《機械制造技術》教學方法探討

郝興安 楊鍵 尹濤

摘 ? 要：機械制造技術是現代機械制造專業高級專門技術人才和管理人才必修的專業核心課程之一，具有很強的實踐性，是強化學生創新精神和綜合應用能力的重要途徑，課程特點是知識結構復雜、抽象。為此，通過采取改進教學方法和更新教學內容等措施，提高課程教學效果。

關鍵詞：機械制造技術 ?啟發式教學 ?理實一體式教學 ?學生競賽

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（b）-0220-02

機械制造技術是現代機械制造專業高級專門技術人才和管理人才必修的專業核心課程之一，課程綜合了金屬切削原理與刀具設計、金屬切削加工機床等方面的知識，具有很強的實踐性，是強化學生創新精神和綜合應用能力的重要途徑。

通過本課程的學習，使學生掌握有關機械制造技術的基本理論、基礎知識、基本技能和方法;拓寬機械制造技術知識空間，吸收先進制造技術知識;能夠正確認識機械制造技術與社會、環境和可持續發展的關系;初步具有分析和解決機械制造實際問題的基本能力。

本課程知識包含金屬切削原理與刀具、金屬切削機床、以及機床夾具設計等內容，知識結構復雜、抽象。傳統的課堂講授教學模式，學生難以掌握課程的關鍵知識點，影響教學效果。為此，在機械制造技術基礎課程教學中對教學方法進行了改革。

1 ?啟發式教學方法

啟發式教學，就是根據教學目的、內容、學生的知識水平和知識規律，運用各種教學手段，采用啟發誘導辦法傳授知識、培養能力，使學生積極主動地學習，以促進身心發展。

如分析CA6140車床的雙向多片式摩擦離合器及制動器工作原理時，以往采用課堂教授法，教師針對掛圖講解，然后播放動畫，學生在課堂上理解了，但記憶不深刻，不久就忘了。

改用啟發式教學方法后，在講原理前讓學生先自學，然后提出問題如：（1）把該車床主軸正反轉手柄放在中間位置（停），主軸總停不下來的原因;（2）主軸要轉一段時間才能停下來的原因。由學生分組討論研究，各組同學派出代表闡述本組分析結論，各組對不同意見進行辯論;最后，由教師根據摩擦離合器及制動器工作原理對同學提出的結論逐條分析，采用排除法找到最終的正確結論。通過這種方式，可以使分析正確的同學獲得成就感，提高了學習興趣;也可使答錯的同學知道錯誤的原因;達到培養學生分析和解決問題能力的目的。

在應用啟發式教學方法初期會面臨師生互動過程中，學生不愿意主動發言的問題。為此，建立激勵機制，提高學生主動發言在平時課堂討論成績所占比例的權重;對于發言同學的結論教師不立即進行點評，而是把結論記錄下來，對每位發言同學都進行表揚;待所有論點及論據都表述完后，教師帶領同學一起進行分析，得到正確答案。通過這種方式，可以促進學生課堂討論的積極性，活躍課堂氣氛。

對于工科大學生來講，團隊協作精神尤為重要，通過應用啟發式教學方法也可以培養學生的協作精神。在課堂討論時，各討論小組同學共同討論，相互協作進行問題分析;討論成績評定由小組內自評、小組間互評和教師評價三部分，充分調動每位同學的積極性，鍛煉學生的團隊合作能力。

2 ?啟發式和理實一體教學模式融合

理實一體化教學法在整個教學環節中，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現，通過設定教學任務和教學目標，讓師生雙方邊教、邊學、邊做，充分調動和激發學生學習興趣，提高教學質量。

例如在講解CA6140型車床的主軸箱結構時，以往教師在課堂上應用掛圖針對主軸箱結構特征進行分析時，教師講的內容復雜，顯得空洞，學生沒興趣。把這部理論課教學內容放到機床結構剖析實驗課講授，學生到實驗室面對機床實體，有真實感。講解主軸箱結構時，先采用任務法，讓學生結合機床主軸箱結構圖分析討論CA6140型車床軸Ⅰ、軸Ⅱ受熱后可以伸長的方向。然后，由教師結合機床現場講解主軸箱結構特征，同時讓同學觀察軸Ⅰ、軸Ⅱ前后端支承軸承的實際安裝情況，掌握如何在設備中通過調整軸承安裝方式消除熱變形方法。學生在分析過程中，可以提高識圖能力，也復習了機械傳動原理中軸承定位的知識，鍛煉了學生解決復雜機械工程問題所需的專業知識。

3 ?與學生競賽相結合

任務驅動教學法，將知識、方法、能力結合在一起，在做中學、做中教，有利于提高學生的學習興趣和動手實踐能力。

學習機械制造技術課程的學生，要參加大學生工程訓練綜合能力大賽，大賽要求學生設計制造參賽的“S”或“雙8”形賽道無碳小車，小車的制造涉及到軸類、盤類、套類零件和齒輪的加工。以學生競賽為任務導向，建立以學生為主體，教師為輔的教學模式。如：在講解CA6140型車床的螺紋加工傳動原理時，學生主動學習新知識的興趣高，學生不但理解了螺紋傳動原理，還可以根據運動平衡式計算螺紋加工所需機床主軸轉速、進給箱的基本組、倍增組的傳動比。同時，還由教師演示螺紋車刀的磨削和車削外螺紋的操縱方法。學生學會了分析機床運動、傳動和調整的基本方法，能根據工藝要求合理選擇和使用刀具，鍛煉了學生解決復雜機械工程問題所需的技能，培養學生工程實踐能力。

4 ?更新課程教學內容

機械制造技術課程教學內容需要跟蹤新技術、新理念的更新和變化，不斷充實和調整，一些傳統的機械制造工藝和機床正被一些先進的工藝技術和數控機床所替代，需要把最新的先進制造技術融入到課堂教學中來，開闊學生的視野，使學生對先進制造技術和發展趨勢有一定的了解。

4.1 機床的熱性能

機床的零部件通常由鋼或鑄鐵等金屬制成，機床的熱變形是影響加工精度的主要原因之一。機床的發展趨勢是高速、高效和精密，減少和控制機床熱變形是現代精密加工領域的一個重要課題。

機床的熱性能教學內容包括：機床的溫升及溫度分布、機床熱性能的測試方法、機床熱變形的控制措施、機床熱性能的建模和仿真、機床熱誤差的補償技術等知識，學生可以了解先進的機床實驗測試方法，能夠理解機械設備的建模和仿真的應用，鍛煉學生解決復雜機械工程問題所需的技能。

4.2 機床的主軸單元

主軸是機床的核心部件之一，傳統機床主軸的驅動方式是電動機通過皮帶、聯軸器或齒輪變速傳動機構，以不同的傳動比驅動主軸。隨著高速切削加工技術的發展，對機床主軸轉速的要求越來越高，傳統主軸驅動方式已不能滿足高速切削加工機床的要求。

1980年代電主軸的出現 ，從根本上突破了主軸驅動在變速方式、調速范圍和功率-速度特性方面的局限，越來越多地應用于機床上。教學內容包括：電主軸的內部結構、電主軸在機床上應用的發展趨勢、主軸系統的能源供應、電主軸的軸承、電主軸冷卻方式、主軸單元建模和仿真等知識。學生可以了解先進的電主軸結構特點及應用范圍，理解機械設備的建模的方法。

4.3 機床的生態與環保

機床是制造業的基礎，是制造機器的機器。除了制造機床的過程會對環境產生影響外，機床在加工其他產品的生產過程也會對生態產生影響。機床使用過程所產生的生態影響，將直接計入所加工的產品的生態表現當中。

在課程中增加機床全壽命周期對環境影響的分析，機床的能耗分布情況，提高機床的能源利用率方法如：能量回收、機床運動部件的輕量化設計，高效刀具，刀具路徑優化，干切削和微量潤滑技術，切屑處理技術等知識。

培養學生設備全壽命周期和面向環境的設計理念，在設計過程中就應考慮提高資源和能源利用效率，節能減排，保護生產者和使用者的健康，樹立綠色化和可持續發展的觀念。

5 ?結語

通過在“機械制造技術”課程教學過程中實施應用新的教學方法，可以觸發學生學習積極性，由被動學習變為“我要學習”，提高了學生對課程知識點的理解和掌握，培養了學生協作精神能力，鍛煉了學生應用專業知識分析工程問題和工程實踐的能力;也為學習后續的課程打下了基礎。

參考文獻

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