機(jī)械制造工藝學(xué)互動(dòng)情境式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)研究

涂俊翔 林有希

摘要：實(shí)踐性教學(xué)是機(jī)械制造工藝學(xué)課程教學(xué)中不可或缺且亟需增強(qiáng)的一個(gè)環(huán)節(jié)。文章闡釋了一種新的互動(dòng)情境式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺及其構(gòu)建方法。情境式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺能一步一步地引導(dǎo)和幫助學(xué)生與實(shí)驗(yàn)課程的動(dòng)畫，視頻和音頻內(nèi)容進(jìn)行互動(dòng)，極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。該平臺已在機(jī)械制造工藝學(xué)課程教學(xué)中應(yīng)用并取得良好效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造工藝學(xué)；實(shí)踐性教學(xué)；情境式實(shí)驗(yàn)平臺；學(xué)習(xí)興趣

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）13-0115-02

《機(jī)械制造工藝學(xué)》是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門核心基礎(chǔ)課程，課程的實(shí)踐性強(qiáng)，有許多內(nèi)容如零件工藝性分析、工藝方案制訂和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)等，如果只依靠語言文字、靜止實(shí)例及平面圖進(jìn)行課程教學(xué)，內(nèi)容顯得抽象，缺乏真實(shí)感，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺到難度不小[1]。利用生產(chǎn)實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作可部分地解決上述問題[2]，但由于企業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)間有限，使得學(xué)生獲取實(shí)踐認(rèn)知的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。

一種稱之為互動(dòng)情境式教學(xué)方法[3]能有利于使學(xué)生在交互環(huán)境中掌握機(jī)械制造工藝的實(shí)踐性知識。這種教學(xué)平臺提供了教和學(xué)互動(dòng)式環(huán)境，不僅提高學(xué)生的興趣，而且更有利于培養(yǎng)學(xué)生對工藝知識的實(shí)際運(yùn)用。

一、互動(dòng)情境式教學(xué)特點(diǎn)

目前《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程教學(xué)以課堂講授為主，課程中一些內(nèi)容如各種工藝的加工特點(diǎn)與效果、機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)等難于通過課件形象化地表現(xiàn)出來，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)[4]。在傳統(tǒng)的《機(jī)械制造工藝學(xué)》教學(xué)過程中有兩個(gè)問題迫切需要解決：（1）理論課與實(shí)驗(yàn)課銜接不夠緊密，內(nèi)容上存在斷層。（2）在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生與老師實(shí)時(shí)交互的機(jī)會(huì)有限，這些問題使得學(xué)生實(shí)驗(yàn)效率不高，影響做實(shí)驗(yàn)的興趣和主動(dòng)性。

互動(dòng)情境式教學(xué)區(qū)別于以往教學(xué)方法的一個(gè)基本特征是其基于互動(dòng)的教學(xué)平臺，引導(dǎo)學(xué)生對工藝加工知識和夾具設(shè)計(jì)知識進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)知識的過程由被動(dòng)接受的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索的方式。

二、情境式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

（一）教學(xué)平臺子課程

該平臺包括六個(gè)實(shí)踐子課程，對應(yīng)著《機(jī)械制造工藝學(xué)》的六個(gè)關(guān)鍵知識點(diǎn)和難點(diǎn)。各實(shí)踐子課程名稱及其培養(yǎng)目標(biāo)如下：

●工件定位設(shè)計(jì)子課程，讓學(xué)生掌握各種零件如盤狀、軸類和箱體類零件自由度限制的分析方法。

●零件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握針對不同生產(chǎn)條件下，各種切削加工及裝配的工藝合理性分析方法。

●定位基準(zhǔn)選擇訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握選擇粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)的分析方法。

●典型零件加工工藝設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握典型零件熱處理、加工工藝過程和檢驗(yàn)方法。

●機(jī)器裝配工藝過程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握裝配工藝規(guī)程制定的原則、內(nèi)容和步驟。

●典型機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握夾具中定位元件及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，不同機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

教學(xué)平臺的開始界面見圖1。每個(gè)學(xué)生都可以根據(jù)自己的需要自由選擇學(xué)習(xí)單元，平臺設(shè)置了宜人化的導(dǎo)航界面，能使學(xué)生快速熟悉環(huán)境，并方便與教學(xué)平臺友好互動(dòng)。

（二）教學(xué)平臺模塊

每一個(gè)實(shí)踐課程包括開始模塊、注釋模塊、實(shí)例模塊、多媒體庫、向?qū)K、評估模塊和幫助模塊等基本模塊，每個(gè)模塊都有獨(dú)立的界面。這些模塊包含的主要內(nèi)容如下所述。（1）開始模塊。詳細(xì)說明該課程所涉范圍，需要的機(jī)床設(shè)備、工裝夾具和輔具等，清晰地闡述實(shí)踐課程目標(biāo)和相關(guān)資源。（2）注釋模塊。對完成實(shí)踐課程所必須的一些相關(guān)概念和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行闡釋和舉例說明。（3）實(shí)例模塊。提供多個(gè)典型實(shí)例的解決方案。這些實(shí)例通過動(dòng)畫展示，并伴有操作向?qū)Щ蚋鱾€(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的提示。（4）多媒體庫。錄制的多媒體存儲在專門設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫中，用于實(shí)例模塊。這些多媒體是真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場景的再現(xiàn)。（5）向?qū)K。這是教學(xué)平臺與學(xué)生的互動(dòng)模塊，通過動(dòng)畫和相關(guān)提示，學(xué)生分步驟地完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。（6）評估模塊。對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評估。通過給出一些典型習(xí)題來測試實(shí)踐課程中各關(guān)鍵要點(diǎn)是否已經(jīng)被學(xué)生掌握。（7）幫助模塊。類似于各種應(yīng)用程序的幫助菜單，對平臺的各種操作給出幫助。

三、教學(xué)效果

為評估互動(dòng)情境式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的效果，我們組織了三個(gè)班級的學(xué)生在該教學(xué)平臺上展開機(jī)械制造工藝學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，每一個(gè)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)先由老師簡要介紹該課程的內(nèi)容及相關(guān)重點(diǎn)。然后，學(xué)生上機(jī)進(jìn)入互動(dòng)教學(xué)平臺。后面的考試結(jié)果顯示，三個(gè)班級的平均成績比上屆各班級分別提高8分、6分和9分（成績按百分制計(jì)算）。可見，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法相比，互動(dòng)情境式實(shí)驗(yàn)教學(xué)獲得了更好的效果。

四、結(jié)論

《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程包括加工工藝制訂和工裝夾具設(shè)計(jì)等內(nèi)容，這些內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐密切相關(guān)。互動(dòng)情境式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺可以彌補(bǔ)以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，不僅可以加深對該課程知識的理解，且能激發(fā)學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性。

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