信息化環境下高職院校《機械制造基礎》課程改革探討

劉鳳 郭大路 李海玉

（濰坊職業學院，山東 濰坊 262737）

一、引言

《機械制造基礎》是機械制造類專業一門重要的基礎課程，而其中的金屬切削加工部分又是重要的內容。普通車床加工是職業院校學生機工實訓的一門重要基礎實訓內容，更是數控車床操作高手修行的良好筑基工具。對于將來想從事機械加工的有志青年來說，深入學習普車加工對日后的職業生涯有著極大的幫助。但是，傳統的金屬切削加工多以教師講授和操作演示為主，學生操作過程中，規范性和安全性不能得到保證，學生也缺乏積極性和主動性。結合高職學生特點，將現代信息化技術和傳統教學手段結合，以典型的減速器傳動軸的加工實訓教學設計為例，分析如何合理的將信息化技術手段來融入實際課堂教學，優化教學的內容，從而達到提高學生學習的主動性和研究能力，從而提升教學效果。

二、課程分析及存在的問題

本課程為《機械制造基礎》，屬于機械設計制造類專業基礎課程，既要有專業的理論，又需要有實踐動手操作的內容，需要在校學生掌握規范且熟練的操作能力。課程教學的重點是使同學們能夠根據零件性能特點進行合理選材，難點是掌握規范的操作加工方法，為將來順利走上工作崗位打下堅實的基礎，并積累一定的知識和技能。

通過對畢業生就業調查問卷結果顯示，很多同學對這門課程與工作崗位對接關系模糊不清。筆者在實際的教學過程中，明顯的感到學生對課程的理論學習重視程度較低，在實訓過程中喜歡觀望，不愿意動手。隨著信息化技術的快速發展，傳統的加工方法確實不被大眾看好，傳統的教學方法無法滿足用人單位對人才培養的需求，大部分同學對《機械制造基礎》認可度低，感覺課程單調且枯燥，所以進行必要的教學改革很有必要。

三、教學改革

（一）教材改革

基于對課程的分析以及對學生的調查問卷，我們團隊聯合企業積極進行教材改革。傳統的教材共分為八章，分別為金屬學基礎知識、工程材料的強化與處理、常用金屬材料、金屬材料與新型材料、鑄造、鍛造、焊接以及金屬切削加工基礎等，經過重點知識技能提煉，以減速器為載體，結合工作崗位，以加工工藝路線為教學設計主線，將原教材散落的重點進行重構，經過調整原來的八章變為減速器傳動軸的選材加工及檢測、減速器傳動齒輪的選材加工及檢測、減速器箱體的選材加工及檢測、減速器其他零部件的選材加工及檢測、先進制造技術與特種加工方法認知五大項目。以《傳動軸車削加工》為例，它屬于傳動軸的選材、加工及檢測項目當中的任務5車削外圓的內容，共計2個課時。實際教學過程中，將課程教學與“金工實習”相結合，讓學生在學習技能的同時，綜合提高機械加工的相關理論與實際操作水平。

（二）教學方法與教學手段改革

本門課程的教授對象為機械設計與制造專業大一學生，在學習傳動軸車削加工之前，他們已經掌握車削加工的運動方式，也知道車削方法的選擇原則，并且對減速器的工作原理有一定的了解，但是不明確傳動軸車削加工注意事項及操作要領，同時缺乏對高強度工作環境的認知及心理耐受力。在確定教學目標時就要充分考慮這些問題，以《傳動軸車削加工》為例，本節課的知識目標為明確車削加工不同階段切削用量的選擇原則，能力目標為熟練操作車床、并能規范的完成傳動軸外圓面的加工，素質目標為培養學生嚴謹、規范的學習態度和工作態度，并且培養學生的合作意識。其中教學重點為制定合理的車削加工工藝，教學難點是規范完成傳動軸的車削加工。

1.教學策略的改革。以往的教學過程中，理論與實踐內容脫鉤，學生學習興趣低。實際教學中，注重堅持以學生為主體[1]，教師為主導的理念，借助微課、云課堂、仿真軟件、電子圖紙、實時投屏系統、螢石云等信息化的手段，采用任務驅動、問題導向的教法，引導學生圍繞教學重難點通過團隊合作的形式進行學習。

2.教學實施的改革。課前，教師利用云課堂布置課前任務：傳動軸的加工工藝路線如何設計。同學們登錄云課堂，根據老師布置的任務思考相關知識，并進行在線討論，同時完成課前學習并自主完成課前測試。教師根據同學們的預習情況并結合企業教師的意見進行階段性評價，并根據評定結果對學生進行重新的分組，進一步優化教學設計。

課堂上，首先邀請課程平臺上課前答題得分最高的同學進行展示，講解工藝路線制定的相關內容并闡述理由。借助這一環節，希望每位同學課前認真完成課前作業，鼓勵更多的同學珍惜上臺的機會，同時也鍛煉了大家的語言表達能力。

為了更好體現“做中學、學中做”的理念，我們將教學內容分為3個子任務。

子任務1：制定加工工藝

沒有切削加工，就沒有機械制造業，合理的加工工藝路線是切削加工的重要前提，也是本節課的重點。課前大家雖然已經完成了課前任務，制定了合理的加工工藝路線，但并不是最優、最合理的。課堂上，教師首先講解工藝路線制定的原則，包括加工順序、粗精分開、注重實效處理等。

加工順序方面。由于工件中間粗兩端細，加工時先要加工直徑相對較粗的一端，再加工直徑較細的一端。另外，在實際加工時，由于零件的結構特點，需要調頭裝夾。車床上利用三爪卡盤裝夾工件時，如果工件的直徑超過了30毫米，其懸伸長度不能超過直徑的三倍，否則會造成整個零件軸徑定位差，并且整個零件無法承受較大的軸向載荷，所以需要采用“一夾一頂”的方法，提醒同學不要忽略中心孔作為基準孔的作用。

粗精分開方面。一個完整的車削工藝通常包含粗車、半精車、精車三步。粗車能夠快速的切除余量，使尺寸和形狀接近于成品，不需要考慮較高的表面粗糙度，可以適當地增加進給量，但是多數毛坯表面都有一層厚厚的金屬氧化層，所以需要適當地減小切削量。半精車是為了進一步的切除加工余量，同時也是完成次要表面的加工。精車的目的是保證零件各主要表面達到圖紙規定的要求[2]。但并不是所有的軸類零件都是按照這三步進行，需要具體問題具體分析。

時效處理方面。通過分析零件圖，技術要求的第一條為“調質處理”，調質處理的重要作用是提高零件的綜合力學性能[3]，為后續加工做準備，通常放在粗車加工之后[4]。而零件的四個重要的表面，由于要承受較高的載荷，需要有較高的硬度和耐磨性，需要進行表面淬火，放在精車之前。

通過細致的分析，并結合傳動軸的電子圖紙，要求同學們小組討論重新優化車削加工工藝，并將工藝卡片上傳云課堂，學生代表上臺講解，教師進行點評引導學生確定合理的車削工藝路線，突出教學重點。

子任務2：外圓車削加工

合理的加工工藝是保證產品質量的前提，而規范的操作是決定產品質量的關鍵[5]。課堂上首先請同學們通過仿真軟件熟悉工藝流程，仿真軟件當中車刀的裝夾、背吃刀量的選擇、進給量的確定等是強調的重點。教師示范講解操作步驟以及注意事項。例如，刀具裝夾過程中，刀桿伸出的長度不宜過長，通常為刀架的1-1.5倍即可[6]；工件的裝夾也不宜過長，否則工件加工時會晃動的非常厲害，影響加工。隨后組織學生按照電子圖紙分工協作進行實操練習，實訓過程中借助螢石云實時記錄學生實操過程，教師巡回指導并對裝夾、車削以及測量各環節出現的問題及時進行糾正，規范操作過程，化解教學難點。

子任務3：零件檢測

加工的零件是否滿足圖紙的要求，測量是不可缺少的重要環節，而測量工具的規范使用又是測量的前提。課前，教師已經將游標卡尺、千分尺的微視頻放到了教學平臺，課上教師借助實時投屏系統規范演示測量方法、測量步驟以及注意事項。加工完成的零件，通過組內自測、組間互測檢驗零件尺寸的合格性，并對零件進行適當的修正，完成加工任務。教師將螢石云視頻上傳教學平臺，小組對操作規范性完成互評。教師根據同學們的完成情況給予合理評價。

課后學生登錄云課堂完成課后任務，觀看自己的操作視頻實錄，進一步鞏固教學內容。同時，教師帶領精英團隊走進企業承接企業橫向課題，在企業真實加工任務當中提升職業能力。

3.考核評價的改革。本課程在注重加強學生專業技能的過程中，注重將嚴謹讀圖、規范測量、團結合作等綜合職業能力的培養融入其中。每節課的教學過程中，采用線上線下、課上課下、校內校外三結合的教學模式。依托平臺，實現個人自評、小組互評、教師評價、企業教師參評“四聯動”考評體系，克服了傳統評價的單一性和偶然性問題，使學生評價更加全面、系統，教學目標有效完成。

另外，期末考試注重學生的過程性考核，將平時的課堂表現、作業完成情況、技能操作、期末理論考試等進行了分值比例分配，所有分數借助平臺做到有跡可尋。

四、結束語

作為高職院校機械類相關專業的一門專業基礎課程，《機械制造基礎》與專業技術崗位能力需求緊密相連，內容涵蓋選材、加工制造、產品檢測等各個方面，是機械相關專業學生必須掌握的基本知識和專業技能。根據課程特點，教師應轉變觀念，提高自身專業理論與實際相結合的綜合能力，同時結合畢業生的崗位需求，注重學生綜合能力、綜合素養的提升，以強化學生職業能力為目標，注重教學手段與教學方法的改進，充分調動學生學習的積極性。