特种加工课堂教学改革研究

刘海华，尹青

摘要：针对本科生学习《特种加工技术》的特点，笔者主张在课堂教学中充分引入比较教学法，采用多媒体教学，引导式教学，强调学生创新设计能力等教学方法，突出了学生学习的主体地位，教师为引导的学习模式，取得了较好的教学效果。

关键字：特种加工课堂；教学改革；比较式教学法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）02-0045-02

一、概述

特种加工技术就是借助电能、热能、声能、光能、化学能以及特殊机械能等多种能量或其复合施加在工件的被加工部位上实现材料切除的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法。特种加工是制造技术的重要组成部分。近年来，随着精密制造和微细制造领域的快速发展，特种加工技术的重要性日益突出。鉴于特种加工技术的重要性，在本科生中开设了《特种加工技术》课程。

根据多年从事教学的经验，笔者认识到要使特种加工这门课程达到最佳教学效果，并不是一件容易的事，受到各种因素的制约，首先学生对特种加工技术知之甚少，如果只是按照课本讲解，学生往往印象不深；其次，此门课程涉及电火花加工、线切割加工、电化学加工、激光加工、超声加工、电子束和离子束加工、快速成型加工等多种加工方法，如何在有限的课时内让学生掌握这些内容，在讲授时就要有些取舍；最后，学生在此门课程中究竟学到了什么，感兴趣的是什么，都要有所考虑。鉴于此，文章提出了一些教学改革的方法，以达到教学目标。

二、教学模式改革

1.采用比较式教学法。因为本课程中涉及多种加工方法，且学生在之前的实习或实训中接触较少，所以让学生明白各种加工方法的特点至关重要。在课堂讲解中，笔者引入了比较式教学方法，突出讲解此种方法和其他加工方法的不同。例如：在超声加工的课程中，首先提出“前面的电火花加工、线切割加工和电解加工都是针对导电的材料，那么对于半导体和非导体材料该如何加工”的问题，在引出超声加工的同时，学生们也明白了前者与后者在加工对象上的不同。在讲解完“快速成形”加工后，提出“请同学们将快速成形加工与前面讲到的电火花加工、激光加工、电解加工等进行比较，总结出其明显的不同点”这个问题，同学们思考后回答出“快速成形加工是将加工材料堆积成形，而其他加工方法都是在毛坯的基础上去除材料加工”，更有同学提出“快速成形加工是不是最近非常热门的3D打印技术”这样的问题，从而可以看出同学们在熟悉课堂内容的同时还在关注相关技术的最新动态，这就较好地完成了从“要我学习”到“我要学习”的过程的转变。通过比较式教学方法，学生的自我思考意识不断加强，各种加工方法的特点基本掌握，较好地达到了教学效果。

2.甄选多媒体资料，激发学习兴趣。由于特种加工方法离学生的学习生活较远，学校的现有设备仅有电火花加工机床和线切割加工机床，所以如何全面地掌握其他加工方法也是个难题。为了使同学们更直观地了解特种加工的方法和特点，需要尽可能地利用网上资源添加加工视频、机床图片等多媒体资料，力求拉近学生和加工制造之间的距离。在选择多媒体资料时，也并非越多越好，本着“贴近生活，激发兴趣”的宗旨进行选取。例如在讲到快速成形加工时，选择了采用LOM技术制作的神五返回舱的坐垫；在激光加工中，引入了采用激光三维切割技术制造的铝合金材料的奥运火炬模型，能很好地激发同学们学习的兴趣。

3.引导式教学，变被动学习为主动思考。在讲授完核心内容后，需要让同学们掌握这些知识，主要采用课堂作业和课后调研相结合的方式，让每一位同学都能参与进来。课堂作业主要针对本次课堂讲到的重点内容，让同学们能及时巩固所学的知识。可是光有课堂作业还不够，为了避免有些同学对于课堂作业的回答“动手不动脑”，必须想出一种方式能调动其学习的主动性。主要采用将同学们分为几个小组，并指派或推选一位组长，每组分配不同的任务，要求课余时间通过图书馆、网络、期刊等途径查找相关内容的资料，交给组长整理归纳，写出调研报告。例如讲完激光加工章节后，将同学们分为三组，一组的内容是“目前粒子数反转是激光产生的前提条件，除此之外还有没有其他激光产生的条件，其国内外的研究现状如何”；第二组的内容为“激光加工目前的应用领域有哪些，请找出具体的应用实例”；第三组的内容为“激光加工的发展趋势主要集中在哪几个方面”。经过一周的准备后，同学们给出的报告内容非常精彩，图文并茂，甚至配上了视频等形式的资料，而且几乎每一位同学都积极主动地参与进来，形成了一个良好的主动学习的氛围。

4.强调动手操作，培养创新设计能力。特种加工设备的机床自动化程度较高（如可以自动找正、对刀等），操作相对简单，结合学校现有设备，本课程安排了“电火花穿孔成型加工”和“线切割加工”两个实验。在实验教学环节中，主要分为三个部分。首先参照机床详细讲解特种加工的加工原理，机床的硬件组成，各部分的作用；其次讲解机床的加工界面，包括自动找正系统、各种编程方法、程序传输方式、加工参数的设置及作用等；最后为实际加工环节，包括教师演示和自我创新设计实验两部分。通过教师演示，在机床上加工一个实体零件来说明机床的操作步骤、注意事项和安全须知，在指导学生利用现有的特种加工设备进行实际操作。

实验教学是学生难得的贴近加工制造现场的机会，也是能较好地加深其对课堂内容理解的环节，可以说实验教学环节很大程度上决定了学生们学习的质量。为了让每一位同学都能有亲自动手的机会，笔者把学生分成若干小组，每组最多5人，在实验过程中，由学生动手装卡工件，进行工件的找正。自己设计所要加工的图形，选用编程软件如CAXA进行3B代码或者G代码编程，设置关键的加工参数把图形加工出来。在整个实验过程中，同学们手脑并用，会发现许多平时未注意的细节。在工件加工出来后，有的同学并不满意自己作品的粗糙度，还会通过更改加工参数等设置来加工出自己满意的作品。在实验教学中，学生的动手能力得到加强，自主创新能力也有了提高，取得了比较显著的教学成果。

三、结论

在特种加工课程中，采用一系列的教学改革模式，既突出学生在学习过程中的主体地位，又注重理论环节与实践环节相结合，以激发学习兴趣为主导，以提高创新设计能力为检验方法，充分挖掘了学生的创造潜能，体现了以学生为主体、教师为引导的作用，极大提高了学生的学习主动性，全面培养了学生分析问题和解决问题的能力。实践表明，采用上述教学改革后，学生理解和把握课程要求知识和技能的能力得到了提高，体验了创新的乐趣，具有良好的教学效果。

参考文献：

[1]刘晋春，白基成，郭永丰.特种加工[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]王利利，闫秀芳，等.特种加工实训教学改革与创新研究[J].现代商贸工业，2013，（5）：149-150.

[3]焦波，赵金涛.应用型人才培养中《特种加工》课程的教学研究[J].中国科教创新导刊，2013，（2）：41-42.

[4]王莉娜，张好强，贾晓鸣.特种加工课程项目教学法[J].河北联合大学学报，2013，（13）：102-104.

作者简介：刘海华（1980-），男，满族，河北省宽城县，天津工业大学机械工程学院，讲师，硕士，研究方向：机电一体化，特种加工制造。endprint