机械制造工艺学互动情境式实验教学平台建设研究

涂俊翔 林有希

摘要：实践性教学是机械制造工艺学课程教学中不可或缺且亟需增强的一个环节。文章阐释了一种新的互动情境式实验教学平台及其构建方法。情境式实验教学平台能一步一步地引导和帮助学生与实验课程的动画，视频和音频内容进行互动，极大提高学生学习的兴趣和主动性。该平台已在机械制造工艺学课程教学中应用并取得良好效果。

关键词：机械制造工艺学；实践性教学；情境式实验平台；学习兴趣

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）13-0115-02

《机械制造工艺学》是机械类专业学生的一门核心基础课程，课程的实践性强，有许多内容如零件工艺性分析、工艺方案制订和机床夹具设计等，如果只依靠语言文字、静止实例及平面图进行课程教学，内容显得抽象，缺乏真实感，学生在学习过程中感觉到难度不小[1]。利用生产实习和实验操作可部分地解决上述问题[2]，但由于企业实习时间有限，使得学生获取实践认知的机会远远不能满足要求。

一种称之为互动情境式教学方法[3]能有利于使学生在交互环境中掌握机械制造工艺的实践性知识。这种教学平台提供了教和学互动式环境，不仅提高学生的兴趣，而且更有利于培养学生对工艺知识的实际运用。

一、互动情境式教学特点

目前《机械制造工艺学》课程教学以课堂讲授为主，课程中一些内容如各种工艺的加工特点与效果、机床夹具结构等难于通过课件形象化地表现出来，是学生学习的难点[4]。在传统的《机械制造工艺学》教学过程中有两个问题迫切需要解决：（1）理论课与实验课衔接不够紧密，内容上存在断层。（2）在实验过程中，学生与老师实时交互的机会有限，这些问题使得学生实验效率不高，影响做实验的兴趣和主动性。

互动情境式教学区别于以往教学方法的一个基本特征是其基于互动的教学平台，引导学生对工艺加工知识和夹具设计知识进行主动学习，使学习知识的过程由被动接受的方式转变为主动探索的方式。

二、情境式实验教学平台

（一）教学平台子课程

该平台包括六个实践子课程，对应着《机械制造工艺学》的六个关键知识点和难点。各实践子课程名称及其培养目标如下：

●工件定位设计子课程，让学生掌握各种零件如盘状、轴类和箱体类零件自由度限制的分析方法。

●零件结构工艺性设计，让学生掌握针对不同生产条件下，各种切削加工及装配的工艺合理性分析方法。

●定位基准选择训练，让学生掌握选择粗基准、精基准的分析方法。

●典型零件加工工艺设计，让学生掌握典型零件热处理、加工工艺过程和检验方法。

●机器装配工艺过程设计，让学生掌握装配工艺规程制定的原则、内容和步骤。

●典型机床夹具设计，让学生掌握夹具中定位元件及夹紧机构设计要点，不同机床夹具的设计特点。

教学平台的开始界面见图1。每个学生都可以根据自己的需要自由选择学习单元，平台设置了宜人化的导航界面，能使学生快速熟悉环境，并方便与教学平台友好互动。

（二）教学平台模块

每一个实践课程包括开始模块、注释模块、实例模块、多媒体库、向导模块、评估模块和帮助模块等基本模块，每个模块都有独立的界面。这些模块包含的主要内容如下所述。（1）开始模块。详细说明该课程所涉范围，需要的机床设备、工装夹具和辅具等，清晰地阐述实践课程目标和相关资源。（2）注释模块。对完成实践课程所必须的一些相关概念和数学公式进行阐释和举例说明。（3）实例模块。提供多个典型实例的解决方案。这些实例通过动画展示，并伴有操作向导或各个实验步骤的提示。（4）多媒体库。录制的多媒体存储在专门设计的数据库中，用于实例模块。这些多媒体是真实的实验场景的再现。（5）向导模块。这是教学平台与学生的互动模块，通过动画和相关提示，学生分步骤地完成相关实验操作。（6）评估模块。对学生的学习效果进行评估。通过给出一些典型习题来测试实践课程中各关键要点是否已经被学生掌握。（7）帮助模块。类似于各种应用程序的帮助菜单，对平台的各种操作给出帮助。

三、教学效果

为评估互动情境式实验教学平台的效果，我们组织了三个班级的学生在该教学平台上展开机械制造工艺学的实验教学，每一个实践课程的学习先由老师简要介绍该课程的内容及相关重点。然后，学生上机进入互动教学平台。后面的考试结果显示，三个班级的平均成绩比上届各班级分别提高8分、6分和9分（成绩按百分制计算）。可见，与传统实验教学方法相比，互动情境式实验教学获得了更好的效果。

四、结论

《机械制造工艺学》课程包括加工工艺制订和工装夹具设计等内容，这些内容与生产实践密切相关。互动情境式实验教学平台可以弥补以往实验教学的不足，不仅可以加深对该课程知识的理解，且能激发学生对专业学习的积极性。

参考文献：

[1]王新荣.高校工科专业《机械制造工艺学》课程的教学改革与实践[J].中国高教研究，2004，（12）：88-89.

[2]齐继阳.“机械制造工艺学”教学模式的探索[J].中国大学教学，2012，（2）：42-44.

[3]E. Gomez，J. Caja，C. Barajas，P. Maresca，M. Berzal，Development and application of a new interactive model for the teaching of manufacturing engineering technology，International Journal of Electrical Engineering Education[J].2008，（5）：1018-1030.

[4]鹿玲.机械制造工艺学课程基于项目的教学新模式探索与实践[J].教学研究，2011，（3）：29-30.