機械制造工藝學理實一體化教學改革探索

霍文國，邵 娟

（天津職業技術師范大學機械工程學院，天津 300222）

1.引言

機械制造工藝學課程是天津職業技術師范大學機械類專業一門綜合性極強的專業必修課。該課程具有極強的綜合性和理論性，也具有極強的實踐性特征，對學生來講，也是一門大課、收尾課、檢驗性課程[1]。在傳統的教育教學模式中，機械類專業有關機械制造工藝的課程內容存在條塊分割、不成體系的現狀，比如分成《機械加工質量》、《機械制造工藝學》、《機床夾具設計》等多個教學模塊。機械加工表面質量、機械加工精度、機床夾具、加工工藝規程以及裝配工藝往往分別獨立講授，而實際應用中卻需要學生具有解決問題的綜合能力，本文通過對機械制造工藝學課程內容進行有機整合，以實際加工生產案例為主線，對教學環節中的教師、教室、教具和教材進行四教融合，然后再在每個教學環節進行產教融合，最終形成四教與產教的雙融合，大大提高學生解決實際問題的能力，形成一種新型先進的雙融合教學模式[2]。

2.機械制造技術課程教學改革研究意義

目前我校在機械工藝技術等機械類專業學生教學中均以理論教室課堂講授為主，教室內沒用任何教具和機床、夾具和量具等實物，實驗和課程設計單獨進行，與理論內容講授相互獨立[3]。然后中間再穿插課堂提問、課堂檢測、筆記抽查等教學手段督促學生學習。由于我校學生以技校生源和高考收底二本學生生源為主，學生普遍文化基礎較差，但是動手實踐能力較強，對實物和實際操作比較感興趣。因此從目前來看這種教學模式，課堂氣氛單調，學生注意力不容易集中，控制力差的一部分同學很容易分神并看手機或者睡覺等，這種教學模式相對落后，從教學效果來看，目前很難滿足職業技術師范大學機械類專業學生的動手動腦、全面發展的培養要求。

基于四教融合和產教融合的雙融合理實一體化教學模式是實踐性強的專業課教學中的一種模式，研究認為理實一體化不僅僅是理論教學和課程設計、實驗、實訓等實踐教學環節在形式上的機械結合，而是從學生的基礎現狀、課程教學規律、用人單位對畢業生的需求出發，將理論和實踐教學有機結合配合的一種雙融合全新教學模式。理實一體化教學過程既要讓學生加強對理論知識的掌握，又要確保學生學以致用，以生產案例加強基礎知識學習，以扎實的基礎提升學生解決實際問題的能力[4-5]。

3.機械制造工藝學理實一體化教學思路

雙融合理實一體化教學思路涉及到教學內容更新，增加企業實際案例內容，編制適應職業技術師范大學學生的教材，新建機械制造理實一體化教室，購置課程相關教具及教學模型，新增教學視頻、動畫、視頻、微信公眾號等新媒體教學內容，調整為項目驅動式教學方式，任務完成式考核評價方式。

課程改革堅持以實際生產案例為載體，將以項目式教學為手段，以學生解決實際企業典型加工零件的加工方法分析及機械制造工藝規程制定為教學主線，并認真分析新時代下企業機械加工崗位的員工要求，制定機械工藝崗位員工技能培養標準和要求，按照教學、教材、教室、教具四教融合與產教融合的新理念，創造性地將企業生產中的加工零件、加工設備（包括機床、刀具、夾具、量具和輔助設備等）、加工案例、加工技術文件等融合進教學的所有環節，以情景再現的方式展現在學生面前，大大調動學生的學習興趣，提高學生的機械制造工藝的職業能力。整個教學過程均采用以生產需求任務驅動、加工案例項目式引導的一體化教學形式，實現學中教、教中學、做中學、學中做的綜合場景化教學[6-7]。

整合教學內容。將內容整理為幾大項目模塊和教學案例，并采用項目作為導向，對教學內容進行大調整，以加工案例的需求順序安排教學內容順序，以完成實際生產任務確定教學目標[8]。確定幾大類典型加工零件案例庫，并根據我校的實驗實訓教學設備實際，按照我校學生基礎現狀，將理論知識學習、工藝工程師能力培養、職業素質提升三項培養任務揉合在一起，重新編排教學內容，并將引入的企業元素編排在課程教材和教案中。

根據一體化教學要求，對教學過程優化設計。課程教學過程分別由課前教學內容制定、教學場景布置，課中學生分組學習、教師講解引導完成項目任務，課后總結分析和互評等環節組成。以學生團隊完成指定項目任務的各種需求選擇教案、教具、視頻音頻資料、教法和教室場景，確定教學詳細過程，最佳教學環節、手段和實踐教學方案，選擇教師授課。這種模式需要教師在課前做好大量的準備工作（比如教學環境布置、教具安排等）。

以追求學生理論實踐綜合能力提升為目的的組織課堂教學，并且有針對性地開展課外訓練，選擇最佳教學場景。同時在教學的各個環節都注重學生理論和實踐的一體化培養，理論教學和實踐教學、課堂教學和課外教學融合在整個教學過程中，形成實實在在的一體化教學新模式。

4.機械制造技術課程理實一體化教學模式

4.1 理實一體化教學模式內涵

理實一體化作為職業技術師范大學學生培養最為重要的教學模式，主張圍繞實踐操作的需要開展課程教學，以實踐操作技能為指導，通過技能訓練使學生掌握與實際結合的專業知識，機械制造工藝學的理實一體化教學模式讓學生更多地參與到實踐操作環節中，設計專業學習需要理論和實踐結合，制造專業學習更是依賴實踐，通過實踐推動理論知識學習，理論知識進一步提高實踐能力，在教學環節實現真正學以致用，理實一體化教學作為一種融合教學模式，解決了傳統教學模式中理論課程與實踐環節相互獨立分割的問題。通過重理論聯系實際，契合天津職業技術師范大學的雙師型職教師資的培養需求，是保障我校學生培養質量的重要措施[9]。

4.2 整合教學內容，采用項目式教學

打破教材各章節的條塊分割，根據課程設定的加工案例需要，把相關課程內容的理論知識點重新排序分配，以項目為中心，理順理論知識點，將課程培養目標的相關的教學內容集中到一個項目案例中，每一個項目案例都有設計有理論知識學習要求、實踐能力培養目標、綜合素質和職業素養培養目標，通過一個個生動教學案例，使單調的理論知識更加形象有條理、前后知識點形成一個整體系統，課程培養目標更加清晰和容易實現。

傳統“機械制造工藝學”課程內容比較偏重理論知識學習，課程內容必須進行整合和刪減。首先，保留金屬切削方法、機床夾具、機械加工質量、工藝和裝配的主要知識點，因為理論知識的系統學習有助于學生更好地掌握專業知識。其次，結合生產實際，增加典型加工方法、機床結構、常用夾具、零件的工藝設計和典型部件的裝配內容，更新原有的典型零件工藝分析。比如主軸加工目前已經完全是數控加工，不是傳統普通機床的加工，選擇比較復雜的階梯軸或者齒輪軸作為學習項目反而更貼近生產實際。第三，擴大知識面結構，融入先進制造技術、精密制造技術、典型零件制造技術、高速切削加工等新技術和新方法?，F代企業的生產更趨近于生產集中，新工藝能帶來更可觀的收益。

4.3 改革教學手段，加強實驗教學

充分利用現代化的教學手段，通過交互式、啟發式教學方法，提高教學質量。把教具、教材、教師和教室結合起來，并將企業實際案例融合到教學環節中，進行機械制造工藝學的各個環節的理實一體化教學。購置量具和刀柄等教學教具，通過實物零件、教具模型等進行課堂演示和實際操作教學，大大調動了學生的學習興趣，有助于增強學生的快速理解加工原理；針對教學中的夾具如何定位、機床的傳動、進給以及操縱機構、六點定位的原理等內容有針對性地安排學生制作的教學演示三維動畫、視頻、實物圖片等加以強化教學；在講解定位元件對自由度約束的時候借助于剛體在空間中的運動與限制教學內容進行引導；在加工精度教學環節，課堂內同步讓學生實際操作各種儀器設備測量各種零件尺寸。在基準不重合誤差的產生原因學習環節，讓學生模擬加工現場，實地測量分析因定位方法和夾具精度原因對加工誤差產生的原因，并對誤差產生的各種影響因素進行深入分析，研討減小誤差的對策，并得出各類誤差的計算公式；通過實際操作檢測分析與課后計算習題、測驗等強化夾緊誤差產生原因知識點。

分組討論教學模式能夠激發學生們的團隊意識，小組內分工明確，榮譽感的提升也有促進學生主動動腦思考并主動解決問題。工藝研究小組的創建能夠給予在這方面有優勢的同學更大的展示平臺，并且能激勵其他同組同學的學習興趣。在課程進行中間適當安排實踐內容，讓學生在實例加工中理解工藝規程的擬定方法，在加工時學會定位和夾緊，通過產品的檢測學習提高加工質量的方法。這樣既能夠保證課程的連續性，又能增加學生的動手實踐機會，同時也有利于學生開拓思維、創新設計。

4.4 選擇合適的教學案例

目前典型零件的教學普遍都是以普通機床的主軸、主軸箱、連桿、齒輪等零件的加工為案例，內容既和實際脫節，知識點也比較陳舊，學生缺少學習興趣；大量增加機器人零件、數控機床零件等適應社會發展的新機器零件的加工案例。從企業角度出發，選擇合適的工裝，與學生一起拆開夾具，與學生共同分析討論零件工藝加工路線，然后針對該零件設計合適的機床夾具，讓學生獨立設計并制造夾具上的零部件，最后裝配。通過這一連續的訓練，學生對各類典型零件的工藝安排有了直觀了解，并且親自完成了產品的制造，并查找不合理的地方并提出改進方案。

4.5 編制適合的教材

目前的職業技術師范大學的機械制造技術課程教材基本上都是普通本科教材的翻版，實踐內容較少。針對職業技術師范大學學生的特點，必須對教材內容進行調整和更新。教材內容要更加注重生產實際，還要適應社會技術的進步。

5.理實一體化教學模式實施建議

本課程擬采用的四教融合和產教融合的雙融合模式進行教學。具體實施方式包括理實一體化教學實驗室綜合教學、機械加工實驗實訓室操作強化集中教學、到機械制造企業的機械加工車間進行參觀教學、頂崗操作等學習形式。由于機械制造工藝學是一門對實踐能力要求很高的專業性綜合大課。除了在學校內部學習外，還應強化與企業內部的工藝規程設計、機床夾具設計、加工質量檢驗、數控加工、自動化生產等生產環節融合教學，在課程教學內容、教材和編排上體現出學校與企業的深度產教融合，引入企業工程師作為兼職教師，在生產企業劃定教學區等措施保證學生的生產實際教學質量。

機械制造工藝學課程對前期刀具、工程材料、機械制圖、機械設計、數控編程、機床和公差等課程內容要求較高，本課程內部涉及的知識點較多，因此在教學時需要特別注意前期基礎課程的掌握和訓練。天津職業技術師范大學是以培養職教師資為主的高校，是培養工程師老師的學校，因此在學生培養教學工作中需要由本課程知識作為引領，對前述課程知識點進行鞏固加強，教學中全面采用加工案例項目式教學，一方面提高學生的學習興趣，擴大學生在本學科領域的知識面。對課程的重點難點內容要加以強化教學，比如典型零件的加工工藝程序制定，常用定位元件及夾緊裝置、裝配工藝等的確定等知識點需要反復強化學習，在教學過程中調動學生的主動性，引入問題，通過學生思考、解決問題，提升學生解決實際生產問題的能力。

6.結語

現在制造業已經逐步進入了“工業4.0”時代，職業技術教育也隨著時代的進步提出更高的要求，傳統的教學模式已經很難滿足現代機械制造業的技術人才需求。同時，天津職業技術師范大學作為職教師資為主的培養高校，面對生源和機械企業的新變化更應該率先對教學模式進行改革。因此職業技術師范大學類高校需要在教學模式和教學方法方面不斷進行改革，以提高課堂效能，真正培養出職業院校和工業企業需要的教師和工程師。本文提出的四教融合和產教融合的雙融合教學新模式，實現了理論知識場景化學習、實踐操作實際生產化訓練、教學目標教學內容理實一體化、教學過程的項目案例化。本文提出的雙融合理實一體化的教學模式真正實現了知識、能力、經驗相結合，最大限度地讓學生在實際場景中完成整個學習，幫助職業技術師范類高校培養高質量和高職業技能素養人才。