《機械機構與典型零件》課程教學改革探討

王丹 王凌云 周立波 曹永潔

摘 要：基于數控技術專業中高職貫通培養模式，針對學生邏輯和抽象思維不足、自我管理能力差、心理不夠成熟、知識基礎差別大等的特點，以及數控技術專業崗位需求，試對《機械零件與典型機構》課程的教學內容、教學方法、教學手段及考核方式進行了初步的改革探討。著重強調與數控機床機械結構部分聯系緊密的帶傳動、齒輪轉動等教學內容，突出本課程對數控專業的服務特性；利用我校上海市級數控實訓中心優勢，選用“講做結合、以做促學”、現場教學等學生更易接受的教學方法和手段；選取過程與結果并重的考核方式；最終提高教學效果。

關鍵詞：機械零件與典型機構；講做結合、以做促學；教學改革；

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（B）-0000-00

中高職貫通培養是中職教育和高職教育“化學變化”后形成的五年期學制[1]，初中畢業生入學，學生在學習合格后可取得高職文憑，它區別于以往的“3+3”中高職貫通模式，課程設置不能簡單的疊加，教學內容亦不可簡單搬用高職，教學方法、教學手段及考核方式需根據中高職貫通學生的特點做適當調整和創新。

《機械零件與典型機構》課程是中高職貫通數控技術專業的一門重要的專業基礎課程，其承接互換性與測量技術、工程圖學等課程，又對學生后續深入學習數控加工工藝及設備、數控加工與編程、數控機床故障診斷與維修等專業核心課程打下基礎。本課程理論性強，需要學生具有較強的思維能力和知識遷移能力。如何根據中高職學生特點，設置教學內容、選用教學方法和手段，以提高教學效果是一項重要舉措，本文結合自身教學實踐以及課程特點，從教學內容、教學方法和教學手段等多方面進行了探索，取得了良好的教學效果。

1 學情分析

《機械零件與典型機構》這本課程在5年制中高職貫通培養的4、5學期，此時學生已修過工程圖學、互換性與測量技術、工程力學、機械制造基礎、金屬切削原理與刀具、機制工藝與夾具及車削與銑削相關的實訓課程，為本課程的學習打下了機械相關的基礎。

學習該課程的中高職貫通學生年齡處在17歲左右，比高職生學習類似課程的年齡低了3歲左右，邏輯思維、抽象思維及想象力相對較差[2]；同時，中高職貫通學生的自我管理能力相對較差、心理不夠成熟，上課不專心聽講、不能及時完成作業的現象更普遍，行為偏激、易沖動及感情用事，容易產生逆反心理，自制力和辨別能力不足。

如何根據中高職學生的知識基礎和心理特點，設置難度適中且滿足專業需求的教學內容、選擇適于中高職學生的教學方法與手段、制訂公平合理的考核方式顯得尤為重要。

2 教學現狀

《機械零件與典型機構》包括典型機構和零件的工作原理和結構設計兩部分內容。現有教材多為高職高專適用教材，該類教材的突出理論知識的系統性和完整性，內容多、知識點分散、偏重理論分析[3]，對中高職貫通培養班學生的知識基礎、心理特點及數控技術專業崗位需求的關注較少，導致學生對“為什么學”、“學什么”、“怎么學”、“學了怎么用”存在很大的疑惑。

此外，本課程的教學多為課堂講授，配以多媒體教學，教師是課堂的主角，學生的參與度很低，多媒體提供大量的知識點使學生無法消化，使學生上課不專心聽講的情況進一步加劇。課程考核注重結果考核，對學生學習過程要求很低，導致學生偏好考前突擊而忽視知識點的應用。因此，根據數控專業中高職學生的崗位需求、知識基礎和心理特點對本課程進行教學改革迫在眉睫。

3 教學探討

3.1 教學內容

《機械零件與典型機構》是數控技術專業的一門技術基礎課，為更進一步的突出本課程對本專業的服務性特點，筆者將本課程中所涉及到機械零件和典型機構與數控技術專業常見的機床及生活中常見的機器等聯系起來：如數控機床的主軸傳動方式即為本課程所學的齒輪傳動、帶傳動，數控機床主軸的支撐元件為本課程所學的軸承，數控機床的進給傳動是本課程所學的滾珠絲杠等，以機床實物促進學生對抽象機構及零件理解的同時加深學生對數控機床的認識。

聯系數控機床的機械結構部分和生活中常見的汽車、自行車將本課程的具體內容設置如圖1所示：

圖1 教學內容設置圖

3.2教學方法與手段

教學方法與手段以“講做結合，以做促學”為指導，加強學生的課堂參與度。具體方法如下：

（1） 講做結合教學 在教學過程中設置與講授知識點相對應的小任務，在課堂上適時的讓學生動手去找一找、標一標、畫一畫，使學生能聽講的同時及時做練習，恰當的設置階段性的綜合訓練讓學生做一做，形成到“講做結合，以做促學”的模式，既使學生學到的理論知識點及時運用鞏固，又能增加學生的課堂參與感。

不同知識點所對應的任務形式不同，以齒輪傳動為例，課堂任務及綜合訓練的設置如表1：

表1 齒輪傳動知識點與學生任務設置

任務編號

任務名稱

任務實施

1

找一找：

識別齒輪傳動類型

根據齒輪及齒輪傳動的特點，找出數控機床的內/外嚙合直齒圓柱齒輪傳動、外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動、直齒錐齒輪傳動及蝸桿傳動

2

標一標：

認識齒輪各部分名稱和符號

將外齒輪、內齒輪、齒條的軸向圖給學生，提示學生標出齒頂圓、齒根圓、齒高、齒距等

3

算一算：練習標準直齒圓柱齒輪的尺寸計算

根據已知條件，利用尺寸計算公式，計算齒輪各部分的幾何尺寸

4

畫一畫：

范成法繪制漸開線齒輪

利用實驗室范成繪制儀繪制出標準齒輪、正變位齒輪及負變位齒輪的齒形輪廓

5

核一核：

校核齒輪強度

對以齒面疲勞點蝕為失效形式的齒輪進行接觸疲勞強度校核，對以齒根斷裂為失效形式的齒輪進行彎曲疲勞強度校核

6

做一做：

設計直齒圓柱齒輪

根據齒輪的工作條件確定設計準則，在此基礎上選擇齒輪的主要參數，并計算齒輪各部分尺寸，然后校核齒輪強度、繪制齒輪零件圖

（2） 現場教學 我校有上海市級數控實訓中心，領學生進實訓工廠間參觀軸、軸承、齒輪傳動機構、滾珠絲杠等機械零件和典型機構在數控機床主軸傳動及進給傳動系統中的應用。如引導學生觀察小型數控機床上所用的帶傳動型式，同時對比講解V帶、多楔帶及同步帶的特點和如何根據工況條件來選擇帶的類型；將數控機床主軸箱打開，讓學生直觀的認識齒輪傳動實際應用，對比不同型號機床中齒輪傳動的類型，引導學生理解根據傳遞載荷的大小選擇齒輪的類型；展示主軸的實物剖切圖，讓學生動手去感受系統中的軸、軸承、墊片、螺栓等典型機械零件如圖，同時將軸的特點、角接觸球軸承與圓柱滾子軸承的區別、螺栓與墊片的選用規則講解給學生，力求達到感性認識與理性認識的同步推進。給學生操作數控機床的進給機構的機會，使學生直觀的感受滾珠絲杠副的運動過程。另外，帶學生進入機械設計實驗室，實際裝拆典型機構和零件的模型，便于理解相關機構的內部構成。

（3） 對比教學 由于中高職貫通班的學生在學習本門課程之前，已經完成金切、車削、銑削實訓課程，因此在教學時，引導學生對比實訓車間的實際零件、機構與課程中抽象零件和機構，從而加強學生對知識點的理解。如結合本課程中的齒輪系對比講解普通機床與數控機床的主軸傳動系統，普通機床中主軸轉速時靠多級齒輪傳動來實現的，而數控機床中變速是靠變頻與機械齒輪箱配合實現的，由此讓學生理解齒輪系的多樣應用。

（4） 討論式教學 對凸輪輪廓設計、V帶設計、齒輪設計等應用性模塊處設置階段性訓練，將全班36人分成6-7個小組，給予一定的時間讓每一小組學生討論，同時要明確分工以保證每一名學生參與訓練，給每一小組講述其設計思路的機會，鼓勵學生發散思維、多樣化嘗試，進而激發學生的創造性及創新思維。

（5） 現代化教學 巧妙運用多媒體教學，呈現給學生多樣化教學信息，如課前的視頻導入、課中模型動畫加強、課后利用網絡資源庫自主學習。利用視頻導入時，引用實時新聞視頻，使行業最新應用帶到課堂上，讓學生所學與技術前沿接軌；課中運用的機構動畫和零件模型，是數控機床中的實際機構和零件模型，力求學生知曉“為什么學”及“學了怎么用”。課后提供給學生與本課程和專業緊密貼近的網站，解決學生“學什么”、“怎么學”的問題。

3.3 考核方式

本課程強調過程考核和結果考核并重同時，鼓勵學生進行自主創新性。結合本課程的系統性、抽象性和實踐性的特點，學習過程的考核占50%，學習結果的考核占40%，創新成績占10%。具體分布如下：

（1）學習過程考核 過程考核包括平時表現成績10%、平時作業成績20%、階段訓練成績20%。平時表現成績涉及到學生的紀律、課堂參與的積極性及回答問題是否有見解，平時作業成績涉及學生作業是否獨自思考、內容的準確度及書面整潔度，階段訓練成績涉及學生對典型機構運動分析、設計成果展示及團隊協作能力。

（2）學習結果考核

為了最終檢驗學生對知識的綜合應用能力，在課程結束時，我們要進行綜合性考核評價， 其中涉及到本課程學習的平面機構、帶傳動、齒輪傳動等機械零件和典型機構，強調知識點的應用考核，占總評的40%。

（3）創新性考核

為鼓勵學生發散思維、積極創新，在課程考核中設置創新考核項，占總評成績的10%，學生能對本課程所學的知識點或對應的訓練提出自己獨到的見解并能以一定成果展示即可獲得創新分數。

4 結論

中高職貫通培養作為中職教育和高職教育“化學變化”后形成的五年期學制培養模式，根據學生的認知特點、心理特性、知識基礎及數控專業崗位需求設置教學內容、選取教學方法及手段、合理評價學習效果對本課程的教學質量的提高非常重要。

筆者在對數控技術專業中高職貫通學生特點認真分析的基礎上，初步探索了《機械零件與典型機構》課程的教學，以數控機床的組成及傳動機構為載體設置教學內容，以“講做結合，以做促學”為主要的教學方法，以學習過程考核、學習結果考核及創新性考核為一體的考核方式，突出了本課程數控技術專業技術基礎課性質的同時鼓勵學生創新。將這些教學改革在實際教學中進行實踐，由學生的反饋可知，這些教學嘗試對學生學習本課程有很好的促進作用，取得良好的教學效果。

參考文獻

[1] 王寶剛，鞠加彬，孔凡坤. 中高職銜接數控技術專業課程體系的構建研究[J].職教通訊.2013（33）：8-10.

[2] 侯鵬程，陳誼，許昊. 中高職貫通”學生特點及管理對策的研究[J].中國科教創新導刊.2012（32）：230-231.

[3] 于雷艷，伊劍波. 工程教育背景下機械設計基礎教學改革研究[J]. 浙江理工大學學報. 2012（29）： 14-16.