“机械制造工艺学”研究性教学改革与实践

朱 英 霞

(江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212013)

一、“机械制造工艺学”课程教学改革的必要性和现实意义

我国在2016年正式加入工程教育本科专业认证的国际互认协议《华盛顿协议》[1]。加入《华盛顿协议》有利于提高工程教育质量、促进我国按照国际标准培养工程师、提高工程技术人才的培养质量，是奠定我国工程师资格国际互认的基础和关键，对于我国工程技术领域应对国际竞争、走向世界具有重要意义。在工程教育专业认证的要求下，我国教育必须要坚持“以学生为首要服务对象；以产出导向(目标导向)为教育取向；持续改进的质量文化”三大原则[2]。这些理念对引导和促进专业建设、教学改革、保障和提高工程教育人才培养质量至关重要。

“机械制造工艺学”课程是机械工程专业、热能与动力工程专业的主干技术基础课，是培养通用人才奠定机械制造基本理论的必修课程。根据工程教育专业认证的三大原则要求，学生通过“机械制造工艺学”课程中机械加工过程的基本组成、刀具、夹具、机床等基础知识的学习，应该能够掌握机械系统的产品性能分析方法，具有应用机械设计、制造、控制等基本知识解决工程实际问题能力；学生通过掌握机械制造工艺规程制订的步骤、原则及方法，并结合相关专业课程，应该具有应用材料学、工程图学、工程力学和机械设计基础知识解决机械结构工程实际问题能力。此外，“机械制造工艺学”是一门实践性非常强的课程，不仅需要结合实践进行课程设计、到生产环境进行现场实习，还需要开设课时较长的课程实验，通过课程实验的操作学习，让学生具备应用物理、力学、电工电子、设计制造等基础知识实施工程实验，并对实验结果分析的能力；能够通过合适学习方法、途径拓展自己的知识，提高自身的能力。学以致用是学习的最终目的。通过“机械制造工艺学”课程的学习，最终要求学生能够对具体的工艺问题进行分析，提出改进产品质量、提高生产效率、降低成本的工艺途径，在此过程中充分了解与考虑现代制造新技术的现状与发展前景，即学生通过“机械制造工艺学”课程的学习，最终能够获得适合自身的学习方法、途径，进而拓展自己的知识，提高自身的能力，提高工程素养。

由于该课程内容较为琐碎，知识点众多，实践性很强[3]，传统的“机械制造工艺学”教学过程中，理论教学环节过多拘泥于课本，并且和实践教学环节剥离，理论与实际不能在课堂中充分结合，不能有效地促进学生对该课程的学习，发挥该课程塑造、提高工程专业素养的作用[4]。经济的发展，社会的变革，人才的需求，都在呼唤着教育的改革。在新形势下，《机械制造工艺学》的教学改革也势在必行。可以说，建国70年来，在“机械制造工艺学”的教材改革和教学改革方面，不少高等学校和教师都作了大量的探索[5][6，付出了辛勤的努力，取得了一定的成绩。

二、“机械制造工艺学”课程研究性教学改革的具体实践

基于网络信息技术，利用多媒体等现代化教学手段，通过教材和教学方法的改革，采用教案、讲稿、板书和多媒体教学课件“四位一体”教学模式，发掘培养学生能力，如逻辑思维能力、空间想象能力、娴熟的计算能力以及解决问题的能力，充分体现以教师为主导，学生为主体的教学思想；充分体现交互性、协作性、自主性、共享性的学习方式。认真研究机械制造工艺学的教学规律，从教师教学和学生学习以及纵深知识的相关性等多角度去认真细致地进行教学探讨，加大教改力度。根据教学内容用灵活多样的“探究式”“研究性”教学方法，实现教师教学行为和学生学习方式的转变，提高机械制造工艺学课程的教学水平和教学效果。机械制造工艺学课程研究性教学改革的具体实践有以下几个方面：

(一)基于网络信息技术，使用计算机多媒体等现代化教学手段

独立制作具有完全自主知识产权的“机械制造工艺学”课程多媒体课堂教学课件和网络课件，利用其鲜艳生动的图形、声像一体、动静结合的画面等，为学生提供全方位立体式的信息，使学生获得多重感官刺激，最大程度地唤起学生探究和学习的“内驱力”，这对优化课堂教学，提高教学效果，培养学生的创新思维是极其重要的。

在教学过程中，我们始终坚持教案、讲稿、板书和多媒体教学课件“四位一体”教学模式。教案是对教材内容的精心提炼，是进行课堂教学活动的指导大纲，是实现教学目标的顶层设计。讲稿是教材和教案的具体化，是进行课堂教学活动的底稿，是进行板书和讲解的依据。板书是传统的教学手段，而且被东西方教育实践证明，在一定的历史时期为教育事业的发展起到了积极作用，培养了很多精英人才和科学大师。但是伴随着新技术革命的兴起，单纯依靠板书的“一块黑板一支笔”的教学方法，“满堂灌”“注入式”和“填鸭式”的教学方式受到越来越多的诟病。多媒体教学课件等现代化教学手段为课题教学注入无限生机，特别是多媒体教学课件，在课堂教学中具有以下优势：(1)作者经多年积累、搜集素材获得宝贵的经验、体会，其论文、项目和奖励成果，均来自教学实践，具有典型性；(2)优化的教学内容和精心的教学设计与信息组织，符合学生认知规律，大量的动画和视频，使教学信息量大大增加，使教学过程更加直观、形象、生动，更具科学性。(3)充分体现以教师为主导，学生为主体的教学思想，充分体现交互性、协作性、自主性、共享性的学习方式。个性化的教学方式，使学生可自由地选择学习路径，利用虚拟现实技术使学生完成课程学习。(4)多媒体教学课件由于自行开发制作，具有原代码，可编辑、修改、不断扩充，而生成新的课件，具有良好的实用性、共享性和开放性。把课堂学习延伸到课外。此外，还有微课、MOOC、在线课程、网络教学平台等现代化教学手段，以及混合式教学模式的改革等，为提高和改进课堂教学提供了广阔的空间。但是，我们认为，传统教学方式和现代化教学手段各有其优势。在课堂教学过程中，实行教案、讲稿、板书和多媒体教学课件“四位一体”教学模式，将现代化教学手段和传统的教学方式相结合，既发挥了教师的主导作用，又体现了学生的积极性，进而可以取得最佳的教学效果。这样的教学方式还进一步促进了教师的个人发展。

(二)发掘培养学生能力，开展灵活多样的“探究式”“研究性”教学方法

采取多种教学方法及教学手段，采用启发式教学，激发学生课内课外的学习积极性、主动性。在“机械制造工艺学”教学中，根据教学内容来用灵活多样的“探究式”教学方法，实现教师教学行为和学生学习方式的转变，让学生在学习“机械制造工艺学”基本知识和基本技能的同时，培养学生的思维能力与创新精神。

大学生学习积极性的高低将会直接影响到他们学业的顺利完成，影响其自身的全面发展，影响其今后的职业选择。我们应从构建外部环境到走入学生内心，从专业培养计划和课程设置改革到课堂教学模式、教学方法和手段的创新，从融洽师生关系，营造安全、轻松、和谐的课堂学习气氛到信息反馈、科学评价、目标引导多种方式培养学生学习兴趣，多方面解决学生的学习态度问题。利用奖惩激励机制引导和培养学生的学习积极性，逐步养成良好的学习习惯。爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师”。兴趣是获取知识的开端，是求知欲望的动力源泉。学生回答问题的积极性高了，对学习的兴趣增强了，学习习惯养成了,学习效果就提高了。

(1)修改和完善多媒体教学课件，完善教学大纲及教学内容，采用多媒体课堂教学课件进行课堂教学。

(2)积极进行教学方法与教学手段的改革。改进教学方法：对重点内容，采用先进的教学方法，如：启发式、研究式、问题的提出法等，主要目的让学生抓住问题的本质，领会问题实质。

(3)努力开展学术活动和教研活动，提高学术水平，促进教学。组织教研活动，对机械制造工艺学课程组织多次教研活动，对重点、难点内容集体备课，细心设计。

(4)通过大量练习达到熟练掌握，通过阶段测试实现复习巩固。

(5)加强网络辅助教学。为学生提供阅读材料，为学生提供参考书，或上网查阅相关的内容，答题解疑，帮助学生对所学知识理解。

(6)积极开展校际间的活动，学习先进的经验。

(7)编写教材或辅导材料，加强题库和试题库建设。

(8)对课程组成员的学历、职称、年龄进一步优化。任课教师自身的进一步提高，更新知识结构。

(9)多采用鼓励和表扬。现在的学生大多是独生子女，要发挥“学生为主体”的作用，就要对他们多鼓励，多表扬，用正面的方法，用先进鼓励他们进步。而且我们发现，对学生鼓励越多，他们的学习劲头越大，表扬的作用大于批评。当然，有时必须使用批评，只是尽量少用。

另外，在考试和成绩评定上，不仅把平时作业，上课表现作为学生平时成绩的依据，同步练习的完成与创新更是学生平时学习的综合体现。

教学过程中，从课堂教学、作业要求、辅导答疑几方面综合改革教学方法，运用教育心理学中“迁移”“对心”“创设问题情境”等认识规律，讲清每章每个知识点的基本概念、思想、方法及知识点之间的联系，用设置问题来启发学生，用发现问题、解决问题、得到结论这样的方法和过程组织教学。如在教学中融入数学建模思想，将课程内容与现代自然科学与技术领域的实例结合起来，不仅丰富了教材内容，而且培养了学生分析问题、解决问题的能力，取得了良好的效果。

我国著名教育家陈鹤琴先生说：“习惯养得好，终生受其益，习惯养不好，终生受其累。”中国有句老话：积千累万，不如有个好习惯。但好习惯的养成不是一朝一夕的事，需要我们付出艰辛的努力。在全面推进素质教育的今天，我们在教学活动中，应通过灵活多样的“探究式”“研究性”教学方法，帮助和培养学生养成良好的学习习惯。

(三)将教学与生产实际相结合

机械制造工艺学不仅为后继课程的学习奠定基础，同时在生产实践中也有大量的应用。在教学中，指导和鼓励学生关注机械制造工艺学知识在生产实践的应用，鼓励和激发他们学习的兴趣和积极性。

技术的高速发展、生产力的迅速释放、文明的日益提高，导致单纯的技术设计往往不能满足实际生产需求，社会对工程人员的综合能力和工程素养要求越来越高。高校培育出的工程人员必须具备如下能力：能够设计出针对复杂机械工程问题的解决方案，设计出满足特定需求的工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。而很多设计环节因素是超出“机械制造工艺学”课程内容范畴之外的，这就要求教师在案例讲解的过程中，可以更多地结合实践对教学内容进行柔性扩充，将人文因素考虑进工艺设计之中，进而培养出综合能力更强的工程人员。

课程中的知识点多作为解决工艺问题的方法而存在，如定位误差产生的来源、基准的选择原则和工艺路线的拟定方法等。这时候引导学生利用知识点解决一些实际案例，能够增强学生分析解决实际问题的能力。而工艺安排的合理与否，取决于生产环境、生产类型和生产精度、成本之间的权衡。如在不同的生产条件下，同一种加工零件的工艺规程的制订也大不相同。因此，考虑工艺问题的思路不可照搬教材，须活学活用，也即在学习知识点的时候，重点要提高学生灵活运用的能力。除了列举基本的应用外，还有在工程、军事、探矿、文物保护等方面的应用，并把它作为学生毕业论文的选题。诸如许多这样的实例，不仅可以改善课堂气氛，也激发了学生学习的“内驱力”。

三、机械制造工艺学教学内容柔性扩展

(一)增强分析解决问题能力的案例导向式教学模式

“机械制造工艺学”的教学内容概念抽象、知识点多，教师在授课的过程中要注意内容的系统性、连贯性，将知识碎片和点、线，在教学的过程中贯穿起来，以便于学生构建知识框架，形成解决问题的逻辑体系。

“机械制造工艺学”这门课程的主旨是要学生学会“机械加工工艺规程制定”，围绕这一出发点可以将全部的教学内容，以实际设计案例的形式清晰地规划出两条知识主线，即：(1)工艺路线制定、工序尺寸确定；(2)工艺精度控制。以设计案例的加工工艺规程制定的方式，建立一套全面的解决问题的思路，呈现在学生面前。这就是“增强分析解决问题能力的案例导向式教学模式”。那么如何选取设计案例呢？纵观课本[7]前后，使用最多的案例就是轴的加工。因此，建议选用阶梯轴零件图作为贯穿整个教学内容的设计案例。

(二)面向现代化生产制造的教学内容柔性扩展

根据“机械制造工艺学”教学内容特点分析可知，工艺设计具有较高的灵活性，实践性强，设计的综合考虑因素多。因此工艺规程设计要求学生必须有扎实的面向实际的专业背景，对课程知识的融会贯通，并能形成自己的设计体系或者设计思路。而与“机械制造工艺学”课程学习相结合的工艺课程设计和工艺生产实习，是从实践角度对机械制造工艺学内容展开更深层次的学习，也是从实践的角度搭建平台，对学生的专业知识背景进行的两次延伸与扩充。然而，由于课程内容和案例讲解更多地是拘泥于课本，学生的视界不足以支撑工艺课程设计和工艺生产实习的刚性要求。尤其是生产实习，经常看到学生一脸兴奋地走进工厂，然后又一脸懵懂地走出来。俗话说“外行看热闹内行看门道”，很多学生的实习经历还停留在看热闹的层面上。针对上述情况，需要对教学内容展开适当的扩充，来引导学生获取从更深的层次上汲取生产实践中的“门道”的能力。把这一教学方法被称之为“面向现代化生产制造的教学内容柔性扩展”。

“面向现代化生产制造的教学内容”以拓宽学生的视野为目的，可以朝向多角度延伸知识的深度与广度，而“柔性扩展”则更多地是考虑围绕着“课程教学—工艺课程设计—工艺生产实习”三位一体的内容来进行扩展。那么“柔性扩展”的角度建议朝向三个方向，即工艺系统的发展历程，工艺系统的发展历程，先进机械制造技术走向。

总之，“机械制造工艺学”通过采取多种教学方法及教学手段，调动学生课内课外的学习积极性、主动性。在教学方法上狠下工夫，认真备课，尽力组织好课堂教学内容，以讲课为主，生动、活跃地辅以课堂提问、讨论，调动学生的积极性和主动性，充分发挥学生的思维能力和想象能力，使他们在课堂上得到最大的收益，取得了优异的教学效果。“机械制造工艺学”教学内容柔性扩展，必然要求教师一方面经常关注机械行业发展动态，保持知识的持续更新与教学内容持续改进，另一方面要求教师经常接触实践、参与实践，去工厂调研实习，提高实践经验。教师还可以通过网络学习的方式了解行业动态。此外，“机械制造工艺学”的教学，要做到培养和引导同时进行，尊重社会发展和技术进步，面向学生因材施教，尊重和发挥学生的创造创新精神。教师的课堂教学过程，不仅是传播知识的过程，也是教育和培养学生的过程。在某种意义上，教育和培养学生养成良好的学习习惯比传播知识更重要。通过这样的日积月累、潜移默化，坚持不懈的做下去，对学生的今天和未来成长具有重大作用。