基于實踐觀摩的機械制造裝備設計教學方法研究

孫富建 蘇飛

摘要：機械制造裝備設計課程的知識面廣、內容駁雜，對專業和實踐知識要求較高，而地方高校本科學生生產實踐經驗的缺乏致使學生對機械制造裝備設計課程知識點的接受能力低下、學習興趣缺乏、創新能力難以培養。本文提出基于實踐觀摩的機械制造裝備設計教學方法，期望通過實踐觀摩教學模式的實施，能夠增加學生對于切削機床和機床夾具方面的實踐經驗，提高對知識點的接受能力，提升學生理論與實踐的結合能力，培養學生的綜合應用能力。

關鍵詞：機械制造裝備設計；實踐觀摩；切削機床；機床夾具

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）43-0162-03

在制造裝備制造業大力發展的今天，裝備制造業的發展程度嚴重影響著一個國家制造業發展的水平，在整個國民經濟中處于十分重要的戰略地位，而發展大型、高精密數控裝備及功能部件等重大技術設備，改善大型、高精度數控機床大量依賴進口的局面，增強自主創新能力，培養掌握機械制造裝備核心技術的專業人才是當前我國制造業發展的當務之急[1]。

機械制造裝備設計課程，是機械設計制造及其自動化專業本科生在熟練掌握機械原理、機械設計、機械制造技術基礎、機械傳動與控制等前期基礎理論課程的前提下，所必修的一門重要的專業課。該課程包含了機械制造及裝備設計方法、金屬切削機床設計、典型部件設計、夾具設計、物流系統設計、機械加工生產線總體設計等相關理論內容，在一定程度上能夠使學生了解機械制造裝備設計的基本過程和步驟，掌握基本的原理和方法，能夠進行一定的總體方案設計和相關結構設計，為學生在機械制造裝備領域內進行相關的創新設計、研究和深層次的開發工作打下堅定的基礎，為國家裝備制造業的發展提供不懈的前進動力[2]。然而機械制造裝備設計課程實踐性與應用性強、知識面廣、對學生所掌握知識的綜合運用能力要求較高，學生在學習過程中不能夠將理論與實踐知識相互映射，一定程度上降低了學生對其知識的主動接受能力，學生的學習興趣差。為此，在機械制造裝備設計課程教學過程中，本文提出基于實踐觀摩的機械制造裝備設計教學方法，力圖能夠間接增加學生對相關機械制造裝備及其零部件結構的認識，使學生在理論知識與實踐應用之間建立相互的映射，嘗試消除學生對所學理論知識的接受瓶頸，提高學生的主動接受能力。

一、機械制造裝備設計課程教學現狀

機械制造裝備設計課程的知識面廣、內容駁雜，對相關專業知識和實踐知識要求高，重視學生對所學知識的綜合、實際應用能力的培養。由于學生缺乏豐富的實踐經驗和較高的專業理論水平，學生感覺課程內容十分的晦澀難懂，降低了學生對所學知識的主動接受能力，單純的理論課堂授課模式難以達到預期效果[2，3]。目前主要存在以下幾點問題。

1.目前，針對機械制造裝備設計課程建設和教學改革的研究尚沒有引起足夠的重視導致教學方式較為單一，大多數教師依舊沿用傳統的體系與架構，采用單一的填鴨式的灌輸。根據機械制造裝備設計教學大綱要求理論講授為32學時，而其課程知識點繁多，為了能夠將課程知識點面面俱到，教師普遍采用填鴨式的灌輸方式，在有限的時間內將大量的知識和信息傳遞給學生。學生在課堂上沒有足夠的時間進行思考，致使學生對所學知識興趣缺乏，打擊學生的學習積極性和自信心[4]。

2.教學缺乏實驗和實踐教學環節，學生無法將理論知識與實踐知識產生必要的映射關系，甚至有些高校所開的實驗課與該課程所講裝備的機構關聯性較少，比如大多數高校開設的金工實習，也只是讓學生能夠簡單接觸一些普通車床，而不能夠了解其內部機構，學生無法理解所學到的理論知識，乃至出現學生為了通過最終的考試，自始至終都抱著對所學知識的懷疑態度去強硬記憶知識的現象[5]。

3.課程教學考核機制單一，一般采用課堂考核、平時作業和期末考試成績作為評價學生學習效果的標準。機械制造裝備設計課程被安排在機械原理、機械設計和機械制造技術基礎等專業基礎課之后，其目的是為了能夠使學生將本科階段所學知識在遇到實際問題時能夠進行綜合運用，而單一考核機制導致學生身在課堂心在外、作業抄襲現象普遍和考前臨時突擊背知識點，不利于學生綜合能力和創新能力的提高[2，6]。

二、基于實踐觀摩教學模式的理論基礎

開設機械制造裝備設計課程的學生在前期課程中學習了機械制造技術基礎、機械傳動與控制等，并進行了金工實習，對金屬切削過程有了較深的認識和理解，但是對于切削機床的基本組成及典型部件的結構并沒有比較清晰的認識，學生對機械制造裝備的認識嚴重不足。根據機械制造裝備設計課程的教學大綱和考試大綱，機械制造裝備設計的重點內容主要是金屬切削機床設計、典型部件設計和機床夾具設計。對于機械制造裝備的基本機構及相關部件沒有任何了解的情況下，教師采用“填鴨式”的理論授課方式，會使學生對這些內容難以接受和理解，更是限制了學生對機床及夾具相關結構創新設計能力的提升。

地方高校可結合自身教學硬件設施及資金情況，將普通車床、銑床、磨床，甚至是數控機床，按照主傳動系、進給傳動系和控制系統進行拆解，在理論授課的同時開設1—2節課的實踐觀摩課，讓學生能夠直接觀察各種機床的主傳動系、進給傳動系和控制系統的零部件組成等，促進學生對教材理論知識的接受和理解水平的提高，實現理論與實際的結合。對于機床夾具設計部分，高校也應結合自身特色，從附近企業購買，或通過校友捐贈方式向學生展示常規機床夾具的基本構件組成，甚至可以聯合學校工程培訓中心利用機床專用夾具加工一兩個零件，讓學生認識到機床夾具在零件加工過程中的重要性。

三、實踐觀摩教學模式的探索

1.實踐觀摩教學內容準備。基于實踐觀摩教學模式的課堂教學除了理論講授知識，最重要的是結合地方高校自身特色使學生能夠對切削機床及機床夾具的基本機構及相關部件進行初步的直覺認識，提高學生對理論講授知識的接受和理解程度。機械制造裝備課程設計的課時較少，為了能夠提高學生對課程重點知識的學習效果，教師應該對機械制造及裝備設計方法、物流系統設計、機械加工生產線總體設計等相關知識點進行簡單講解結合學生自學的方式，來提高課堂教課效果。

教學模式改革的最重要環節在于教師必須要對切削機床和機床夾具的基本機構和關鍵構件有較為深入的了解，特別是青年教師剛剛走出校園，走進教學崗位，沒有與實際生產相關聯的實踐經驗，需要青年教師大量閱讀關于切削機床和機床夾具設計的相關資料，提前分析學校購買的機床主運動系、進給運動系、控制系統和機床夾具，同時結合有關機械制造裝備設計的相關科研文獻，全面掌握切削機床和夾具的基本機構及典型部件的組成。

2.實踐觀摩教學方法和手段。為了使現代課堂能夠更加激發學生的學習積極性，提高學生對所學知識的接受程度，現代課堂教學提倡討論式、啟發式、問題引導式、案例式教學方法[7]。實踐觀摩教學倡導先對學生理論授課切削機床及機床夾具的理論知識，然后在工程訓練中心實際觀摩切削機床主運動系、進給運動系、控制系統系和機床夾具的基本機構及典型構件等。在觀摩過程中，可以將每個班級進行分組，讓同學們按組研討切削機床和機床夾具的基本機構及典型構件，而且為了預防個別同學在實踐觀摩過程中存在懶散現象，可以提前給學生下達觀摩作業，如需要每人提交一份關于主運動系、進給運動系、控制系統和機床夾具的觀摩體會，促進學生能夠將理論與實踐相結合。

3.實踐觀摩教學的考核方式。為了促進學生的學習積極性，提高學生的學習興趣，克服學生的學習惰性，克服學生的考前突擊、重理論、輕實踐等不利現象，培養學生的創新精神，促成培養目標的達成，機械制造裝備設計課程的考核方式必須改變以前單一的考核方式[8]。機械制造裝備設計為考試課，以前采用考試成績+平時成績進行考核，其中考試成績占70%，平時成績占30%（平時考勤占15%，作業占15%）。這種考核方式重理論、輕實踐，忽視了學生綜合應用能力的培養，沒有突出創新能力在高等教育中的重要性。實踐觀摩教學的考核方式應采用“日常課堂教學考核+創新實踐考核+期末閉卷考試”模式。日常課堂教學考核要從課堂考勤、考勤等方面綜合考核，綜合考察學生的上課積極性和主觀能動性。創新實踐考核結合實踐觀摩教學環節進行，考查學生實踐觀摩課的積極性、理論與實踐結合水平以及創新能力等[1]。期末閉卷考試應該減少客觀題，甚至是無客觀題，增加主觀題和綜合應用題的題型，將試題的大部分內容集中在切削機床主運動系、進給運動系、控制系統和夾具的設計。

4.畢業設計。畢業設計是普通高等院校各專業教學計劃中的重要組成部分，對學生四年本科階段所學理論與實踐知識的深化和升華，著重培養學生利用校內外各項資源來檢索所需知識并解決實際問題的綜合能力，特別是對于學生綜合能力的提高、理論與實踐能力的結合具有重大的推動作用[9]。作為機械設計制造及自動化專業的教師，在為本科生布置畢業設計題目時要以普通機床或數控機床典型部件或組件的設計、機械典型零件的加工工藝及工具設計等為主要的選題方向，讓學生能夠把機械制造裝備設計課程中所學的理論知識，真正地用于實際設計工作中，并且指導教師要要求學生在機械制造裝備設計教材或現有典型部件結構、現有零件夾具結構的基礎上，創造性地設計出具有獨特功能的機構或結構，提高學生的創新能力。

四、結論

機械制造裝備設計課程知識面廣、實踐性與應用性強、對學生所掌握知識的綜合運用能力要求較高。基于實踐觀摩的機械制造裝備設計教學模式的實施能夠填補本科生對實踐應用經驗的不足，提高學生對課程理論知識點的接受水平，激發學生的學習積極性，促進學生創新能力的培養。

參考文獻：

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Abstract：The course of mechanical manufacturing equipment design has a wide range of knowledge and complex contents，and requires higher professional and practical knowledge.However，the lack of experience in production practice of undergraduate students in local colleges and universities leads to the students' low acceptance of knowledge points in the course of mechanical manufacturing and equipment design，and the lack of interest in learning.This paper puts forward a teaching method of mechanical manufacturing equipment design based on practical observation，which is expected to increase the students' practical experience in cutting machine tools and fixtures through the implementation of practical observation teaching mode.Improve the ability to accept knowledge points，improve students' ability to combine theory with practice，and cultivate students' comprehensive application ability.

Key words：mechanical manufacturing equipment design；practical observation；cutting machine tools；machine fixture