《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計與提高學(xué)生綜合能力的探索

曹立文　張海兵

一、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計的目的和特點

在第三學(xué)年春季學(xué)期期末，機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)生利用3周的時間進行機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計。

1.課程設(shè)計目的

機械制造技術(shù)課程設(shè)計是在學(xué)院機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程結(jié)束、完成生產(chǎn)實習(xí)之后，進行的一項綜合f生課程設(shè)計，是機械類專業(yè)重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計使學(xué)生一方面獲得綜合運用學(xué)過的知識進行工藝設(shè)計和夾具設(shè)計的基本能力，另一方面能鞏固與擴大工藝知識、結(jié)構(gòu)設(shè)計知識，為畢業(yè)設(shè)計做準(zhǔn)備，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后從事科學(xué)研究、工程技術(shù)工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

通過機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠運用機械制圖、機械設(shè)計、工程材料、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等課程中的基本理論和生產(chǎn)實踐知識正確地解決零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，合理完成夾具設(shè)計的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，學(xué)會使用相關(guān)的手冊及圖冊資料。

2.課程設(shè)計特點

(1)涉及的知識面廣。設(shè)計過程中涉及很多課程知識，包括工程圖學(xué)、機械工程材料、機械原理、機械設(shè)計、互換性與測量技術(shù)、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等相關(guān)知識。機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是將綜合知識合理運用并有機結(jié)合起來的訓(xùn)練過程，一些基礎(chǔ)課程的掌握程度對課程設(shè)計順利完成至關(guān)重要，應(yīng)融會貫通。

(2)課程設(shè)計實踐性強。課程設(shè)計是以機械制造中的工藝問題和夾具設(shè)計作為設(shè)計內(nèi)容，從培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力出發(fā)，以工藝為主線，注重機械制造技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)和工程素質(zhì)教育，對培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等起著重要的作用。

(3)知識靈活性大。工藝?yán)碚撆c工藝方法的應(yīng)用具有很大的靈活性，在不同的條件甚至在相同條件下可以有不同的處理方法，必須根據(jù)具體情況進行客觀的分析。機床夾具設(shè)計可以有多種設(shè)計方案，需要對各設(shè)計方案進行比較，分析各方案的優(yōu)缺點，選出最佳設(shè)計方案。

(4)與企業(yè)工廠生產(chǎn)聯(lián)系密切。設(shè)計內(nèi)容與工廠的實際加工生產(chǎn)環(huán)境緊密相關(guān)，很多設(shè)計的題目就是直接來源于企業(yè)工廠，生產(chǎn)實習(xí)效果的好壞直接影響到課程設(shè)計的效果。由此可見，課程設(shè)計不能局限于書本的知識，更重要的是與生產(chǎn)實際聯(lián)系起來。

(5)需要設(shè)計資料比較多，查找難度增大。設(shè)計時理論計算和結(jié)構(gòu)繪圖要查找相應(yīng)教材、設(shè)計手冊和圖冊，包括機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機床夾具設(shè)計、機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南、機械制造工藝設(shè)計簡明手冊、實用金屬切削加工簡明實用手冊、機械零件設(shè)計手冊、機床專用夾具圖冊等資料。在這門課程設(shè)計之前學(xué)生接觸設(shè)計手冊和圖冊比較少。

二、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計現(xiàn)存的主要問題和弊端

1.設(shè)計目的不夠明確，對課程設(shè)計重要性認(rèn)識不足

學(xué)生對課程設(shè)計的目的和重要性普遍認(rèn)識不夠，一些學(xué)生沒有認(rèn)識到這是一次理論聯(lián)系實際和鍛煉實踐能力的好機會。課程設(shè)計期間大多數(shù)學(xué)生不能將學(xué)過的理論知識和設(shè)計內(nèi)容有機聯(lián)系起來，對有些問題不能主動去思考和分析。受傳統(tǒng)教學(xué)思想的影響，將此次課程設(shè)計與一些基礎(chǔ)課程設(shè)計同樣對待，認(rèn)為可以對照設(shè)計指導(dǎo)書設(shè)計步驟和相關(guān)圖冊就可以完成，設(shè)計的自主性不強，造成設(shè)計效果不理想，不利于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

2.學(xué)生綜合運用理論知識和信息資料的能力較弱

學(xué)生不會從設(shè)計題目和任務(wù)中發(fā)現(xiàn)主要問題，抓住主要矛盾，主要表現(xiàn)在對學(xué)過的知識掌握不夠扎實，不能和設(shè)計內(nèi)容結(jié)合起來，在設(shè)計開始階段無從下手，等待和依靠指導(dǎo)教師來指導(dǎo)。學(xué)生缺乏參閱文獻(xiàn)資料中有用內(nèi)容為設(shè)計提供所用的思路和方法，導(dǎo)致了對設(shè)計內(nèi)容、要達(dá)到的目標(biāo)不清晰，設(shè)計思路混亂，創(chuàng)造性體現(xiàn)不出來。

3.學(xué)生表達(dá)設(shè)計意圖的能力普遍較差

大部分學(xué)生對設(shè)計計算說明書的撰寫極不規(guī)范，如對設(shè)計思路、原理、方法的闡述條理不清，不能對現(xiàn)已取得的相關(guān)結(jié)論、成績及存在的問題作出必要的闡述，目錄和內(nèi)容對不上，缺少參考文獻(xiàn)等。部分同學(xué)在答辯中不能在規(guī)定的自述時間內(nèi)恰到好處地介紹自己的設(shè)計內(nèi)容，論述主次不分，不能將解決問題的思路和方法正確表述。夾具設(shè)計時，零件裝配關(guān)系漏標(biāo)，零件的制造工藝和裝配工藝差，裝配圖結(jié)構(gòu)繪制不規(guī)范，結(jié)構(gòu)設(shè)計基本功有待提高。

4.缺乏團隊協(xié)作精神

盡管學(xué)生們能夠獨立思考，完成設(shè)計任務(wù)，但還需要集思廣益，吸取別人的正確意見。在實際設(shè)計過程中往往出現(xiàn)兩種不良現(xiàn)象。一種現(xiàn)象是部分同學(xué)對設(shè)計中出現(xiàn)的種種困難容易產(chǎn)生畏難情緒、缺乏自信，不愿刻苦鉆研，最后干脆放棄自己的嘗試，等待抄襲別人的成果。另一種現(xiàn)象多發(fā)生在由幾個同學(xué)組成的設(shè)計小組中，在設(shè)計中同學(xué)大多各自為政，各行其是，導(dǎo)致同學(xué)間的設(shè)計進度不一，無法按時為同組同學(xué)提供必要的設(shè)計參數(shù)而浪費許多不必要的時間，或者負(fù)責(zé)總體的同學(xué)包攬了大部分的工作，其他的同學(xué)的積極性沒有調(diào)動起來，顯得無所事事。

以上一些問題暴露出學(xué)生實際動手解決問題的能力差，綜合能力的不足，主要原因是學(xué)生長期受到“應(yīng)試教育”的影響，以對學(xué)生灌輸現(xiàn)成的知識為目的，以卷面考試評價學(xué)生成績，由此養(yǎng)成學(xué)生只會死記硬背、不會舉一反三。學(xué)生的思維處于嚴(yán)重封閉的狀態(tài)，不能隨機應(yīng)變，獨立地從事設(shè)計工作。

三、探討課程設(shè)計教學(xué)體系的改革發(fā)展思路

在機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)上，盡量利用課程設(shè)計一些優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1.明確課程設(shè)計培養(yǎng)目標(biāo)。轉(zhuǎn)變課程設(shè)計理念

機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計既是鞏固學(xué)生已學(xué)過的知識而進行的教學(xué)環(huán)節(jié)，又是學(xué)生在完成生產(chǎn)實習(xí)之后將生產(chǎn)實踐與理論知識很好結(jié)合的一次綜合訓(xùn)練過程，可以為畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計不能被簡單地看成只是教學(xué)中的一個過程，要轉(zhuǎn)變課程設(shè)計理念，充分認(rèn)識到課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新精神和綜合素質(zhì)的最有效途徑，通過課程設(shè)計來全面培養(yǎng)并提高其獨立工作能力和主動適應(yīng)專業(yè)工作環(huán)境的素質(zhì)。

2.加強課程設(shè)計指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)

教師能否正確引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，提高學(xué)生對課程設(shè)計的熱情，這對保證課程設(shè)計質(zhì)量至關(guān)重要。建立一支高素質(zhì)的課程設(shè)計指導(dǎo)教師隊伍是提高課程設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。指導(dǎo)教師在設(shè)計過程中處于主導(dǎo)地位，應(yīng)重視指導(dǎo)老師的培養(yǎng)工作，盡量多安排富有經(jīng)驗的教師指導(dǎo)設(shè)計。另一方面要加快對年輕教師的培養(yǎng)，穩(wěn)定現(xiàn)有的指導(dǎo)教師隊伍。

3.重視課程設(shè)計題目的選擇，豐富課

程設(shè)計內(nèi)容

課程設(shè)計題目的選擇是否合理將直接影響到學(xué)生完成課程設(shè)計的效果，課程設(shè)計題目設(shè)置既要符合教學(xué)要求，內(nèi)容上要有現(xiàn)代意識和一定的先進性，又要讓課程設(shè)計題目具有一定的實用性、可行性，還要嘗試題目的多樣化，擴大課程設(shè)計知識范圍。讓學(xué)生根據(jù)個人能力自主選擇給定的設(shè)計題目，教師對學(xué)生選擇設(shè)計題目的難易程度做到心中有數(shù)，整體把握。只有設(shè)計題目的多樣化，才可以拓寬知識范圍，同時加強同學(xué)們之間、師生之間的多溝通、交流、合作，豐富課程設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計思路，多方位培養(yǎng)學(xué)生互助精神和團隊精神。

4.加強課程設(shè)計管理工作，提高設(shè)計質(zhì)量

由于高校招生規(guī)模的不斷擴大。學(xué)生人數(shù)的增加，勢必給課程設(shè)計的組織管理工作帶來了一定困難，需要建立和完善課程設(shè)計管理制度。課程設(shè)計教學(xué)大綱要進行適當(dāng)?shù)男薷呐c更新，以適應(yīng)課程設(shè)計內(nèi)容的變化要求。制訂嚴(yán)格課程設(shè)計紀(jì)律，強調(diào)遵守課程設(shè)計紀(jì)律的重要性，加強課程設(shè)計的過程管理工作。

5.強調(diào)學(xué)生在課程設(shè)計中的主體地位

在課程設(shè)計開始前，首先就要讓學(xué)生們明確自己是這個實踐活動的主體，從領(lǐng)會題目、查閱資料、確定實現(xiàn)方法到設(shè)計、計算乃至設(shè)計說明書完成，都要親歷親為，消除學(xué)生們的依賴心理，更有助于發(fā)揮他們的主動性和創(chuàng)造性，提高他們的實踐能力。這樣一來，在他們今后遇到問題時就會獨立分析、思考解決問題的辦法，這樣也就達(dá)到了課程的目的。

指導(dǎo)教師從開始布置設(shè)計任務(wù)時就要引導(dǎo)學(xué)生了解設(shè)計目的、設(shè)計題目產(chǎn)生的背景、研究意義與應(yīng)用價值，解決遇到的問題可能需運用哪些知識、技能和方法，發(fā)揮學(xué)生課程設(shè)計主體作用，讓學(xué)生自主制定可行的工藝路線和結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并能正確評判設(shè)計結(jié)果。

6.客觀評定課程設(shè)計成績

考核是對學(xué)生在整個課程設(shè)計階段的表現(xiàn)和工作質(zhì)量的全面評價，也是調(diào)動學(xué)生實習(xí)積極性的一個措施，要嚴(yán)格實習(xí)考核，確保實習(xí)質(zhì)量。

在過去對某些個體評價成績的方法，比較多地強調(diào)過程評價及印象分，無法對某些個體參加課程設(shè)計、對問題解決的基本能力進行評價，對學(xué)生實際動手能力的提高關(guān)注不夠。關(guān)注過程、兼顧結(jié)果，強調(diào)評價項目多元，是課程設(shè)計本質(zhì)的內(nèi)在要求。從實踐上看，如果課程設(shè)計成績評價的具體指標(biāo)體系或評價要點、評價制度、評價方法不易落實或太繁雜，將達(dá)不到課程設(shè)計成績評價的目的。通過實踐證明，課程設(shè)計成績評價的技術(shù)問題可采用將課程設(shè)計的目標(biāo)具體化，把課程的總體目標(biāo)具體分篇為若干個基本指標(biāo)，每級基本指標(biāo)對應(yīng)具體的成績，總體成績即為各個基本指標(biāo)所得成績的綜合。各基本指標(biāo)的設(shè)置應(yīng)能根據(jù)具體實際，設(shè)計成可觀察、可測量的項目。通過這樣的方法來評分，更能較真實地反映某個個體在課程設(shè)計過程中的實際情況，避免錯誤打分和憑印象給分的現(xiàn)象，反映學(xué)生課程設(shè)計真實成績。

在機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計的成績評定基本指標(biāo)包括出勤考核(占20分)、繪制圖紙質(zhì)量(占30分)、設(shè)計說明書(占30分)、答辯表現(xiàn)(占20分)四項。出勤考核能客觀反映學(xué)生出勤情況，工作態(tài)度，有利于調(diào)動學(xué)生的積極性。繪制圖紙質(zhì)量能反映夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是否緊湊合理，是否具有創(chuàng)造性，是否符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計說明書能反映零件加工工藝規(guī)程制訂是否合理，計算是否準(zhǔn)確和詳實，說明書撰寫是否規(guī)范等等。課程設(shè)計完成后，要進行課程設(shè)計的答辯，進一步檢查和總結(jié)學(xué)生在課程設(shè)計過程中對所用有關(guān)的理論、概念和方法的理解和應(yīng)用的情況，進一步掌握學(xué)生獨立完成課程設(shè)計的程度和能力，根據(jù)學(xué)生回答教師提出的問題情況，更準(zhǔn)確地了解學(xué)生對設(shè)計的態(tài)度、創(chuàng)新意識及獨立完成的能力。

四、發(fā)揮課程設(shè)計優(yōu)勢，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和能力

1.提高學(xué)生資料檢索的能力，學(xué)會查找和使用資料

學(xué)生選定設(shè)計題目后就要準(zhǔn)備合適的參考書、手冊和圖冊，在工藝設(shè)計過程中借助“機械制造工藝學(xué)”、“機械制造工藝設(shè)計簡明手冊”、“切削加工簡明實用手冊”和“實用金屬切削手冊”等資料制訂出零件的加工工藝規(guī)程，在夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中借助“機床夾具設(shè)計”、“機床專用具圖冊”和“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南”等資料確定零件加工專用夾具結(jié)構(gòu)方案。通過設(shè)計資料的使用，學(xué)生可以掌握設(shè)計一些數(shù)據(jù)的查找方法和查找過程，可以培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題的能力，進一步熟悉和了解本專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的科學(xué)技術(shù)。

2.鍛煉和提高學(xué)生動手能力

在課程設(shè)計完成過程中，學(xué)生在工藝設(shè)計時對零件進行工藝分析的基礎(chǔ)上，制訂零件的工藝路線和劃分粗、精加工階段，分析比較零件加工方案后再從中選擇比較合理的加工方案，進行必要的工序尺寸計算，根據(jù)粗、精基準(zhǔn)選擇原則合理選定各工序的定位基準(zhǔn)，選擇機床及夾具和刀具，確定加工余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量和時間定額。學(xué)生在夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計時要能夠根據(jù)工序卡片規(guī)定的定位夾緊方法，正確選擇夾具元件，能正確進行定位誤差和夾緊力計算，合理布置夾緊力作用點、作用方向和正確確立夾緊結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)國家制圖標(biāo)準(zhǔn)運用必要的視圖完整地表達(dá)出零件專用夾具結(jié)構(gòu)，能正確標(biāo)注設(shè)計尺寸，合理標(biāo)注技術(shù)要求。以上獨立的設(shè)計工作對學(xué)生實際動手能力的提高意義非常重大，為畢業(yè)設(shè)計和今后工作奠定了堅實基礎(chǔ)。

3.培養(yǎng)學(xué)生獨立工作和創(chuàng)新能力

課程設(shè)計涉及的內(nèi)容與課堂上所學(xué)的不盡相同，學(xué)生需要結(jié)合設(shè)計題目和教師提供的圖紙靈活地運用書本知識、手冊數(shù)據(jù)和圖冊知識，獨立完成零件加工工藝規(guī)程和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)，這樣就給學(xué)生提供了—個鍛煉自學(xué)和工作能力的空間。學(xué)生在課程設(shè)計中不斷地學(xué)習(xí)和探索，尋找自己的解決問題的方法，其過程就是一種創(chuàng)新型的學(xué)習(xí)過程，這種學(xué)習(xí)效果是顯而易見的。設(shè)計過程關(guān)鍵在于營造學(xué)生敢于標(biāo)新立異的設(shè)計教學(xué)氛圍，在整體上提出規(guī)范化的指導(dǎo)意見，至于用何種方法去實現(xiàn)，則應(yīng)放手讓學(xué)生自由發(fā)揮，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。