机械制造技术基础课程特色教学实践与探讨

2014-02-06高作斌薛进学贾新杰

中国现代教育装备 2014年9期

高作斌薛进学贾新杰

河南科技大学机电工程学院河南洛阳 471000

伴随着我国高校规模的大幅扩张和我国逐渐成为世界制造大国，我国工科高等教育规模不断扩大[1,2]，一些专业的招生数量十分庞大，机械设计制造及其自动化专业是众多高校普遍开设的专业，其招生规模较大。然而，各校在办学历史、办学层次、科研背景、学校地域环境和生源特点等许多方面却存在很大差异。在此背景下，如何结合学校的具体情况，将专业办出特色，是许多高校尤其是地方高校教育教学工作者一直思考和探索的重要课题[3-6]。课程教学是专业教学的重要组成部分，课程的特色教学是特色专业的基础，也是特色专业的重要表现。机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化专业的一门核心专业课，搞好该课程的特色教学，对办好机械设计制造及其自动化特色专业具有重要意义。

1 特色教学总体思路

机械制造技术基础课程特色教学，首先，应以机械设计制造及其自动化专业的培养目标为导向，在该专业总体课程体系结构中，合理确定该课程教学目标和主要教学内容。其次，在课程教学实施中，应注重发挥理论教学和实践教学(包括实验教学)的协同效应，注重现代教育理念和手段的应用，注重发挥学校(学院)的传统教学优势和科研优势以及当地企业和科研单位的环境优势等因素对教学的支持作用，注意学生生源地地域特点和招生层次对学生学习兴趣、学习习惯和学习能力的影响等，在理论教学、实验和实践教学中，从教学方法、教学重点等方面体现特色，达到良好的教学效果。

以笔者所在学校为例，机械设计制造及其自动化专业的培养目标是，培养具备机械设计、制造、机电一体化技术和计算机基础知识与应用能力，面向工业生产第一线从事机械设计、制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的德智体美全面发展、具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才。该专业的主要课程包括高级语言程序设计、理论力学、材料力学、液压与气压传动、电工与电子技术、控制工程基础、机械原理、机械设计、测试技术、机械制造技术基础、高等机构设计、数控技术、微机控制技术、机床电控与PLC、先进制造技术等。机械制造技术基础课程的教学目标是，使学生了解机械加工系统特别是机床和刀具的基本知识，掌握切削原理的基本理论，掌握分析机械加工的精度以及表面质量的方法，掌握机械加工和装配工艺规程的制订方法与步骤，了解先进制造技术与制造系统的基本概念，培养学生的工程素养以及分析、解决实际工程问题的能力和创新能力。课程的主要内容是以机械制造工艺为主线，将机械加工机床、切削原理与刀具以及先进制造技术等知识和理论有机地结合起来，形成低重心、宽结构、重素质、宽面向、强实践的知识体系。考虑到与机械制造装备设计课程在内容上的协调，本课程不包含夹具设计内容，但包含关于夹具在机械加工系统中的作用介绍等内容。在课程教学实施中，将实验和实践教学与理论教学相结合，利用多媒体教学手段生动直观、信息量大的优势，利用学校所在城市机械制造类大型企业多、科研机构多的地域环境优势，利用学校在轴承、齿轮等机械基础件和大型装备方面的科研优势，利用机械设计制造及其自动化专业是学校历史悠久的老牌专业的传统教学优势，针对学生大部分来自河南省县城，且均为一本录取的生源特点，在理论教学、实验和实践教学的各个环节，开展特色教学实践与探索。

2 理论教学

理论教学是整个课程教学的灵魂。我校从教学内容的合理选择和教学实施两方面开展有特色的理论教学。

我们根据机械制造技术内容丰富而学时有限的特点，精心选择教学内容。机械制造技术所依托的机械制造及其自动化学科具有悠久的历史，在现代科学技术快速发展的新形势下又取得了长足的发展，因而，现代机械制造技术是传统机械制造技术融合现代计算机技术、信息技术、新材料技术、环保技术、管理技术等众多技术发展起来的综合技术，其内容非常丰富。此外，由于课程体系的变化和学时的限制，机械制造技术基础课程浓缩了传统的机械制造工艺学、金属切削原理与刀具和机床概论3门课程的内容，而学时只相当于原来的1门课程。在此背景下，如何安排课程理论教学内容和教学重点是需要认真研究和探索的。我们认为，现代机械制造技术是对传统机械制造技术的继承和发展，现代机械制造技术与传统机械制造技术相比，一方面，有一些基本的内容没有变化，另一方面，也有许多内容发生了变化。不变的方面，如机械加工精度和表面质量问题、加工效率问题、加工成本问题等，既是传统机械制造技术面对的主要问题，也是现代机械制造技术所要解决的基本问题；又如，机械加工工艺系统由机床、刀具、夹具和工件构成，这一点在现代机械加工中并没有改变。变化的方面，如现代机械制造对技术宗旨的理解，其侧重点与传统上的理解有所不同，传统机械制造强调提高加工精度和质量，而现代机械制造则强调在保证机械产品制造质量的前提下，尽量降低制造成本并减少制造时间，即以尽量低的成本，用尽量短的时间制造出合格的产品，而这种理念的变化，反映在机械加工工艺规程制定中，会引起工序安排、设备选择以及工时定额等变化；又如，数控技术的发展，使得现代机械加工机床普遍实现了数控化，因此，在机械加工工艺规程的制定中，工序的集中和分散问题以及粗加工与精加工工序划分等问题的处理，与传统非数控加工条件下有很大不同；再如，材料技术的发展使得现代机械加工刀具的切削能力大幅提高，同时，数控技术又使得机床主轴和进给机构的转速大大提高，因此，传统高速加工概念发生了较大改变，难加工材料的概念也改变了。综上所述，理论教学应该是机械制造技术中最基本的内容，包括切削原理、机械加工精度、质量、效率、成本等方面的基本理论以及分析问题的基本方法等，同时，还应包括一些有助于学生了解先进制造技术的基本概念和特点以及建立先进制造技术的理念的内容，此外，由于该课程总体上具有内容庞杂的特点，为使课程内容杂而不乱，那些有助于各部分内容衔接，从而强化课程的系统性和整体性的内容，也是必不可少的。

理论教学实施方面，应重点从多媒体运用、课堂互动、举例选择等方面进行有特色的理论教学[7]。

运用多媒体教学手段提高教学效率和效果。机械制造技术基础课程内容较多，且有大量的图表，运用多媒体教学手段，呈现的图形更加丰富多彩，可使课程信息量大幅增加，使理论教学生动直观，让学生容易理解，接受的信息量也大，可大大提高教学质量和效率。

通过课堂互动使授课更有针对性。课堂互动可使教师及时了解学生学习中遇到的问题，从而使授课更有针对性，同时，互动也可以使学生上课时注意力更加集中，有利于提高教学效果。机械制造技术基础课程中的许多内容看起来并不难理解，但要真正理解得比较深入并能够灵活应用却不容易。互动教学可提高这部分内容的教学质量，因为与这些内容相关的问题学生感觉比较容易回答，与教师互动的积极性比较高，但实际上学生的发言往往不全面、不准确，教师要对学生发言中正确的地方给予表扬，同时引导学生把问题考虑得更全面、更深入，这样的教学方法可以锻炼学生的思维能力，收到良好的教学效果。

精心举例，帮助学生理解重点难点内容。举例有很大的灵活性，也能够体现教学特色，举例是否恰当对学生理解和掌握教学重点、难点也有很大的影响，教师应该精心选择实例。举例不必完全拘泥于教材，应该针对学生特点，并发挥教师科研对教学的支持作用，通过有特色的举例，帮助学生理解重点和难点内容。笔者所在学校的学生对机械制造和机械加工的感性认识比较少，但在理论课讲授之前，学生进行了金工实习和认识实习，在课堂举例时，我们尽量选择生活中常见或实习中见过的机械产品或零件，如生活中常见的自行车、摩托车、汽车，实习中见过的齿轮、轴承、拖拉机、柴油机等产品和零件。此外，我校在齿轮、轴承加工方面科研力量较强，学生毕业后工作中也经常会接触到这些机械基础件。因此，笔者选择齿轮和轴承方面的实例，将内容讲得更细致更深入，学生对此也比较感兴趣，增强了理解问题的深度。

3 实践教学

机械制造技术基础课程是一门实践性很强的课程，实践教学是课程教学的必要组成部分，对达到教学目标具有重要作用，应高度重视。值得注意的是，实践教学要与理论教学协调配合，在理论教学主导下进行，不能将实践教学变成学生感性认识的散乱堆积过程。

我校与该课程相关的实践环节包括实习、实验、课程设计和毕业设计。

实习分3次进行。首先是金工实习，在学校内部实习训练中心进行，具有实习地点稳定、教学人员经验丰富的优点。学生通过实习对金属材料加工的主要工艺方法和工艺过程形成初步感性认识。其次是认识实习。主要是到不同机械制造类企业的生产现场参观，使学生对生产实践中使用的各种机械加工方法以及工艺过程、机床、刀具、夹具、检具甚至输送和贮存工具形成感性认识。该实习在洛阳进行，可以发挥洛阳机械制造实力雄厚、企业众多、机械产品类型代表性强的地域优势。前两次实习都是在课程理论教学之前进行的，可为理论教学打下坚实的感性认识基础，也可提高学生在课堂上的学习兴趣。再次是生产实习。本次实习在理论教学之后进行，是更加深入和全面的实习。学生经过理论课学习之后，带着验证理论观点以及用所学理论去分析问题的愿望和要求，到生产现场实习，可以很好地巩固所学知识和理论，实习地点主要是在东风汽车商用车公司，有时也到洛阳一拖公司等企业进行。

实验共有5个，配合课堂理论教学内容安排在同一学期进行，起到及时巩固课堂知识，加深对理论知识的理解，提高课堂知识应用能力的作用。

课程设计安排在理论教学之后，主要是通过让学生亲自编制给定零件的机械加工工艺规程，提高学生对机械零件几何特征和技术要求的综合分析能力，加深学生对工艺规程编制原则的理解，提升学生对这些原则的综合应用能力，最终达到提高学生编制工艺规程能力的目的。该项任务与夹具设计任务结合在一起构成一个课程设计项目。

毕业设计是一项综合实践项目，对机械设计制造及其自动化专业的许多学生来说，毕业设计题目涉及的训练内容，与机械制造技术基础课程的内容关系密切，实际上起到了该课程实践环节的教学作用。毕业设计指导教师一般结合毕业设计任务，要求学生认真复习课程有关内容，将有关理论和方法用于分析和解决毕业设计中的问题，起到了对这门课程又一个综合性更强的实践教学环节的良好作用。