《特種加工》課程實驗教學改革探索

摘 要:特種加工課程是培養(yǎng)機械制造和機電控制復合型人才所必需的一門高新技術(shù)專業(yè)課，特種加工工藝是直接利用各種能量，如電能、光能、化學能、電化學能、聲能、熱能及機械能等進行加工的方法，集數(shù)控、控制、傳感等高新技術(shù)為一體，實踐教學在講授中占有重要地位。本文從實驗教學方式、教學內(nèi)容和教學手段等方面對現(xiàn)有特種加工實驗教學進行改革，取得了明顯效果。

關(guān)鍵詞:特種加工 實驗教學模式 教學改革

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2012)03(a)-0054-02

特種加工亦稱“非傳統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法，從而實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。它是當今制造業(yè)在數(shù)字化信息化技術(shù)、控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)快速發(fā)展的推動下，機械工程領(lǐng)域中的先進制造技術(shù)和加工方法。特種加工給機械工程制造業(yè)帶來了深刻的變革，促進了制造業(yè)向更高層次發(fā)展。常見的特種加工方法有:電火花成型加工、電火花線切割加工、電化學加工、激光加工、超聲加工、快速成形制造等。

特種加工課程是培養(yǎng)機械制造和機電控制復合型人才所必需的一門高新技術(shù)專業(yè)課，其理論教學和實驗教學是相輔相成的，理論教學有助于實際操作能力的提高，而實驗教學是本科基礎(chǔ)教學的一個重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)大學生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要手段，并將為他們畢業(yè)后從事技術(shù)工作和科研工作打下堅實的基礎(chǔ)。在教學過程中，應(yīng)將理論知識傳授和實驗教學緊密結(jié)合，建立一種新的有利于培養(yǎng)學生綜合能力的實驗教學模式。

1 特種加工實驗改革實踐

為了實現(xiàn)普通本科院校教育的人才培養(yǎng)目標，提出了最大限度發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用和現(xiàn)有的科研要與本科生培養(yǎng)相結(jié)合，以“應(yīng)用為目的”教學改革思想，把理論與實踐結(jié)合起來學習，加強特種加工的實踐環(huán)節(jié)，更好地加強實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在修訂特種加工實驗教學大綱時，使實驗教學大綱能更好的利用實驗室擁有先進的實驗設(shè)備發(fā)揮最大作用，加強學生的創(chuàng)新能力，并將現(xiàn)有的科研融入本科教學當中，把科研中的一些研究方法和手段，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。把高校機械類專業(yè)本科培養(yǎng)成為符合社會主義市場經(jīng)濟要求的、滿足社會需要全面的人才。為了保證實驗教學的質(zhì)量，在實驗教學中，采用多元化的實驗教學模式，提高實驗教學質(zhì)量，具體做法分為以下幾個方面。

1.1 因地制宜，最大限度發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的功能

我校機械工程實驗中心為省級試驗教學示范中心，我校是開設(shè)特種加工課程較早的工科院校之一，具有較為先進的實驗設(shè)備，現(xiàn)在擁有7410EK電火花成型機床、7740B型高速走絲電火花線切割機床、DX高速電火花打孔機床、激光加工機床、接觸式三坐標測量機，用于快速成形的3D Printer設(shè)備等和較為齊全的測量儀器。我校設(shè)有電加工研究所，成立以來承擔省級以上電加工方面的課題10余項。以往，由于受到學時的限制，實驗課學時少，很多實驗環(huán)節(jié)的內(nèi)容沒有開設(shè)實驗，而且不成體系。我們擁有的實驗器材沒有得到充分應(yīng)用，學生沒有時間親自上機床操作，使學生對特種加工的學習停留在書本理論的認識，這對于培養(yǎng)大學生實踐能力和創(chuàng)新能力明顯是不足的。

修訂后的實驗教學大綱，注重理論與實踐相結(jié)合，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用，減少理論學時，增加實驗學時，在實踐中掌握理論知識。制定的新大綱注重科研與本科教學相結(jié)合，形成自身特色。充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，盡可能地多開展實驗，使學生能夠快速全面了解所學知識，授課教師反映大部分學生對教學重點章節(jié)電火花類機床加工知識，理解接受很快、很全面。在特種加工的實驗教學，學生對特種加工中的電火花類機床有了感性認識，對課程知識的一些理論概念有所了解，使得在以后的課程學習中更易理解書本中的知識。同時，把原來安排在課程中的部分實驗內(nèi)容提前到實習中去了，故在課程實驗時，教師可開設(shè)一些新內(nèi)容，讓學生學到更多的知識，把節(jié)約時間用于講解特種加工中的其他新知識，讓學生學習更多的最新技術(shù)。

1.2 實驗方法的改進

利用現(xiàn)有設(shè)備，增加新實驗內(nèi)容。如增加高速小孔加工實驗，與線切割加工相結(jié)合，掌握小孔加工的開設(shè)技巧。開設(shè)綜合性實驗，給出不同沖模加工要求，讓學生設(shè)計出相應(yīng)的電加工方案，利用實驗室擁有的完備的測量、檢測儀器，讓學生掌握在電加工過程中的測量技巧和工具工件的定位方法。再如在電火花成型實驗中，以往都是實驗指導老師操作，以后可進行學生分組，學生親自操作，每組學生實驗的采用的工件材料、電規(guī)準等都不相同，得出不同的實驗結(jié)果，通過組間交流，讓學生自己找工藝規(guī)律，寫出實驗報告。還有在電火花線切割實驗，也采用分組方式，開設(shè)設(shè)計性實驗，每組工件形狀不同，鍛煉學生3B、ISO代碼的編程能力。

由于學生預(yù)先知道電火花線切割編程的優(yōu)秀創(chuàng)意件能被切割下來，完成不同圖案的作品，創(chuàng)意設(shè)計的參與性很高，線切割作品由學生利用課間休息時間發(fā)揮自己的想像，設(shè)計出1～2個新穎圖形并編程。這樣不僅提高了學生對實習的濃厚興趣，更激發(fā)了學生的創(chuàng)造性思維能力，加深了對課程內(nèi)容記憶，培養(yǎng)了學生學習新知識的主動性及激發(fā)創(chuàng)作欲望。

1.3 利用多媒體輔助教學軟件，幫助學生提高理論認識

對昂貴的設(shè)備、無力購買的特種加工實驗，采用多樣化的實踐教學手段。開展多媒體教學，增加案例解析，處理好傳統(tǒng)教學內(nèi)容與現(xiàn)代教學內(nèi)容的關(guān)系。通過改進教學方法，采用現(xiàn)代教學手段來提高教學效率，改變以前以講課為主的授課方式，努力使“教學”變?yōu)椤皩W”。課堂教學采用播放在工廠實地拍攝的電視錄像短片、電子教案、CAI課件、模擬軟件、網(wǎng)絡(luò)課件，課堂實物演示與實驗等，集動畫、音頻、視頻、三維立體顯示等多種方式融為一體，強調(diào)課堂教學效果的突破與創(chuàng)新。并且注意采用啟發(fā)式、討論式教學方法，鼓勵學生充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、數(shù)字資源對每個實驗課程查閱大量國內(nèi)外資料，寫出實驗小結(jié)。通過生動、直觀的方法，使學生在學習知識的同時，也學會綜合運用多門課程知識分析問題，培養(yǎng)學生發(fā)散思維、立體思維、創(chuàng)新和解決問題的能力。

1.4 與科研項目相結(jié)合，積極開展新的實驗項目

與現(xiàn)在進行的科研項目相結(jié)合。利用我院在承擔科研項目中自主研發(fā)的轉(zhuǎn)擺工作臺，在普通線切割機床上可開展復雜空間直紋曲面加工實驗;開設(shè)電火花涂層沉積陶瓷層實驗。

快速成形技術(shù)是以增材方式成形的一種新方法，實驗室添置了三坐標測量機和3D Printer快速成形機。三坐標測量機反求工程的測量環(huán)節(jié)，快速成形技術(shù)(Rapid Protot yping，簡稱RP)將計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機數(shù)字控制(CNC)、精密伺服電機驅(qū)動、熔絲加熱噴頭和新材料等先進技術(shù)集于一體，依據(jù)計算機上構(gòu)成的產(chǎn)品三維設(shè)計模型對其進行分層堆積，得到各層截面的輪廓，按照這些輪廓，熔絲加熱噴頭選擇性地堆積，形成一層層截面輪廓，并逐步疊加成三維產(chǎn)品。這種新興的特種加工技術(shù)采用了材料堆積成形原理，突破了傳統(tǒng)的去材法和變形法加工的許多限制，可迅速制造出任意復雜形狀的實體模型或零件。這一先進設(shè)備的引入，將進一步拓寬學生的知識面，調(diào)動學生的實習積極性，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力提供了更優(yōu)越的條件。

2 教學改革實踐效果評價

2.1 激發(fā)了學生的學習興趣和積極性

通過特種加工實驗教學改革，利用自身的科研優(yōu)勢和擁有較為先進的設(shè)備優(yōu)勢，形成具有特色的本科培養(yǎng)模式，加強學生的實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)，進行特種加工實踐改革，建立完善的、系統(tǒng)的特種加工實驗教學體系，通過采用生動、形象、有趣的教學手段和啟發(fā)式、討論式的教學方法，加上特種加工本身的奇特性，將聲、光、電、化學、傳感、控制、計算機技術(shù)應(yīng)用于加工制造業(yè)，激發(fā)和提高學生的興趣和學習的積極性。

2.2 培養(yǎng)了學生的動手能力

學生把所學理論和實踐相結(jié)合，提高了實際應(yīng)用能力，開設(shè)設(shè)計性和綜合性實驗，增強學生上機床操作環(huán)節(jié)和解決實際問題能力，尤其是模具方向的同學，更要加強動手編程的能力，使培養(yǎng)的學生畢業(yè)后滿足社會需要。

2.3 推動了教學水平的提高

在教學中能夠結(jié)合科研，讓學生參與科研實驗，使學生參與科學實驗，使很多學生考研后愿意做特種加工方面的研究課題，并且很快進入課題，推動我國特種加工教學水平的提高。

參考文獻

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①課題來源:佳木斯大學重點教學研究項目(2009036)資助。

作者簡介:李小海(1970～):男，黑龍江省雙鴨山市人，博士，現(xiàn)任佳木斯大學機械工程學院副教授，研究方向:特種加工新技術(shù)及機電一體化。