基于实践观摩的机械制造装备设计教学方法研究

孙富建 苏飞

摘要：机械制造装备设计课程的知识面广、内容驳杂，对专业和实践知识要求较高，而地方高校本科学生生产实践经验的缺乏致使学生对机械制造装备设计课程知识点的接受能力低下、学习兴趣缺乏、创新能力难以培养。本文提出基于实践观摩的机械制造装备设计教学方法，期望通过实践观摩教学模式的实施，能够增加学生对于切削机床和机床夹具方面的实践经验，提高对知识点的接受能力，提升学生理论与实践的结合能力，培养学生的综合应用能力。

关键词：机械制造装备设计；实践观摩；切削机床；机床夹具

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章編号：1674-9324（2018）43-0162-03

在制造装备制造业大力发展的今天，装备制造业的发展程度严重影响着一个国家制造业发展的水平，在整个国民经济中处于十分重要的战略地位，而发展大型、高精密数控装备及功能部件等重大技术设备，改善大型、高精度数控机床大量依赖进口的局面，增强自主创新能力，培养掌握机械制造装备核心技术的专业人才是当前我国制造业发展的当务之急[1]。

机械制造装备设计课程，是机械设计制造及其自动化专业本科生在熟练掌握机械原理、机械设计、机械制造技术基础、机械传动与控制等前期基础理论课程的前提下，所必修的一门重要的专业课。该课程包含了机械制造及装备设计方法、金属切削机床设计、典型部件设计、夹具设计、物流系统设计、机械加工生产线总体设计等相关理论内容，在一定程度上能够使学生了解机械制造装备设计的基本过程和步骤，掌握基本的原理和方法，能够进行一定的总体方案设计和相关结构设计，为学生在机械制造装备领域内进行相关的创新设计、研究和深层次的开发工作打下坚定的基础，为国家装备制造业的发展提供不懈的前进动力[2]。然而机械制造装备设计课程实践性与应用性强、知识面广、对学生所掌握知识的综合运用能力要求较高，学生在学习过程中不能够将理论与实践知识相互映射，一定程度上降低了学生对其知识的主动接受能力，学生的学习兴趣差。为此，在机械制造装备设计课程教学过程中，本文提出基于实践观摩的机械制造装备设计教学方法，力图能够间接增加学生对相关机械制造装备及其零部件结构的认识，使学生在理论知识与实践应用之间建立相互的映射，尝试消除学生对所学理论知识的接受瓶颈，提高学生的主动接受能力。

一、机械制造装备设计课程教学现状

机械制造装备设计课程的知识面广、内容驳杂，对相关专业知识和实践知识要求高，重视学生对所学知识的综合、实际应用能力的培养。由于学生缺乏丰富的实践经验和较高的专业理论水平，学生感觉课程内容十分的晦涩难懂，降低了学生对所学知识的主动接受能力，单纯的理论课堂授课模式难以达到预期效果[2，3]。目前主要存在以下几点问题。

1.目前，针对机械制造装备设计课程建设和教学改革的研究尚没有引起足够的重视导致教学方式较为单一，大多数教师依旧沿用传统的体系与架构，采用单一的填鸭式的灌输。根据机械制造装备设计教学大纲要求理论讲授为32学时，而其课程知识点繁多，为了能够将课程知识点面面俱到，教师普遍采用填鸭式的灌输方式，在有限的时间内将大量的知识和信息传递给学生。学生在课堂上没有足够的时间进行思考，致使学生对所学知识兴趣缺乏，打击学生的学习积极性和自信心[4]。

2.教学缺乏实验和实践教学环节，学生无法将理论知识与实践知识产生必要的映射关系，甚至有些高校所开的实验课与该课程所讲装备的机构关联性较少，比如大多数高校开设的金工实习，也只是让学生能够简单接触一些普通车床，而不能够了解其内部机构，学生无法理解所学到的理论知识，乃至出现学生为了通过最终的考试，自始至终都抱着对所学知识的怀疑态度去强硬记忆知识的现象[5]。

3.课程教学考核机制单一，一般采用课堂考核、平时作业和期末考试成绩作为评价学生学习效果的标准。机械制造装备设计课程被安排在机械原理、机械设计和机械制造技术基础等专业基础课之后，其目的是为了能够使学生将本科阶段所学知识在遇到实际问题时能够进行综合运用，而单一考核机制导致学生身在课堂心在外、作业抄袭现象普遍和考前临时突击背知识点，不利于学生综合能力和创新能力的提高[2，6]。

二、基于实践观摩教学模式的理论基础

开设机械制造装备设计课程的学生在前期课程中学习了机械制造技术基础、机械传动与控制等，并进行了金工实习，对金属切削过程有了较深的认识和理解，但是对于切削机床的基本组成及典型部件的结构并没有比较清晰的认识，学生对机械制造装备的认识严重不足。根据机械制造装备设计课程的教学大纲和考试大纲，机械制造装备设计的重点内容主要是金属切削机床设计、典型部件设计和机床夹具设计。对于机械制造装备的基本机构及相关部件没有任何了解的情况下，教师采用“填鸭式”的理论授课方式，会使学生对这些内容难以接受和理解，更是限制了学生对机床及夹具相关结构创新设计能力的提升。

地方高校可结合自身教学硬件设施及资金情况，将普通车床、铣床、磨床，甚至是数控机床，按照主传动系、进给传动系和控制系统进行拆解，在理论授课的同时开设1—2节课的实践观摩课，让学生能够直接观察各种机床的主传动系、进给传动系和控制系统的零部件组成等，促进学生对教材理论知识的接受和理解水平的提高，实现理论与实际的结合。对于机床夹具设计部分，高校也应结合自身特色，从附近企业购买，或通过校友捐赠方式向学生展示常规机床夹具的基本构件组成，甚至可以联合学校工程培训中心利用机床专用夹具加工一两个零件，让学生认识到机床夹具在零件加工过程中的重要性。

三、实践观摩教学模式的探索

1.实践观摩教学内容准备。基于实践观摩教学模式的课堂教学除了理论讲授知识，最重要的是结合地方高校自身特色使学生能够对切削机床及机床夹具的基本机构及相关部件进行初步的直觉认识，提高学生对理论讲授知识的接受和理解程度。机械制造装备课程设计的课时较少，为了能够提高学生对课程重点知识的学习效果，教师应该对机械制造及装备设计方法、物流系统设计、机械加工生产线总体设计等相关知识点进行简单讲解结合学生自学的方式，来提高课堂教课效果。

教學模式改革的最重要环节在于教师必须要对切削机床和机床夹具的基本机构和关键构件有较为深入的了解，特别是青年教师刚刚走出校园，走进教学岗位，没有与实际生产相关联的实践经验，需要青年教师大量阅读关于切削机床和机床夹具设计的相关资料，提前分析学校购买的机床主运动系、进给运动系、控制系统和机床夹具，同时结合有关机械制造装备设计的相关科研文献，全面掌握切削机床和夹具的基本机构及典型部件的组成。

2.实践观摩教学方法和手段。为了使现代课堂能够更加激发学生的学习积极性，提高学生对所学知识的接受程度，现代课堂教学提倡讨论式、启发式、问题引导式、案例式教学方法[7]。实践观摩教学倡导先对学生理论授课切削机床及机床夹具的理论知识，然后在工程训练中心实际观摩切削机床主运动系、进给运动系、控制系统系和机床夹具的基本机构及典型构件等。在观摩过程中，可以将每个班级进行分组，让同学们按组研讨切削机床和机床夹具的基本机构及典型构件，而且为了预防个别同学在实践观摩过程中存在懒散现象，可以提前给学生下达观摩作业，如需要每人提交一份关于主运动系、进给运动系、控制系统和机床夹具的观摩体会，促进学生能够将理论与实践相结合。

3.实践观摩教学的考核方式。为了促进学生的学习积极性，提高学生的学习兴趣，克服学生的学习惰性，克服学生的考前突击、重理论、轻实践等不利现象，培养学生的创新精神，促成培养目标的达成，机械制造装备设计课程的考核方式必须改变以前单一的考核方式[8]。机械制造装备设计为考试课，以前采用考试成绩+平时成绩进行考核，其中考试成绩占70%，平时成绩占30%（平时考勤占15%，作业占15%）。这种考核方式重理论、轻实践，忽视了学生综合应用能力的培养，没有突出创新能力在高等教育中的重要性。实践观摩教学的考核方式应采用“日常课堂教学考核+创新实践考核+期末闭卷考试”模式。日常课堂教学考核要从课堂考勤、考勤等方面综合考核，综合考察学生的上课积极性和主观能动性。创新实践考核结合实践观摩教学环节进行，考查学生实践观摩课的积极性、理论与实践结合水平以及创新能力等[1]。期末闭卷考试应该减少客观题，甚至是无客观题，增加主观题和综合应用题的题型，将试题的大部分内容集中在切削机床主运动系、进给运动系、控制系统和夹具的设计。

4.毕业设计。毕业设计是普通高等院校各专业教学计划中的重要组成部分，对学生四年本科阶段所学理论与实践知识的深化和升华，着重培养学生利用校内外各项资源来检索所需知识并解决实际问题的综合能力，特别是对于学生综合能力的提高、理论与实践能力的结合具有重大的推动作用[9]。作为机械设计制造及自动化专业的教师，在为本科生布置毕业设计题目时要以普通机床或数控机床典型部件或组件的设计、机械典型零件的加工工艺及工具设计等为主要的选题方向，让学生能够把机械制造装备设计课程中所学的理论知识，真正地用于实际设计工作中，并且指导教师要要求学生在机械制造装备设计教材或现有典型部件结构、现有零件夹具结构的基础上，创造性地设计出具有独特功能的机构或结构，提高学生的创新能力。

四、结论

机械制造装备设计课程知识面广、实践性与应用性强、对学生所掌握知识的综合运用能力要求较高。基于实践观摩的机械制造装备设计教学模式的实施能够填补本科生对实践应用经验的不足，提高学生对课程理论知识点的接受水平，激发学生的学习积极性，促进学生创新能力的培养。

参考文献：

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[4]危卫华，连小莹.机械制造装备设计课程建设与教学改革探讨[J].价值工程，2013，（7）：258-259.

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[6]杨建峰.“机械制造装备设计”多元化课程教学模式探索[J].中国电力教育，2014，（23）：54-55.

[7]李时春，邓朝晖，伍悄平，等.现代制造技术课堂自主学习教学初探[J].当代教育理论与实践，2016，（10）：92-95.

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[9]高琪，李位星，廖晓钟.工科专业本科毕业设计全过程考核评价体系研究[J].实验室研究与探索，2013，（11）：393-397.

Abstract：The course of mechanical manufacturing equipment design has a wide range of knowledge and complex contents，and requires higher professional and practical knowledge.However，the lack of experience in production practice of undergraduate students in local colleges and universities leads to the students' low acceptance of knowledge points in the course of mechanical manufacturing and equipment design，and the lack of interest in learning.This paper puts forward a teaching method of mechanical manufacturing equipment design based on practical observation，which is expected to increase the students' practical experience in cutting machine tools and fixtures through the implementation of practical observation teaching mode.Improve the ability to accept knowledge points，improve students' ability to combine theory with practice，and cultivate students' comprehensive application ability.

Key words：mechanical manufacturing equipment design；practical observation；cutting machine tools；machine fixture