《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(xiàn)代機械制造專業(yè)高級專門技術人才和管理人才必修的專業(yè)核心課程之一，具有很強的實踐性，是強化學生創(chuàng)新精神和綜合應用能力的重要途徑，課程特點是知識結(jié)構(gòu)復雜、抽象。為此，通過采取改進教學方法和更新教學內(nèi)容等措施，提高課程教學效果。

關鍵詞：機械制造技術 ?啟發(fā)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(xiàn)代機械制造專業(yè)高級專門技術人才和管理人才必修的專業(yè)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(chuàng)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(huán)境和可持續(xù)發(fā)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(nèi)容，知識結(jié)構(gòu)復雜、抽象。傳統(tǒng)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(fā)式教學方法

啟發(fā)式教學，就是根據(jù)教學目的、內(nèi)容、學生的知識水平和知識規(guī)律，運用各種教學手段，采用啟發(fā)誘導辦法傳授知識、培養(yǎng)能力，使學生積極主動地學習，以促進身心發(fā)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(fā)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(zhuǎn)手柄放在中間位置（停），主軸總停不下來的原因;（2）主軸要轉(zhuǎn)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(jié)論，各組對不同意見進行辯論;最后，由教師根據(jù)摩擦離合器及制動器工作原理對同學提出的結(jié)論逐條分析，采用排除法找到最終的正確結(jié)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(yǎng)學生分析和解決問題能力的目的。

在應用啟發(fā)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(fā)言的問題。為此，建立激勵機制，提高學生主動發(fā)言在平時課堂討論成績所占比例的權(quán)重;對于發(fā)言同學的結(jié)論教師不立即進行點評，而是把結(jié)論記錄下來，對每位發(fā)言同學都進行表揚;待所有論點及論據(jù)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(xié)作精神尤為重要，通過應用啟發(fā)式教學方法也可以培養(yǎng)學生的協(xié)作精神。在課堂討論時，各討論小組同學共同討論，相互協(xié)作進行問題分析;討論成績評定由小組內(nèi)自評、小組間互評和教師評價三部分，充分調(diào)動每位同學的積極性，鍛煉學生的團隊合作能力。

2 ?啟發(fā)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(huán)節(jié)中，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現(xiàn)，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(diào)動和激發(fā)學生學習興趣，提高教學質(zhì)量。

例如在講解CA6140型車床的主軸箱結(jié)構(gòu)時，以往教師在課堂上應用掛圖針對主軸箱結(jié)構(gòu)特征進行分析時，教師講的內(nèi)容復雜，顯得空洞，學生沒興趣。把這部理論課教學內(nèi)容放到機床結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)時，先采用任務法，讓學生結(jié)合機床主軸箱結(jié)構(gòu)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(jié)合機床現(xiàn)場講解主軸箱結(jié)構(gòu)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(diào)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(yè)知識。

3 ?與學生競賽相結(jié)合

任務驅(qū)動教學法，將知識、方法、能力結(jié)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(jù)運動平衡式計算螺紋加工所需機床主軸轉(zhuǎn)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(diào)整的基本方法，能根據(jù)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(yǎng)學生工程實踐能力。

4 ?更新課程教學內(nèi)容

機械制造技術課程教學內(nèi)容需要跟蹤新技術、新理念的更新和變化，不斷充實和調(diào)整，一些傳統(tǒng)的機械制造工藝和機床正被一些先進的工藝技術和數(shù)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(fā)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(fā)展趨勢是高速、高效和精密，減少和控制機床熱變形是現(xiàn)代精密加工領域的一個重要課題。

機床的熱性能教學內(nèi)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(tǒng)機床主軸的驅(qū)動方式是電動機通過皮帶、聯(lián)軸器或齒輪變速傳動機構(gòu)，以不同的傳動比驅(qū)動主軸。隨著高速切削加工技術的發(fā)展，對機床主軸轉(zhuǎn)速的要求越來越高，傳統(tǒng)主軸驅(qū)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(xiàn) ，從根本上突破了主軸驅(qū)動在變速方式、調(diào)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(nèi)容包括：電主軸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電主軸在機床上應用的發(fā)展趨勢、主軸系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(tài)與環(huán)保

機床是制造業(yè)的基礎，是制造機器的機器。除了制造機床的過程會對環(huán)境產(chǎn)生影響外，機床在加工其他產(chǎn)品的生產(chǎn)過程也會對生態(tài)產(chǎn)生影響。機床使用過程所產(chǎn)生的生態(tài)影響，將直接計入所加工的產(chǎn)品的生態(tài)表現(xiàn)當中。

在課程中增加機床全壽命周期對環(huán)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(yōu)化，干切削和微量潤滑技術，切屑處理技術等知識。

培養(yǎng)學生設備全壽命周期和面向環(huán)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(jié)能減排，保護生產(chǎn)者和使用者的健康，樹立綠色化和可持續(xù)發(fā)展的觀念。

5 ?結(jié)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(fā)學生學習積極性，由被動學習變?yōu)椤拔乙獙W習”，提高了學生對課程知識點的理解和掌握，培養(yǎng)了學生協(xié)作精神能力，鍛煉了學生應用專業(yè)知識分析工程問題和工程實踐的能力;也為學習后續(xù)的課程打下了基礎。

參考文獻

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