“切削原理與刀具”實踐教學改革的探索與實踐

摘要：實踐教學是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑，是培養具有創新精神的高素質工程技術人員的重要環節。從完善實踐教學體系、改善實踐教學條件與環境、推行全新實踐教學模式等三個方面對“切削原理與刀具”實踐教學改革進行了探索。結果表明，通過改革，實踐教學效果得到明顯增強，學生的工程意識得到顯著改善。

關鍵詞：切削原理與刀具；實踐教學；工程意識

作者簡介：張立軍（1977-），男，山東平陰人，中國石油大學（華東）機電工程學院，副教授；李小朋（1978-），男，山東菏澤人，中國石油大學（華東）機電工程學院，副教授。（山東 青島 266580）

基金項目：本文系山東省高等學校教學改革項目（項目編號：2009159）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0182-02

實踐教學是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑，是培養具有創新意識的高素質工程技術人員的重要環節，是理論聯系實際、培養學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺，[1]是培養現代應用型、創新型人才的重要途徑。[2]

“切削原理與刀具”是研究金屬切削變形過程及規律，探索刀具在實際生產中的應用的一門技術科學，也是機械設計制造及其自動化專業的一門主干課程，具有很強的實踐性和綜合性。[3]要求學生通過對金屬切削過程中的切削變形、切削力、切削熱及切削溫度、刀具磨損、磨削基本原理、刀具切削角度對切削過程的影響等基本理論的學習，掌握刀具材料選擇、刀具幾何形狀設計、合理切削用量擬訂、專用刀具設計等基本技能，為后續的“金屬切削機床”、“機械制造工藝學”等課程學習和課程設計、畢業設計等實踐學習提供必要的基礎知識。通過近年來的教學實踐發現，實踐教學是教學過程中最薄弱的環節，主要存在以下問題：一是由于實踐設備和場地不夠，實踐教學條件跟不上。二是實踐教學與理論教學脫節，主要原因是實踐教師與理論課教師教學內容不匹配。三是實踐教學的考核難以執行，沒有量化考核指標。四是對實踐教學的重要性認識不夠，學生也感到不能將理論知識很好地融入到實驗中。為此，提出從完善實踐教學體系、改善實踐教學條件與環境、推行全新實踐教學模式等三個方面對“切削原理與刀具”實踐教學改革進行探索，全方位地培養學生的實踐能力和創新精神。

一、完善實踐教學體系

實踐教學體系是保證和貫徹實踐教學內容實施與發展的重要內容，通常分為實踐教學目標體系、實踐教學內容體系、實踐教學管理體系、實踐教學保障體系和實踐教學評價體系等五部分，如圖1所示。

實踐教學對學生能力和綜合素質的培養尤為重要。在充分論證的基礎上，“切削原理與刀具”形成了課堂模擬實踐、實驗室教學、產學研綜合實踐等環節構成的實踐教學體系。

1.課堂模擬實踐

針對“切削原理與刀具”課程自身特點，有針對性地在每個章節中凝練出1～2個特色鮮明、學科交叉、操作性強、便于理解、有新穎的知識點，通過小組討論和現場辯論，充分調動學生的積極性和開創性，為其提供自由提問與主動討論問題的平臺。如陶瓷刀具材料的應用實踐。陶瓷刀具具有高硬度、耐磨性以及高的化學穩定性等特點，其成分是Al2O3。提出利用鋁熱反應在油管內壁生成陶瓷的想法，以此制造出陶瓷內襯防腐抗磨油管。這將陶瓷刀具材料本身的特點與工程實際有機結合起來，激發了學生利用已有多學科知識創新新事物的動力。

2.實驗室教學

通過購置一些新的實驗儀器和設備，學生可以在專用的“切削原理與刀具”實驗室開展相關實驗。實驗教學指導采用以理論課主講教師為主，實驗中心教師為輔的教學模式，有針對性地開展能夠鍛煉學生動手能力的實驗，有些實驗要求學生必須親自搭建試驗臺，親自編程才能完成，避免出現一個學生負責動手、其他學生只觀看的情形。

在實驗教學手段方面，采用多種類型實驗并舉，而又以綜合性、設計性、綜合設計性和開放性實驗為重點的方式，促進學生綜合素質的提高和注重學生創新能力的培養。依據“切削原理與刀具”課程的特點，某些實驗需配備多媒體，在實驗指導過程中，配合可視化的音影材料供學生參考學習，加強教學效果。在教師的指導上，有些實驗采取集中講解和個別指導相結合的方式；對于設計性實驗而言，采取師生面對面探討的形式。

3.產學研綜合實踐

一是利用教師承接企業的項目，讓部分學生參與項目活動，使學生在學習期間就能接觸到本行業的新技術、新技能，鍛煉其處理生產現場實際問題的能力，提高其質量意識和品質意識，培養學生綜合應用能力。二是鼓勵學生自己積極申報各級各類大學生創新創業訓練項目，主動參加各種競賽活動。為了鼓勵和加強學生學習本課程的興趣，每年都在“切削原理及刀具”中為學生準備可操作性的題目參加不同類型的技能大賽，如大學生機械創新設計大賽、工程訓練綜合能力競賽、機電產品創新設計競賽、結構設計競賽等，很多學生獲得了優異成績。

二、改善實踐教學條件與環境

1.加強實驗室軟硬件建設

通過申請教學科研經費，“切削原理與刀具”實驗環境無論在硬件還是在軟件上都得到了明顯改善，教學設備得到了更新換代，教學環境舒適優雅，可以進行車刀幾何角度測量、車刀刃磨、切削力的測量、切削溫度的測量、塑性金屬切削變形、刀具磨損等多個實驗。另外，還把計算機仿真技術應用到實驗室的建設上來，通過將虛擬仿真與實物教學結合，解決了很多實際中無法完成的實驗科目。

2.擴展實踐教學基地

實踐教學基地建設是高等學校教育教學工作的重要組成部分，是實踐教學環節的重要內容，也是高校必備的辦學條件之一。目前，除了學校已有的固定實習基點外，又聯系了校外一家區內企業為“切削原理與刀具”課程提供臨時實踐教學，學生可以親自操作，如車削工件等。加強實踐教學基地建設，既可以充實實踐教學內容，又培養了學生的工程意識。需要說明的是，加強實踐教學基地建設必須遵循適合性原則、經濟性原則、興趣性原則和滿足性原則，既要能滿足學生實踐教學的需要，以最少投資獲取最大效益，又要以學生的興趣為參照點，通過實踐讓學生獲得滿足感。因此，這也是制約當前很多高校輕視實踐教學的重要原因。

3.大力推進實踐教學教材建設

實踐教學內容體系改革主要體現在教材建設上。大力推進實踐教學教材建設也是實施分階段遞進式實踐教學模式的核心。[4]為此，筆者編寫了符合學生實際學習要求的“切削原理與刀具”實訓教材，從教材的表現形式、教材體系、教材選材等方面進行了詳細論述。在新編教材的選題上，既考慮了當前學科的優勢和專業特色，又考慮到學科專業的長遠發展和教學改革的需要，做到發揮優勢、保證重點、形成特色、提高質量。

三、推行全新實踐教學模式

1.借鑒“遞進式”的實踐教學模式

采取按能力層次劃分的“遞進式”的實踐教學模式。按基本技能、專業技能和技術應用或綜合技能三大模塊構建。基本技能側重操作性，專業技能注重技術應用性，技術應用或綜合技能強調綜合實踐性，注重“產品”教學、創新制作和新技術應用。

結合社會培訓機構成功的經驗，推進“三個相結合”，即課堂實踐、實驗室教學、企業項目相結合，學生、教師、工程技術人員相結合，教學、科研、工程項目相結合。根據今后崗位的技能要求，指導實踐教學，努力摸索出新的實踐教學方法。“切削原理與刀具”實踐教學已經探索出了這種教學模式，并取得了較好效果。

2.優化教學手段，提高教學效果

“切削原理與刀具”課程的內容大部分涉及空間三維實體和運動，如切屑變形的形成，刀具幾何角度的改變對切削過程的影響，各種刀具的運動等。在實踐教學過程中，充分運用三維動畫、輔助錄像、網絡視頻等現代教育技術手段，可以激發學生的學習興趣，提高教學效果。

“切削原理與刀具”課程通常安排在大三下學期或大四上學期，學生已經具有一定的分析問題和解決問題的能力，但實踐表明，當給學生一個具體的實踐類課題時，很多學生不知所措，沒有解題思路。為此，“切削原理與刀具”課程在實踐教學中，可以通過布置可操作性的小項目，鼓勵學生利用校內圖書館資源和網絡資源，查找資料和文獻，促進其自主學習，并讓他們上講臺講述自己研究項目的體會，以進一步提高教學效果。

3.建立科學、完整的實踐教學評價體系

建立科學、完整的實踐教學評價體系，是重視實踐教學，促進實踐教學質量快速提高，加強宏觀管理的主要手段。[5]“切削原理與刀具”課程采取多種考核形式并行的方式，依據實驗內容和特點組織實驗教學效果的考核ui測評，成績依據不同權重在實驗多個環節上體現。主要考核依據有：實驗報告、實驗中操作技能水平表現、實驗課時紀律性、有否違章事故、開放實驗紀律表現和實驗結果等。每次實踐都有實訓報告或研究成果，由指導教師評定成績并作好記載，按實踐教學學時占總學時數的比例記入課程總成績。

對學生參加實驗、實習的各個實踐教學環節的效果提出了嚴格要求，制定了綜合實驗能力考評方案，確定了考評內容與方法；提出了考評成績的學分比重，通過筆試、口試、操作考試及實驗論文等多種形式考評學生的綜合實驗能力。對于實習考核，通過實習報告、現場操作、理論考試、設計和答辯等形式進行，由學校實驗室和校外實踐基地聯合考核，不僅要考核學生的素質和能力水平，而且要考核學生的工作實績。

從教學改革上來說，實踐教學的宗旨在于培養學生的創新精神和實踐能力，這也是內化學生個體知識經驗的重要途徑。通過上述三個方面對“切削原理與刀具”課程教學過程進行改革，使課程內容更加具有實用性和針對性，突出學生工程意識的培養，能夠滿足企業對現代化技術應用型人才的需求。

參考文獻：

[1]張琳琳，王瑩，王洪艷.如何在高職教學中突出實踐教學環節[J].遼寧高職學報，2010，12（11）：61-62.

[2]葛云，魏敏，王衛兵，等.《機械制造工藝學》實踐教學改革的研究與探索[J].石河子大學學報（哲學社會科學版），2009，23（6）：93-94.

[3]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業出版社，2006.

[4]董軍堂，劉巧平，薛琳娜.關于工科專業實踐性教材建設的思考[J].價值工程，2011，（13）：248.

[5]章蔚中，張興旺，王穎.實踐教學質量評價指標體系的構建研究[J].南昌工程學院學報，2008，27（2）：62-64，68.

（責任編輯：孫晴）