任務驅動的銑削實訓探索實踐

袁 平

（南通大學工程訓練中心 江蘇南通 226019）

隨著社會分工越來越細，工業生產中工種的多樣性以及工種本身的專一性越來越強，加之本科生課程越來越多，課程學時也越來越被壓縮[1]，機械專業類原來8周48天的金工實習課程被壓縮成4周20天的工程訓練，訓練目的也有原來的增強學生的動手能力為主，演變為培養大學生的工程意識和工程素質為主，導致目前高校畢業生的實踐能力普遍欠缺。工程訓練作為各工科院校公共通識基礎課程，在學生實踐能力和工程素質的培養中，更加具有不可或缺的地位。

一、工程訓練現狀

目前，國內各高校的工程訓練課程的教學模式一般有兩種。一種是模塊化單工種技能訓練模式，主要是以傳統的榔頭加工為主，輔以現代制造訓練。其教學形式一般以老師示范教學為主，學生模仿操作。該模式較好地訓練了學生的單工種技能，提高了學生的勞動觀念，但這種“填鴨式”教學模式，多年下來一成不變，學生學習興趣不大[2]，使教學效果受到了一定程度限制。另一種模式是以比賽項目或企業設計項目為主，知識點跨工種跨學科交叉融合，具有較強的實用性與實時性。這種跨工種、跨學科的工程訓練模式確實提高了學生在工程訓練中的綜合能力和工程素養，學生興趣濃厚，但課程內容繁雜、工藝簡單、理論不系統等問題比較突出[1]。且由于參加工程訓練的都是大一大二的低年級學生，很多學生甚至沒有學過機械專業基礎知識[2]，在設計和加工過程中仍然依賴于指導教師的手把手指導。這對實訓指導教師提出了極高的要求，對教學運行管理、教學材料保障以及教學安全都提出了挑戰。這種項目化教學更加適合于高年級學生的綜合性訓練課程。

為了更好地培養低年級木科生對工業基礎認知和素養的提升，我們結合以上兩種教學模式的優點，以單一工種為研究對象，探索以任務驅動的單工種工程訓練教學模式。銑削加工因其加工效率高、加工范圍廣等特點，在機電產品制造中占有重要的地位，既能發揮單工種技能訓練特點，又能發揮知識綜合應用優勢。我們以任務驅動的銑削加工為例進行實訓教學改革的實踐探索。

二、課改思路

任務驅動的銑削實訓教學改革的目標是通過讓學生在完成具體的銑削加工任務過程中，完成銑削知識的學習和技能的鍛煉，即實訓指導老師將銑削知識寓于任務中，學生在完成任務的過程中自主學習，達到“學中做，做中學”的目標。在活動中，以學生為主體，教師只是學習活動的組織者和引導者。

因此，任務的設計是改革能否成功的關鍵[3]。在任務設計時，必須與本工種的知識點和能力點切合，同時又有助于學生各項能力的培養。

銑削實訓的基本知識是：（1）熟悉銑削加工特點及應用范圍；（2）了解銑床的種類、主要組成部分及其作用；（3）熟悉銑床的運動、操作方法及安全操作規程；（4）熟悉常用銑刀的種類、選用和安裝；（5）了解常用工件裝夾方法、適用場合、分度頭結構和分度方法；（6）掌握平面、溝槽、分度零件的加工方法及螺旋槽的銑削方法；（7）掌握插床的加工特點及其應用。

銑削實訓基本技能是：（1）能獨立開動銑床；（2）能獨立銑平面、鍵槽、螺旋槽；（3）能進行簡單分度及加工分度零件；（4）能獨立操作插床。

為此，我們設計了汽車差動裝置中的大螺旋錐齒輪及其傳動結構作為實訓任務，涵蓋了平面、螺旋槽、鍵槽、分度、成形面等銑削加工范圍，使用了立銑、臥銑、工具銑、插床及分度頭、立銑頭、圓盤工作臺、刀桿、掛架等附件（圖1）。

圖1 汽車差動裝置

三、課改規劃

1.課程目標

通過本課程的學習與訓練，學生能夠對簡單的銑削零件進行分析，根據零件圖及其技術要求編制出合理的銑削加工方案，并能操作銑床加工出合格的零件。

2.課程內容

通過三個真實零件的操作加工，完成銑削基本知識點和銑削基本操作技能的訓練。（1）通過平鍵的加工掌握平面與垂直面加工的知識與技能；（2）通過內外鍵槽的加工掌握封閉和半封閉槽型加工的知識與技能；（3）通過螺旋錐齒輪的加工掌握螺旋槽、成形面及分度加工的知識與技能。

3.教學方法

根據學生需要掌握的各種銑床操作與加工方法，我們首先制作成教學視頻，并將這些資料上傳到中國大學慕課上，學生可以根據自己的時間登錄學習。同時，學生也可以通過手機、平板電腦等電子設備，自己查找汽車差速裝置的工作原理及具體結構等資料，主動學習了解，既方便，又靈活。再結合課堂上指導教師的設問，使學生在設問和釋問的過程中有效地激發興趣，提高學習的主動性和積極性。

4.組織形式

以小團隊完成加工任務的形式組織教學，所有的任務都進行明確的分工，落實到每個學生身上，做到職責明確，增強學生的責任意識，整體提升學生的課堂參與度。

四、教學實施

1.任務分工

將6-10名學生，按照加工任務的難易程度及工作量的大小，分為4個小組，每個小組的每個成員都有自己明確的任務，具體分工見表1所示。

表1 任務分工表

2.教學安排（表2所示）

表2 課程時間與內容安排表

3.學生操作

在加工過程中，指導老師一邊巡視，一邊與學生交流加工關鍵，如鍵槽加工中對中的方法與尺寸精度的保證方法，平鍵加工中垂直度的保證與尺寸精度的保證，螺旋錐齒輪加工時刀具選擇、掛輪計算與精度的保證，讓學生知其然，亦知其所以然，從而達到最優的教學效果。學生螺旋錐齒輪加工圖紙及加工過程分別如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖2 螺旋錐齒輪零件圖

圖3 螺旋錐齒輪掛輪圖

圖5 螺旋錐齒輪測量圖

五、實訓成績評定

根據學生在實訓過程中的表現，從知識、能力和素質三個方面進行打分。知識主要考察學生的基本工藝知識、基本工藝方法等工程基本知識的掌握情況，如使用的主要設備、工量夾具的主要結構及工作原理等。能力主要考查學生機床操作能力、工藝能力和任務完成等情況。素質主要考查學生安全規范、勞動態度及交流合作等表現。

結語

在以具體的工作任務為導向、以學生為中心的課程教學過程中，能明顯感覺到同學們的學習熱情高漲，學習主動性、能動性大大增強，與老師和同學間的溝通交流明顯增多，語言表達能力和溝通協調的能力得到鍛煉，與模塊化教學及項目化教學相比，實現教學目標由簡單的知識傳授向能力培養的轉變，達到更好的教學效果。