“金属切削技术应用”课程案例教学研究

陈海涛　张建伟

摘 要 在金属切削技术课程的教学中，利用典型案例，把金属切削过程的基本规律和切削基本理论应用到生产实际中，提高了学生对基本概念和理论知识的理解，同时使学生初步具备了工程思维能力，增强了运用专业知识解决技术问题的能力。

关键词 案例教学 金属切削技术 切削速度

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.10.049

Abstract In the teaching of the "Metal Cutting Technology" course， using the typical case， the basic law of the metal cutting process and the basic theory of cutting are applied to the production practice， which improves the students' understanding of the basic concepts and theoretical knowledge， and at the same time makes the students have a preliminary understanding on engineering thinking ability， enhances the ability to apply technical knowledge to solve technical problems.

Keywords case teaching； Metal Cutting Technology； cutting speed

金屬切削技术是与生产实践联系紧密的一门课，涉及材料、力学等专业知识，概念多、理论性较强，并且与生产实际联系紧密，学生普遍反映学学习比较吃力，对概念、规律和理论的理解比较肤浅，由于概念和符号众多学生常常会感到混乱，导致学生对知识的理解和认识是孤立的，不能把所学知识有效串联起来，更不用说运用知识解决生产实际问题了。传统的教学教师作为主导者，学生是被动的知识接受者，学生获得的知识和信息属于短时记忆，缺少有意义的重构和再加工，学生对知识的理解并不深刻，同时，学生接触的基本都是结构良好问题，答案和解决方案单元，并不符合工程需要，因此，学生很难把所学知识运用到生产实践当中。

1 案例教学的特点

（1）案例具有典型性和真实性能更好促进学生知识的建构，提高学习的主动性和积极性。一般典型的案例都来源于生产实际，具有一定的背景，尤其在生产实践中经常能够接触到，案例所具备的信息和实践背景通常都会激发学生学习的积极性，利用已用的理论和知识去解决生产实际的问题，不仅仅加深了对概念的理解和掌握，还大大提高了学生的学习积极性。通过实际生产中的案例，让学生掌握解决实际生产问题的方法，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力，让学生学有所用，理解在离开校园后，所学知识对于解决实际问题的帮助和意义，在强调终身学习的现代社会，促进个人的全面发展，增强了学生的学习积极性，引导学生进行主动探究，参与解决问题和学习的程度得到了极大的提高。

（2）案例教学的互动性和开放性能最大限度的唤起学生以前的经验和知识，把新知识和旧知识联系起来。在解决生产实际案例时，由于案例属于结构不良问题，解决方案和答案是不唯一的，并且可以涉及多门课程，学生必须回忆以前所学的知识，否则，就不能够解答现有的问题。

（3）案例教学能够促进知识的正迁移，提高学生利用所学知识和理论解决生产实际问题的能力。案例教学具有真实性，有确定的情景，根据迁移的研究，学习在一定情景下，可以触发在学生脑海中储存的迁移所必需的经验，这些经验被学习者加以利用后，学生学习的主动性会加强，参与程度越高，越容易产生正迁移。

（4）案例教学必须经过教师的处理。具备一定的实际应用价值和科研价值，老师应根据教学大纲要求、教材和学生的实际情况进行处理，以学生为核心，鼓励和引导学生以已有的知识和经验来处理问题，课堂的讨论应是开放的，热切的，从以往的经验来看，学生在利用理论解决生产实际问题时，学习获得的成就感和满足感是巨大的，课堂上的气氛十分活跃，但是一旦遇到较难的问题，气氛一下变得比较沉闷，可以看出学生缺乏自信，和以前的学习方法相比，学生作为学习的主体，参与度大大提高，同时，由于没有经历过实践训练和相关的经验，遇到稍微复杂一些的问题，没有思路，缺乏自信，如果老师引导不当，学生噤若寒蝉，课堂气氛沉闷难熬。

（5）案例教学对老师提出了更高的要求。要求老师的准备工作要做好，首先，对案例的处理，通过对学生知识层次的了解和掌握，把案例的解决方案分解成不同层次的问题，逐步引导学生独立获得最终的答案，分析过程十分重要，尽量保证学生独立解答，尽量用已学的知识，老师可以把材料和力学的知识贯穿在整个案例中，并且对问题的提出做好充分的准备，不仅对老师的知识结构体系提出了更高层次的要求，而且学生作为新知识的接受者，也有可能不按常理出牌，提出一些让老师难以理解的问题。要求老师要随机应变，针对课堂的情况采用不同的教学方法。

2 典型案例

如图1所示，这是一个很典型的切削加工实例，与生产实际联系紧密，但是这个案例可以引申出与切削加工相关的很多问题，几乎涉及到所有的切削加工理论，如果能够运用得当，可以让学生利用所学知识解决实际中的切削加工问题。在应用案例授课时，应利用简单问题逐步导入复杂问题。

（1）车削加工端面时，可以向学生提出切削速度Vc是否会发生变化？背吃刀量ap是否改变？让学生回忆一下切削速度的定义，学生比较容易回答出问题，提高学生参与学习和讨论的兴趣。

（2）然后逐步把问题深入化，在相同的加工条件下，车削加工端面时，端面粗糙度是否一致？这些问题就稍微复杂一些，综合了加工表面质量知识和切削参数等知识，可以通过以上提问把学生的注意力集中起来，可以活跃课堂气氛，并且提高学生的学习积极性。通过课堂反馈获知，一部分同学可以回答出问题，大部分同学都会知道在课本的哪些章节获得信息和知识。如果大部分学生感到比较迷茫，老师必须作为一个主持人，避免出现尴尬的局面，开始提示，因为案例教学需要学生的参与，如果出现冷场等局面，学生的主动性和热情会降低，导致教学的有效性大打折扣。可以提示加工零件的表面的质量是和哪些因素相关呢？

（3）在加工端面时，切削速度是发生变化的，因为切削速度和待加工的零件直径成正比。切削速度是影响加工表面粗糙度的一个重要因素，主要是通过积屑瘤来影响被加工零件的表面粗糙度。可以提示学生回顾一下积屑瘤的定义、产生条件和抑制方法。学生开始对记忆中的知识和理论进行回忆和提炼，根据切削速度和积屑瘤、鳞刺产生的关系，逐步得出结论。学生通过这些案例的训练，可以提高解决生产实踐问题的综合能力。通过告知实际加工中确实会出现粗糙度不一致的情况，在一定程度上，越接近工件中心，工件的表面粗糙度越差。如何解决，可以留作作业或者思考题以后讨论。

（4）可以在进一步引申问题，在实际加工中，切削端面时，越到中心位置越容易出现刀尖崩裂，请同学们利用所学的知识来解释为什么会出现这种情况？从课堂实际情况来讲，大部分同学并不能回答这个问题，分析主要原因还是没有深刻理解断裂和力学的关系，可以提示材料力学的内容，力学和断裂之间的联系，指出材料发生断裂时，一定是超过材料的许用应力，才会导致材料断裂。在解决实际生产问题，通过力学分析和过程分析，基本可以解决大部分问题。并进一步提示车削端面时，哪一个切削参数是发生变化的？这种变化对切削力产生了怎样的影响？通过提示学生回忆和复习一下切削速度对切削力的作用和影响，在不考虑积屑瘤的情况下，随着切削速度的降低，切削力会逐步增大。学生基本可以回答出问题。通过一个实际生产中的一个案例，让学生掌握解决实际生产问题的方法。

（5）如果加工材料换成铸铁材料，会不会有同样的结论？让大家一起讨论。最后得出结论，加工脆性材料是不会产生积屑瘤的， 对表面粗糙度影响不大。通过案例教学，根据已知的信息，教师从易到难提出问题，让同学们一起思考、分析和讨论，不仅仅回忆所学的知识和理论，体会到课程各部分内容之间的逻辑联系和前后关系，更对这些理论加深了理解和掌握，学生在尝试解决问题时，通过对已有知识和信息的重新建构，培养了工程思维，锻炼了利用所学知识解决实际问题的能力。通过案例学习，帮助学生初步建立工程思维，在解决生产实际问题时，能够察觉到实际问题的矛盾之处，能够抓住问题中的关键点，不断地提出疑问，逐步运用所学知识解决实际生产问题。

3 结论

通过对具体学习案例的研究分析和讨论，在老师有意识的指导下，学生自发地利用本身具有的知识和理论去解决生产实际问题，通过对已有知识的进一步构建，增强了学生对知识和理论的理解和掌握，同时，解决问题带来的成就感和满足感提高了学生学习的积极性。在教学中，教师应多准备典型教学案例，以案例教学并结合生产实际的方式尝试金属切削技术课程的教学改革。在实施过程中，教师要鼓励学生积极主动地去探索问题、解决问题。由于案例教学来源于生产实际，能够激起学生学习的积极性，学生的参与度越高，产生正迁移的概率越大，教学效果就越明显。

参考文献

[1] 朱林，尹成龙，孔晓玲.《金属切削机床概论》课程中的案例教学研究[J].大学教育，2013.10 93-94

[2] 陈福松.案例教学与创新型人才培养[J].扬州大学学报（高教研究版），2009.10：82-83

[3] 陈琦，刘儒德.教育心理学[M].北京：高等教育出版社，2011：282-283.

[4] 陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具[M].北京：机械工业出版社，2015.