论小组合作学习在中职金属切削原理与刀具课程中的应用

何依文

【摘要】金属切削原理与刀具是一门研究金属切削过程基本规律与应用、标准刀具的选型与使用、非标准刀具设计原理与方法的学科，是机械制造专业的重要专业基础课。文章结合课程内容和教学实际，认为开展小组合作学习能充分调动学生学习的能动性，提高学习效果。

【关键词】小组合作学习；金属切削原理与刀具课程；应用

中职学生学习金属切削刀具，由于角度分析是空间概念抽象难理解，角度多且功用不一，其间又有换算关系等，大部分学生感到头绪繁多，产生畏难心理，就望而却步，甚至放弃学习。本文应用的小组合作学习教学课堂，引导学生梳理教学内容，可以由表及里，由浅入深，由此及彼，从而达到整体把握刀具几何角度的全貌和实质，有效引导学生掌握其内在规律。

一、小组合作学习教学法

小组合作学习就是教师制订有效的学习计划和策略，科学引导学生分组、小组合作学习，并且适时调节和控制任务行为的创造性学习活动。评价教学效果以团队成绩为准则，达成教学目标。

二、小组合作学习的应用

（一）巧“设”情景，提出问题

1.使用簡化的模拟情境，创设削苹果机画面，展示削皮、切开、去核情景，形成水果刀长短、厚薄表象。深入情景，选取车间刃磨得到不同类型的车刀展示，营造学习氛围，诱导学生产生好奇心。

2.再现直观情境，展示所选刀具进行车削的视频，给学生真实感，激发学生想象车削零件的结果。教师设计提出问题情境，语言描绘“怎样的车刀才能耐用”，“怎样的车刀几何角度能实现零件表面粗的糙度小”，引学生入特定的情境中，让他们产生内心感受和情绪体验。

（二）猜“想”假设，引入主题

创设问题情景，以源于学生生活、简单易懂为开始，猜想“磨刀不误砍柴工”的谚语意思：磨刀把刀刃磨薄了，接触面积减小，使用同样大的力，压强比原来大，自然容易砍柴了。

提出假设——那为什么不把砍刀磨得像刮胡刀刀片那么薄，这不是更容易砍柴吗？那样容易砍进去，却不能把柴劈开，而且不容易拔出来，这跟什么有关？让学生做出合理的解释，可以引导学生思考斜面、刀的横截面形状、刀刃、刀背等方面因素。教师保持中立者身份，欣赏和尊重学生的猜想和假设，让其敢于猜想和乐于假设，真正体验猜想的乐趣。其次，教师是引导者，让学生的猜想与假设更具有效性，把砍柴刀换成机械加工的车刀，在金属切削时，是谁影响刀具的切削锋利程度？引入课程学习主题，使合作学习顺利实现。

（三）订“制”计划，进行实施

如何订制计划，进行实施，决定了能否顺利开展合作学习教学。由于学生接受新知识的能力参差不齐，因而教师订计划选目标需要切合他们实际，要正确估计学生的能力，估计其支配的时间，了解其学习上的欠缺和漏洞。突出重点，集中时间、精力去攻破重点、难点，注意效果，做出必要的调整。

小组合作学习通过学生组内测绘刀具，学习测量刀具几何角度的方法及仪器使用，能在刀具设计图样上正确地标注刀具的几何角度，同时加深对刀具几何角度定义的理解。

实施的过程是学生任务驱动进行合作探究的过程，具体是以发挥学生学习主导性，教师组织学生进行分组，布置学生课题，学生合作查找相关的书籍完成以下三个任务。

1.使用刀具测量仪及测量工具，测量给定外圆车刀的前角r0、后角a0、主偏角Kr和副偏角Kr′，并将测量结果记入实验报告，了解刃倾角λs的定义和作用。

2.以组为单元，每组测两把车刀、切断刀和任选一把外圆刀。

3.根据测量结果，绘制车刀简图。通过讨论交流回答刀具各角度的用途、含义及如何区分车刀标注的角度和工作角度的问题。

为了能使学生进行有效的探究活动，教师授课之前为学生安排车刀结构、车刀测量仪与万能量角器的使用的课题活动，布置预习车刀角度课本内容任务，以帮助学生培养动手能力与实践能力。

在车刀角度测量值实验中，为了让学生能更好地观察和收集数据，并进行统筹判断，设计测量后分别完成记录450、750、900外圆车刀及切断刀的主剖面Po、基面Pr、切削平面Ps的数据。

（四）集“收”证据，解释结论

进行实验操作，收集证据是科学探究中的一个重要环节，猜想与假设得正确与否，计划与方案是否可行，探究能否得出结论，都需要通过这一环节来检验与支持。这个环节能检验同学们掌握与运用理论知识和基本技能，培养同学们的观察力、信息收集力、方法能力和沟通能力等。教师要细心观察学生的神情、行为表现等，注意学生有哪些困难和认知冲突，跟上学生的学习思路，适时给予必要的引导。

1.满足求知欲，诱激探究的思考。在学生探究理解车刀角度作用过程中，如何激发学生思考是教师应该思考的问题。在学生查阅相关资料寻找答案时，教师可选学生具体实习操作过的900外圆车刀为例，设疑引导思考角度的必要性。刀具进行切削时，怎样设置？提问学生回答，诱发学生思考。

（1）刀具进行轴向进给切削，如何设计才能使主切削刃突出，让其接触到工件表面，而且又锋利？引出在主削刃上设有前角和主偏角。

（2）刀具进行径向进给切削时，又如何才能进行避空，突出副切削，同时还可以提高表面质量？引出副后角和副偏角。

（3）车刀刀尖考虑应设在主切削刃上最高点还是最低点？两者有什么区别？联系实际车削加工，铁削究竟往那个方向流出？引出刃倾角。

（4）刀具又是如何进行断削和排削的呢？在哪设置？引出刀的前面应设有断削槽。

2.适时点拨，诱导探究的方向。在理解角度定义时，辅助平面是关键。测量时很多学生感到一时难以掌握，关键在于未能重视和领会坐标平面和测量平面的概念，而只是死记硬背角度定义，结果只是停留在表面上的记忆而已。

因此，教师应指明选定点，在不考虑车刀的安装与切削运动的影响下，即可认为铅垂面为切削平面，水平面为基面，当主切削刃水平时，主剖面则是垂直于主切削刃所作的剖面。因刀具的参考系在切削刃上各点是变化的，所以测刀具角度时先假设车刀刀杆中心线与工件的轴心线相垂直、车刀刀尖与工件轴线等高条件，刀具是放在一定测量系内确定角度。

3.具体形象，诱发探究的自主。不同的车刀角度，测量方法也可以不同。教师可根据学生特性，诱发学生自主选用方法进行角度测量，如使用直尺和万能量角器来进行车刀角度的测量。为了节约教学课时，又使操作具体形象，教师可制作微课。以测量主偏角和副偏角为例，示范把车刀平放置在一张白纸上，利用三角板来辅助完成，接着让学生思考白纸相当于哪个辅助平面。由此得出测量进给方向与主切削之间的夹角是主偏角，进给反方向与副切削形成的夹角为副偏角。

对一些车刀刃磨基本功比较扎实、角度概念理解比较通透的學生，也可以选用估算再测量验算方法。如利用三角函数原理检测车刀后角，教师示范选用外圆车刀，在直尺的上面并齐放置车刀1刀尖和车刀2刀柄，测量后刀面与刀柄侧面距离长度，把测量结果写白纸上，使用车刀量角器测量给定外圆车刀的角度并将测量结果记入实验报告。

4.营造氛围，诱励发散的思维。在学生绘制车刀草图中，教师结合实际操作营造氛围，诱励学生发散思维。以车外圆为例，让学生自制车刀橡皮模型，自行剖切模型，思考将车刀切削部分向正交平面投影，投影后在A-A上得到的是车刀的什么角。将车刀切削部分向基面内投影，投影后得到的又是什么角。把知识赋予真实感受，让学生自己去实践、观察，利用科学原理与规律，自己检验和证实。这样，学生的兴趣被激起，探究心理得到增强，对学生的发散想象思维更有教育意义。

在教学中，许多学科的知识需要学生通过观看、聆听、提问、测量、描画、剪接、拼凑等操作方式来总结出规律和结论。操作实践得出结论仅靠个人完成是比较具有单向性的，需要小组合作学习、师生互动，依靠集体的智慧去实施和完成。

（五）反“思”评价，表达交流

在实验与收集证据中，学生合作操作并记录实验数据，教师要适时提问，引导学生用口头、书面等方式明确地表述探究的结果，带领组间或者组内进行交流和讨论，最后由同学提出补充意见或反对意见，也可以通过小组交流互评，再从多方位进行剖析，通过不同观点的交锋、辨析讨论，加深学生理解当前的问题。同时让学生学会反思，透视问题表层，充分挖掘其内在规律，最后回答设计问题。这要求学生在与他人交流讨论时，既要敢于发表自己的观点，又要善于倾听别人的意见，发现自己与他人的长处以及存在的不足。

在这个过程当中，每个组员通过思考、测量、分析测量结果、讨论、交流和合作等方式，共同完成任务。

三、总结

小组合作学习改变了教师的“一言堂”，搭建了师生间、生生间平等交流的平台，把不同层次的学生汇在一起学习，探究发现启迪其思维。学生为了能更好地展现自我，学会倾听、批评、接受和赞美，从而发现自己的闪光点，使个性向和谐健康的方向发展，同时培养了安全操作意识和团队合作精神，认识到进行实验与收集数据对科学探究的重要性。

【参考文献】

[1]陆剑中，周志明.金属切削原理与刀具[M].北京：机械工业出版社，2010：5-12.

[2]陈海魁.车工技能训练[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005：25-34.