內容的綜合性、設計創新性得到提高，與真實的生產實際環境更為接近。

（二）不斷改進教學方法，不斷探索新的師生互動模式

1.深入企業生產一線調研搜集并完善教學案例。為提升學生解決工程實際問題的能力，授課時必須理論聯系實際，并不斷更新和完善教學案例，幫助學生理解和掌握了如何根據不同使用要求、不同設計要求和制造成本，合理設計工藝路線，以培養適應社會發展需要的新世紀人才。

2.引導學生開展自學能力培養。在案例教學過程中，不斷探索自學方法和自學內容，以其充分利用好課堂時間，用于教師與學生之間的互動，通過案例分析激發了學生學習的主動性，鍛煉了學生的獨立分析與解決問題的能力。

3.改革考核方式。評估學習成果是OBE教育模式中十分重要的環節，成果應兼顧理論知識和技能，并注重其實用性。本課程將通過提交作業與答辯的方式考查學生對理論知識的掌握情況，通過提交零件實物考核學生實際操作的技能。

（三）充分使用多媒體技術，完善相關教學文件

充分使用多媒體技術，建立網上學習資源庫，以便學生在課余時間對課程重點及難點進行復習。將新的科技成果、新工藝、新技術、新技能納入到教學中，讓學生及時了解學科發展的新動態。

五、總結

根據“典型零件全過程設計與制造”實踐類課程的特點，在實踐教學中不斷更新教學內容，改革教學手段和教學方法，以期激發學生的學習興趣，取得更好的教學效果。

參考文獻：

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