《机械机构与典型零件》课程教学改革探讨

王丹 王凌云 周立波 曹永洁

摘 要：基于数控技术专业中高职贯通培养模式，针对学生逻辑和抽象思维不足、自我管理能力差、心理不够成熟、知识基础差别大等的特点，以及数控技术专业岗位需求，试对《机械零件与典型机构》课程的教学内容、教学方法、教学手段及考核方式进行了初步的改革探讨。着重强调与数控机床机械结构部分联系紧密的带传动、齿轮转动等教学内容，突出本课程对数控专业的服务特性；利用我校上海市级数控实训中心优势，选用“讲做结合、以做促学”、现场教学等学生更易接受的教学方法和手段；选取过程与结果并重的考核方式；最终提高教学效果。

关键词：机械零件与典型机构；讲做结合、以做促学；教学改革；

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（B）-0000-00

中高职贯通培养是中职教育和高职教育“化学变化”后形成的五年期学制[1]，初中毕业生入学，学生在学习合格后可取得高职文凭，它区别于以往的“3+3”中高职贯通模式，课程设置不能简单的叠加，教学内容亦不可简单搬用高职，教学方法、教学手段及考核方式需根据中高职贯通学生的特点做适当调整和创新。

《机械零件与典型机构》课程是中高职贯通数控技术专业的一门重要的专业基础课程，其承接互换性与测量技术、工程图学等课程，又对学生后续深入学习数控加工工艺及设备、数控加工与编程、数控机床故障诊断与维修等专业核心课程打下基础。本课程理论性强，需要学生具有较强的思维能力和知识迁移能力。如何根据中高职学生特点，设置教学内容、选用教学方法和手段，以提高教学效果是一项重要举措，本文结合自身教学实践以及课程特点，从教学内容、教学方法和教学手段等多方面进行了探索，取得了良好的教学效果。

1 学情分析

《机械零件与典型机构》这本课程在5年制中高职贯通培养的4、5学期，此时学生已修过工程图学、互换性与测量技术、工程力学、机械制造基础、金属切削原理与刀具、机制工艺与夹具及车削与铣削相关的实训课程，为本课程的学习打下了机械相关的基础。

学习该课程的中高职贯通学生年龄处在17岁左右，比高职生学习类似课程的年龄低了3岁左右，逻辑思维、抽象思维及想象力相对较差[2]；同时，中高职贯通学生的自我管理能力相对较差、心理不够成熟，上课不专心听讲、不能及时完成作业的现象更普遍，行为偏激、易冲动及感情用事，容易产生逆反心理，自制力和辨别能力不足。

如何根据中高职学生的知识基础和心理特点，设置难度适中且满足专业需求的教学内容、选择适于中高职学生的教学方法与手段、制订公平合理的考核方式显得尤为重要。

2 教学现状

《机械零件与典型机构》包括典型机构和零件的工作原理和结构设计两部分内容。现有教材多为高职高专适用教材，该类教材的突出理论知识的系统性和完整性，内容多、知识点分散、偏重理论分析[3]，对中高职贯通培养班学生的知识基础、心理特点及数控技术专业岗位需求的关注较少，导致学生对“为什么学”、“学什么”、“怎么学”、“学了怎么用”存在很大的疑惑。

此外，本课程的教学多为课堂讲授，配以多媒体教学，教师是课堂的主角，学生的参与度很低，多媒体提供大量的知识点使学生无法消化，使学生上课不专心听讲的情况进一步加剧。课程考核注重结果考核，对学生学习过程要求很低，导致学生偏好考前突击而忽视知识点的应用。因此，根据数控专业中高职学生的岗位需求、知识基础和心理特点对本课程进行教学改革迫在眉睫。

3 教学探讨

3.1 教学内容

《机械零件与典型机构》是数控技术专业的一门技术基础课，为更进一步的突出本课程对本专业的服务性特点，笔者将本课程中所涉及到机械零件和典型机构与数控技术专业常见的机床及生活中常见的机器等联系起来：如数控机床的主轴传动方式即为本课程所学的齿轮传动、带传动，数控机床主轴的支撑元件为本课程所学的轴承，数控机床的进给传动是本课程所学的滚珠丝杠等，以机床实物促进学生对抽象机构及零件理解的同时加深学生对数控机床的认识。

联系数控机床的机械结构部分和生活中常见的汽车、自行车将本课程的具体内容设置如图1所示：

图1 教学内容设置图

3.2教学方法与手段

教学方法与手段以“讲做结合，以做促学”为指导，加强学生的课堂参与度。具体方法如下：

（1） 讲做结合教学 在教学过程中设置与讲授知识点相对应的小任务，在课堂上适时的让学生动手去找一找、标一标、画一画，使学生能听讲的同时及时做练习，恰当的设置阶段性的综合训练让学生做一做，形成到“讲做结合，以做促学”的模式，既使学生学到的理论知识点及时运用巩固，又能增加学生的课堂参与感。

不同知识点所对应的任务形式不同，以齿轮传动为例，课堂任务及综合训练的设置如表1：

表1 齿轮传动知识点与学生任务设置

任务编号

任务名称

任务实施

1

找一找：

识别齿轮传动类型

根据齿轮及齿轮传动的特点，找出数控机床的内/外啮合直齿圆柱齿轮传动、外啮合斜齿圆柱齿轮传动、直齿锥齿轮传动及蜗杆传动

2

标一标：

认识齿轮各部分名称和符号

将外齿轮、内齿轮、齿条的轴向图给学生，提示学生标出齿顶圆、齿根圆、齿高、齿距等

3

算一算：练习标准直齿圆柱齿轮的尺寸计算

根据已知条件，利用尺寸计算公式，计算齿轮各部分的几何尺寸

4

画一画：

范成法绘制渐开线齿轮

利用实验室范成绘制仪绘制出标准齿轮、正变位齿轮及负变位齿轮的齿形轮廓

5

核一核：

校核齿轮强度

对以齿面疲劳点蚀为失效形式的齿轮进行接触疲劳强度校核，对以齿根断裂为失效形式的齿轮进行弯曲疲劳强度校核

6

做一做：

设计直齿圆柱齿轮

根据齿轮的工作条件确定设计准则，在此基础上选择齿轮的主要参数，并计算齿轮各部分尺寸，然后校核齿轮强度、绘制齿轮零件图

（2） 现场教学 我校有上海市级数控实训中心，领学生进实训工厂间参观轴、轴承、齿轮传动机构、滚珠丝杠等机械零件和典型机构在数控机床主轴传动及进给传动系统中的应用。如引导学生观察小型数控机床上所用的带传动型式，同时对比讲解V带、多楔带及同步带的特点和如何根据工况条件来选择带的类型；将数控机床主轴箱打开，让学生直观的认识齿轮传动实际应用，对比不同型号机床中齿轮传动的类型，引导学生理解根据传递载荷的大小选择齿轮的类型；展示主轴的实物剖切图，让学生动手去感受系统中的轴、轴承、垫片、螺栓等典型机械零件如图，同时将轴的特点、角接触球轴承与圆柱滚子轴承的区别、螺栓与垫片的选用规则讲解给学生，力求达到感性认识与理性认识的同步推进。给学生操作数控机床的进给机构的机会，使学生直观的感受滚珠丝杠副的运动过程。另外，带学生进入机械设计实验室，实际装拆典型机构和零件的模型，便于理解相关机构的内部构成。

（3） 对比教学 由于中高职贯通班的学生在学习本门课程之前，已经完成金切、车削、铣削实训课程，因此在教学时，引导学生对比实训车间的实际零件、机构与课程中抽象零件和机构，从而加强学生对知识点的理解。如结合本课程中的齿轮系对比讲解普通机床与数控机床的主轴传动系统，普通机床中主轴转速时靠多级齿轮传动来实现的，而数控机床中变速是靠变频与机械齿轮箱配合实现的，由此让学生理解齿轮系的多样应用。

（4） 讨论式教学 对凸轮轮廓设计、V带设计、齿轮设计等应用性模块处设置阶段性训练，将全班36人分成6-7个小组，给予一定的时间让每一小组学生讨论，同时要明确分工以保证每一名学生参与训练，给每一小组讲述其设计思路的机会，鼓励学生发散思维、多样化尝试，进而激发学生的创造性及创新思维。

（5） 现代化教学 巧妙运用多媒体教学，呈现给学生多样化教学信息，如课前的视频导入、课中模型动画加强、课后利用网络资源库自主学习。利用视频导入时，引用实时新闻视频，使行业最新应用带到课堂上，让学生所学与技术前沿接轨；课中运用的机构动画和零件模型，是数控机床中的实际机构和零件模型，力求学生知晓“为什么学”及“学了怎么用”。课后提供给学生与本课程和专业紧密贴近的网站，解决学生“学什么”、“怎么学”的问题。

3.3 考核方式

本课程强调过程考核和结果考核并重同时，鼓励学生进行自主创新性。结合本课程的系统性、抽象性和实践性的特点，学习过程的考核占50%，学习结果的考核占40%，创新成绩占10%。具体分布如下：

（1）学习过程考核 过程考核包括平时表现成绩10%、平时作业成绩20%、阶段训练成绩20%。平时表现成绩涉及到学生的纪律、课堂参与的积极性及回答问题是否有见解，平时作业成绩涉及学生作业是否独自思考、内容的准确度及书面整洁度，阶段训练成绩涉及学生对典型机构运动分析、设计成果展示及团队协作能力。

（2）学习结果考核

为了最终检验学生对知识的综合应用能力，在课程结束时，我们要进行综合性考核评价， 其中涉及到本课程学习的平面机构、带传动、齿轮传动等机械零件和典型机构，强调知识点的应用考核，占总评的40%。

（3）创新性考核

为鼓励学生发散思维、积极创新，在课程考核中设置创新考核项，占总评成绩的10%，学生能对本课程所学的知识点或对应的训练提出自己独到的见解并能以一定成果展示即可获得创新分数。

4 结论

中高职贯通培养作为中职教育和高职教育“化学变化”后形成的五年期学制培养模式，根据学生的认知特点、心理特性、知识基础及数控专业岗位需求设置教学内容、选取教学方法及手段、合理评价学习效果对本课程的教学质量的提高非常重要。

笔者在对数控技术专业中高职贯通学生特点认真分析的基础上，初步探索了《机械零件与典型机构》课程的教学，以数控机床的组成及传动机构为载体设置教学内容，以“讲做结合，以做促学”为主要的教学方法，以学习过程考核、学习结果考核及创新性考核为一体的考核方式，突出了本课程数控技术专业技术基础课性质的同时鼓励学生创新。将这些教学改革在实际教学中进行实践，由学生的反馈可知，这些教学尝试对学生学习本课程有很好的促进作用，取得良好的教学效果。

参考文献

[1] 王宝刚，鞠加彬，孔凡坤. 中高职衔接数控技术专业课程体系的构建研究[J].职教通讯.2013（33）：8-10.

[2] 侯鹏程，陈谊，许昊. 中高职贯通”学生特点及管理对策的研究[J].中国科教创新导刊.2012（32）：230-231.

[3] 于雷艳，伊剑波. 工程教育背景下机械设计基础教学改革研究[J]. 浙江理工大学学报. 2012（29）： 14-16.