浅谈提高金属切削原理及刀具教学效果的方法

朱　林　朱　梅　尹成龙　孔晓玲

摘 要:《金属切削原理及刀具》是一门研究金属切削过程基本规律、刀具工作原理、使用原则和进行刀具设计的课程。其主要特点在于，涉及的知识点较多，理论知识过于抽象，因而学生普遍反应较为难学。笔者结合自己多年实际的教学体会，认为搞好《金属切削原理及刀具》的教学，必须抓住两个关键环节：重视课堂教学效果，加强学生工程创新素质的培养；搞好实践教学环节，提高学生实际解决问题的能力。

关键词:课堂教学 工程创新 素质实践 教学能力培养

《金属切削原理及刀具》是机械类各专业的一门专业核心课，它主要研究金属切削过程基本规律、刀具工作原理、使用原则和设计方法。学生学习该课程的主要目的是，通过理解金属切削原理、刀具加工过程，获取必要的机械加工知识，以便在设计各类机械产品时，能充分考虑产品加工的难易程度和可行性。

但由于该课程涉及的知识点较多（如画法几何、机械制图、机械工程材料、金属工艺学、理论力学、材料力学以及机械原理等），理论知识过于抽象，再加上在实际课堂教学过程中缺少必要的实物，学生普遍感到：课程难懂，搞不清讲什么；拿到具体实物，分不清究竟是什么类型的刀具，有哪些作用！为此，本文结合自己多年的实际教学经验，从课堂和实践两方面谈谈搞好该课程教学的关键环节。

一、重视课堂教学效果，加强学生工程创新素质的培养

课堂教学作为教育活动的主要手段，是对学生实施知识教育的重要环节，其效果的好坏是教师教学方法和教学技巧是否得当的重要指标。《金属切削原理及刀具》课程内容丰富，知识点多，知识面广，实践性强，对金属切削刀具从理论上加以分析、论证、归纳、升华和技术指导，具有很强的系统性和专业性。针对这些特点，笔者认为要想提高课堂效率，加强学生的工程创新素质培养，需要教师在授课过程中，积极地想办法，出新招，创造新的教学模式和手段，使得学生在拥有良好心理安全的氛围中、多维互动的教学形式下，学习知识，使知识不仅能被“继承”，而且还能得到“再生”，具体做法如下：

1.调整、拓宽教材知识体系

目前国内大多数高校实行了学分制，在专业课课时相对减少，课程内容不删减的情况下，如何上好专业课，让学生在有限的时间内，掌握课程的核心内容，培养必要的专业实践能力是目前每位高校教师都必须面临和思考的问题。因此从培养高等工程技术人才的需要出发，重新审视《金属切削原理及刀具》的知识结构，对教材各部分内容的多少、顺序安排、作用与地位、衔接和影响等进行研究非常必要。经过整合，我们将该课程的知识体系分成两大板块：金属切削原理和标准、专用刀具的工作原理、结构特点及选用原则。在内容安排上，删减了金属切削原理基本理论中较难理解的或机理尚不十分明确的部分，突出了基本概念及其应用的内容，要求学生重点掌握刀削材料的种类、特点及用途；切削过程的基本规律，并能运用这些规律分析和解决切削加工中的有关技术问题。

此外，随着科学技术的发展，金属切削加工领域出现了许多新的切削理论和应用，为了让学生了解、学习、跟踪本专业新技术的研究、发展方向，教学内容应该更新，要能体现时代发展的气息，及时补充学科发展和应用的最新知识，只有这样才能贯彻"教育面向未来，面向世界，面向现代化"的教育教学改革精神，激发学生的学习主动性与求知欲，这是课程建设与改革的需要。我们的具体方法是，根据自己的科研方向、研究课题，实时、适度地向学生介绍一些新的金属切削理念、设备和应用，例如，向学生介绍了目前可用于机械零部件加工的激光束加工法、金属丝放电磨削加工法、聚焦离子束加工法以及用于微涡轮发动机结构制作的蚀刻加工方法等。

2.采用多样化的教学方法

加强创新精神和创造能力的培养是高等院校教学方法的改革核心，其中心内容是改革"灌输式"和过分偏重讲授的教学方法，实施启发式、研究式的教学方法；强调学生在教学活动中的主体地位，充分调动学生的积极性、主动性和创造性。其目的是加强学生的自学能力、分析问题和解决问题能力、创新思维和创新能力的培养；使学生个性和才能得以全面发展。教学有法，但无定法，不断探索有利于提高教学效果与质量的教学方法，是教学建设的重要内容。笔者就自己的探索与实践总结如下几点：

（1）理论联系实际，提高思维密度，采用多设问、互动式教学方式，以激发兴趣。

《金属切削原理及刀具》理论服务于实际操作、解决实际加工过程中的种种切削加工问题和各种刀具的使用问题。通常学生在学习这门课时，他们已经完成了金工实习，所以在脑海中对切削加工还留有一定的印象。这时我们专业课老师可以将学生在生产实习过程中经常遇到的问题、现象、困惑在课堂上提出来，让学生认真思考、讨论，给出答案，由此激发学生的兴趣和好奇心，进而培养学生独立思考、严谨求证、合理分析和判断的能力。如“在金工实习过程中，高速钢刀具在切削区温度超过600℃时，容易出现“烧刃”，什么是“烧刃”，包含哪些磨损，发生的机理是什么？如何减少、杜绝这种状况？”（如图1所示）

学生经过思考、讨论，综合运用所学过的知识，从刀具材料、刀具角度、切削用量以及切削液的选择等角度综合分析，最终解决了疑难。实践表明，通过创设不同的问题，使学生在独立思考、激烈讨论的基础上，能对所学过知识的进一步思维加工解决问题，从而增强了他们的学习兴趣，提高了他们的创新思维和能力。

（2）综合使用各种辅助教学手段，以提高教学效果

《金属切削原理及刀具》是研究金属切削过程基本规律、刀具工作原理、使用原则以及进行刀具设计的一门课程。它是机械类各专业一门重要的专业课，是画法几何、机械制图、机械工程材料、金属工艺学、理论力学、材料力学以及机械原理、机械设计等课程知识的集成，对学生综合运用所学理论知识解决实际问题能力的培养有着重要的作用。

由于本课程理论知识过于抽象，再加上在实际课堂教学过程中缺少具体实物，学生普遍感到：课程难懂，搞不清讲什么；拿到具体实物，分不清究竟是什么类型的刀具，有哪些作用！以往有的教师采用挂图的方式进行教学，虽然起了一定的作用，但由于是“纸上谈兵”，所以，教学效果还是不甚理想。例如，在讲授刀具切削部分的几何角度时（如图2所示），由于需要一定的空间想象力，所涉及的角度多而烦，再加上相关教材在该部分的论述既未分清主次，亦未阐明道理，更未能深入解释这些角度之间的有机联系，故较难懂，很难于深入学习，是学生学习最头疼的地方。

因此，在整个教学实施的过程中，合理穿插运用各种教学手段对学生掌握、理解课程内容十分必要。针对上述内容，我们使用木材或纸盒按比例制作放大的模型，对照模型逐个概念讲解，再配合使用电化教学和多媒体教学等现代化教学手段，将刀具相关角度的形成过程形象地表现出来，使枯燥的理论知识变得生动、有趣，给学生营造了一个虚拟的金属切削加工环境，学生坐在课堂上，就能感受到工厂生产加工的实际过程；改变了过去那种空谈理论的弊端，有效地弥补了课堂教学的不足，教学内容直观、形象，加深学生对课程理论知识的理解，学生很快掌握了该部分的内容，教学效果明显提高。

二、重视实践教学环节，加强学生创新实践能力的培养

《金属切削原理及刀具》是一门与实际联系很强的课程，在学分制实行以后，要想学生在短短的28学时真正理解、消化核心知识很难，也不太可能。为了切实使学生在学完本课程后，能够获得综合运用所学知识进行机械结构分析、设计的能力，我们集中安排了为期两周的金工实习。学生通过金工实习，一方面为后续课程的学习打下良好的基础，另一方面，了解常用的加工机械、掌握基本加工工艺，巩固常用机械基本加工理论，了解先进加工工艺，以拓展、增强他们的优化思维和创新思维，培养他们敢于突破、善于创新的能力。

根据目前学分制体系的特点、我们农业院校专业结构调整的现状以及传统金工实习模式与目前制造业发展趋势的不协调性，我们对我校现行的金工实习模式进行了研究与改革，具体做法如下：

1.调整金工实习的时间，保证金工实习的质量

为保质保量地完成学生金工实习任务，对金工实习的时间有必要进行调整。我们研究拟定了两种较为实用的模式：一是利用暑假期间进行金工实习，二是分散实习，利用星期天等课余时间进行金工实习。我们学校综合了各种情况采用了第一种做法，利用暑假分三次安排了三组实习，主要完成车、铣、刨、焊、铸造及钳工的常规操作，这样既缓解了对实习工厂的压力，也解决了实习时间的问题，同时对学生来说，学习压力分散了，学习过程轻松了很多。

2.增加金工实习内容，开拓学生眼界

随着金属切削加工技术的发展，目前机械加工领域出现了一些较为先进的生产加工技术，比如，超声波加工技术、超精密加工技术等。为了拓宽学生的专业视野，加强学生专业素质的培养，根据学校的具体实际，我们对原先的实习内容作了相应的调整，主要是针对本学科的发展，增加了一些较新的实习内容。具体做法是，把增加学生的感性认识放在首位，通过实习指导老师的引导以及学生的听、看、动、写、说来完成。其中，听：实习指导教师的讲解；看：看实物、加工演示及录像片；动：自己动手、实际操作；写：写实习报告、心得体会等；说：说出实习中的问题和建议、启发创新思维。

3.多种实习手段并用，强化金工实习效果

通过多年的金工实习，我们发现，在校办工厂进行金工实习存在着很大的局限性，比如，校办工厂的设备有限；生产的品种单一，工艺简单且分散；缺少先进的工艺、技术和适宜的企业文化氛围等，因而学生仅仅通过校内工厂的金工实习，很难建立起加工工艺的概念和印象，为了弥补校办工厂金工实习的不足，我们采用了多种实习手段并用的方法，来强化金工实习的效果，具体做法有：

（1）到大型企业参观学习。根据学校配套经费的实际情况，我们就近选择了一些生产能力较强、技术水平较高的企业，如合肥江淮汽车股份有限公司、安徽合力叉车集团等，把学生带到这些企业参观学习，看一看企业的生产设备，生产工艺、先进技术，实地体会一下浓厚的企业文化氛围，开拓了学生的眼界，加强了学生对企业文化的认识。

（2）举行大型金工实习多媒体讲座。由于实地金工实习很难完全反应金属切削技术的发展趋势，我们在原先金工实习录相的基础上，以讲座形式向学生介绍了一些世界上较为先进的生产加工技术与工艺，以加强学生的专业素养，启发学生的创新性思维。讲座主要包括以下三个方面：一是以热加工工艺为主的讲座，主要介绍热成型的方法及形式、先进的工艺与技术，例如消失模铸造、真空铸造技术等；二是以传统的机械加工制造技术为主的讲座，把某些加工原理以多媒体的形式讲解，更直观、易理解；三是以先进的机械制造技术为主的讲座，把先进的工艺、先进的技术以形象的教学形式，介绍给学生。当然，讲座的内容我们可以及时进行调整、改进和增加，以补充金工实习的不足。

三、结束语

这几年,笔者始终坚持“重视课堂教学效果，加强学生工程创新素质的培养；搞好实践教学环节，提高学生实际解决问题的能力。”为指导思想，注重理论联系实际环节，加强学生分析、解决实际问题能力的培养，发现学生学习本课程的兴趣增加了，对相关理论知识的理解加深了，运用理论解决实际问题的能力提高了，因而受到广大师生的好评，取得了较好的教学效果。

参考文献：

［1］张维纪.金属切削原理及刀具［M］.浙江大学出版社，2005.

［2］周发增.普通教学法［M］.北京师范学院出版社，1994.

［3］李少珍.试谈刀具切削部分几何角度实验教学方法的改革［J］.广州大学学报，2002（5）：99～100.

［4］皮连生.学与教的心理学［M］.上海：华东师范大学出版社，1997.