機械制造技術基礎課程教學實踐與探討

張善文　張燕軍揚州大學機械工程學院　江蘇揚州　225000

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機械制造技術基礎課程教學實踐與探討

張善文張燕軍
揚州大學機械工程學院江蘇揚州225000

摘要：針對機械制造技術基礎課程的特點及教學中存在的問題，結合高等教育學基本理論和方法，對本課程的教學方法進行了探討。提出了結合生產實際創設問題情境，簡化知識表達，運用工程案例和現代教育技術等方法。這些方法可提高學生學習積極性和教學質量。

關鍵詞：機械制造技術基礎；課程教學；教學方法

機械制造技術基礎課程是高等學校機械類專業必修的一門專業基礎課，內容由多門課程精練而成，主要介紹金屬切削基本知識及理論、機械加工方法及金屬切削機床、機械加工質量及控制、工藝規程設計等基礎知識。通過該課程的學習，學生應了解和掌握機械制造技術方面的基本知識，能夠在工程實踐中發現問題、分析問題并解決問題，具有能夠從事機械設計和加工制造工作的能力。在教學過程中，如何采用合適的教學方法以提高該課程的教學質量，提升學生的全面素質及培養社會所需的工程應用人才，是值得探討的問題。

1　機械制造技術基礎課程的特點及教學中存在的問題

機械制造技術基礎課程由多門基礎課程精練而成，內容豐富，具有以下特點。(1)知識面廣。課程章節多，每個章節是一門課程的精簡。章節間聯系不緊密，專題內容獨立。(2)理論性強。各章節內容由各門課程基礎理論組合而成，其中包含了金屬切削原理、公差與配合、機械加工方法、金屬切削機床、機械加工質量及控制、工藝規程設計等基礎理論。(3)實踐性強。課程本身是一門與生產實踐結合很緊密的專業基礎課。(4)綜合性強。本課程的內容包含了多門專業課基礎知識及其綜合運用。

這些特點會使教學上存在以下問題。(1)課程知識面廣會使學生感覺學習內容多，任務重，不知道從何學起。在教學的過程中，容易走入“灌輸、填鴨”式教學模式。(2)課程理論性強會使學生感覺學習困難，學起來枯燥乏味，沒有興趣。(3)課程實踐性強會使學生在缺少相關生產實踐知識和工程經驗的基礎上對抽象的概念和理論不理解，產生畏難情緒，學習效果不佳。(4)課程綜合性強會使學生對重點難點不易理解，在分析問題時易生搬硬套，不能靈活運用。

2　教學方法探討

高等教育學中提到，教學方法的基本要素包括四個方面：教師的“教”、學生的“學”、教學內容傳遞的載體(語言、文字、視覺形象等)以及工具(各種光聲電儀器以及計算機系統等)。這就要求任課教師從這幾個方面對教學方法進行探索和改進，加強對課程本身的學習，擴大與課程相關的知識面，從學生學的角度去進行備課，化繁為簡，充分利用教學內容傳遞載體和工具，增強學生的感性認識，盡量使抽象的概念、理論和加工工藝生動、形象，從而獲得良好的教學效果。下面結合筆者對該課程教學認識與實踐，探討幾種教學方法在提高本課程教學效果中的應用。

2.1 創設問題情境

機械制造技術基礎課程中很多教學內容來自工廠的生產實踐。理論來源于實踐，應用于實踐。只有當學生對生產實踐有一定的認識和經驗，才能深入理解所學的內容。同時，學生也只有將所學應用到實踐，才能體會到知識的價值。因此，生產實習最好安排兩次，一次在該課程學習之前，一次在理論學習之后。第一次讓學生記錄生產實習中觀察到的生產現象，典型的例子如：刀具的形狀、類型及特點，機床的型號，不同機床加工零件的過程及特點，切削過程中產生的切削形狀，磨削加工中會產生火花，機床加工工件時有無冷卻液，工件是什么材料，工序圖與零件圖有何區別等。在生產實習的感性認識當中，學生自己本身會產生很多疑問，對于較難發現的問題，教師可以針對其記錄的生產現象引導其發現問題，使學生產生學習的動力。在教授課程理論時，針對這些問題結合生產實際，幫助學生分析并解決問題，同時引出新的問題，使學生有繼續自主學習的空間。第二次生產實習安排在本課程學習結束之后，讓學生通過理論聯系實踐，加深和鞏固所學的理論，同時為以后解決工程實際問題打下基礎。為提高生產實習中的感性認識效果，學生應分成幾個小組，由熟悉工廠生產的技術人員引導，邊參觀邊講解，學生記錄所見所聞并提問。通過“生產實習—理論學習—生產實習”這的學習過程，可以提高學生的學習興趣和學習動力。

2.2 簡化知識表達

機械制造技術基礎課程中知識面廣，內容多而抽象，在教學中要注意簡化知識表達，化繁為簡，把抽象的內容具體化，形象化。每當講解抽象的知識時，將知識點盡量以簡單的圖表形式展現給學生，然后一一詳細講解，這樣的方式容易引起學生學習興趣，降低學習難度。例如，機械制造技術基礎課程中，金屬切削基本理論是學習機械加工方法、加工質量及控制和工藝規程設計的基礎，內容比較抽象，學生不容易理解掌握。筆者在教學過程中，首先通過講解切削四大規律，然后將其應用到加工中，分析工件材料、刀具幾何參數、切削用量、切削液等對切削變形、切削力、切削溫度和刀具耐用度的影響規律(見表1)。表中上下箭頭分別表示增大或減小，例如，工件材料的硬度越大，切削變形越小，所需切削力越大，切削溫度越高，刀具磨損越快，刀具耐用度越小。對于復雜而抽象的金屬切削理論及其應用，如果都是文字表述，會顯得有點單調，不太容易被學生接受。表格形式表達清楚而具體，學生易理解和消化。實踐表明：與文字表述相比，學生更易對表格內容產生興趣，會激發他們尋找其中的規律，并自覺區別其中的關系。

表1　不同因素對切削變形、切削力、切削溫度和刀具耐用度的影響

2.3 運用工程案例

機械制造技術基礎課程是一門理論聯系實際很強的專業基礎課，這就要求教師在教學過程中，應結合工程實際，講解課程中涉及抽象概念和理論，使學生在理論聯系實際中體會到所學知識的價值，提高學習熱情。例如，在講解零件的結構工藝性分析時，書中本身有大量的范例，基本都是比較常見的，可讓學生自學掌握。筆者在教學時，結合所帶畢業設計，將學生在零件結構設計中所犯的工藝性問題引入課堂，先讓學生分析其中的工藝性問題并提出改進措施，然后對學生所做的分析和方案進行評價，最后，提出一個較優的工藝方案。具體案例如圖1所示，某學生在設計機械手氣缸的夾持零件時，將夾持部分和連接部分設計成一體。分析該零件工藝性時會出現如下問題：一是該零件盡管可以加工，但是其形狀復雜，加工難度大，效率低；二是安裝時，該零件需要將從氣缸的上下方向進行，安裝不方便；三是零件設計的直徑不可變，只能安裝直徑不變的氣缸，互換性低；四是學生設計的意圖是想通過鑄造加工此零件，盡管是可行的，但增加了零件的制造成本，沒有考慮采用鑄造加工的條件，同時也沒有意識到設計零部件時，應盡量考慮簡單可行的加工方法。經過分析討論，該零件可設計成夾持件和連接件兩部分，兩部分分別用螺栓進行連接，夾持件可沖壓成形，連接件為板塊結構，加工簡單方便，同時，安裝方便，夾持件直徑可調，互換性高。通過學生自己的案例分析，一方面，可以從學生考慮問題的角度出發，發現其產生問題的根源，從而在教授本課程的過程中避免學生犯類似的錯誤；另一方面，這種方法可以體現教學過程中學生主體性原則、理論聯系實際原則，激發學生的學習主動性和創造性。

圖1　學生零件設計圖

2.4 應用現代教育技術

機械制造技術基礎是一門綜合性很強的專業基礎課，利用傳統的教學手段“黑板+粉筆”，很難清楚地講授其中的重點和難點。隨著現代教育技術的發展，計算機模擬仿真技術、多媒體技術、虛擬現實仿真技術、網絡技術等為課堂教學提供了便利。教學中，利用ANSYS模擬焊接、切削等過程，通過動畫講解焊接和切削過程，給學生留下深刻印象；利用Flash，3D MAX動畫展示零件加工及工藝過程，激發學生學習興趣；利用多媒體技術，較少的文字配以直觀的視頻及動畫，利于教師講解和學生理解；采用虛擬漫游技術，結合工廠實際，通過建立花草樹木、廠房、設備等場景模擬工廠生產情況，可以使學生不進工廠進行參觀，了解工廠布置、生產運行情況等。例如，通過采用虛擬漫游技術建立虛擬工廠，學生在課堂上參觀模擬的工廠時有身臨其境的感覺，對不明之處，可以隨時停下來，進行詳細講解，便于學生學習。此外，還可以激發學生學習虛擬技術的興趣，通過學習做出各種場景。實踐證明，通過采用現代教育技術，能把抽象的內容形象化，具體化，促進學生對重點難點的理解，改善教學效果。同時也激發學生學習計算機模擬仿真技術、多媒體技術、虛擬現實仿真技術、網絡技術等的興趣。現代教育技術在教學中的應用可以充分展示通過直觀感知傳遞教學內容的方法。

3　結束語

以上介紹了筆者在機械制造技術基礎課程教學中已采用和擬采用的教學方法。針對不同的教學內容、教學條件和學生的實際情況等選用適當的教學方法。本課程實踐性很強，要做好教學工作，首先應做好金工實習、生產實習、綜合實驗和課程設計等教學環節，通過生產實踐加強學生感性認識，同時建立創設問題情境，培養學生發現問題的能力；將復雜難懂的理論知識簡化表達，引起學生興趣，激發其學習動機；通過理論聯系工程實際，培養學生自己分析問題和解決問題的能力；針對重點和難點采用適當的現代教育技術，降低學習難度，激發學生學習積極性。對于具體的教學內容，采用不同的教學方法，以提高該課程的教學質量，培養“厚基礎、寬專業、強能力、高素質”的工程應用人才。

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The Exploration and Practice of the Course Teaching for Mechanical Manufacturing Technology Fundamentals

Zhang Shanwen, Zhang Yanjun
Yangzhou University, Yangzhou, 225000, China

Abstract:According to the course characteristics of "mechanical manufacturing technology fundamentals" and the problems existing in the teaching, combined with the basic theory and method of higher education, the teaching methods of this course are discussed. These methods include creating problem situation based on the actual production, simplifying the knowledge expression, application of engineering cases and modern education technology, etc. These methods can improve the students’ learning enthusiasm and the teaching quality.

Key words:mechanical manufacturing technology fundamentals; course teaching; the teaching method

作者簡介：張善文，博士，講師。張燕軍，博士，講師。基金項目：江蘇省自然科學基金項目(編號：BK20150455)。

收稿日期：2015-07-22