基于项目的机械制造技术基础课程教学新模式探索与实践

蒋俊香, 沈 健

(吉林农业科技学院机械与土木工程学院，吉林 132101)

机械制造技术基础课程将机械制造工艺学和金属切削与刀具内容进行融合，是机械设计和机械制造类专业的专业主干课，在专业课程体系中占有重要的地位。通过机械加工工艺理论和典型零件加工工艺的教学，培养学生处理机械切削加工和装配中的一般工艺问题，掌握机械制造相关专业知识，对提高学生应用和实践能力具有重要的作用。目前课程理论教学主要采用教师讲授、学生被动听讲这种普通的教学模式，实验教学仅仅让学生操作各种仪器，完成实验报告，学生的学习兴趣不高，教学效果差，达不到知识和能力的结合及课程教学的目的。随着科技的迅速发展，教师应该努力尝试教学改革，接受新思想、新方法，并将新型的教学方法应用到课程教学过程中，注重学生实践能力的培养和思想政治建设，强化学生树立工程师般的意识。

1 课程内容特点

机械制造技术基础课程主要有以下特点[1]：(1)知识面广且多。涉及多门相关课程内容，如机械制图、金属切削原理与刀具、金属切削机床等课程，其涵盖的知识体系非常丰富，很多知识都在这些课程的基础上进行讲授。(2)理论性知识强。该课程要求学生针对不同结构的零件和装配体，能够正确地进行机械加工工艺过程设计及装配工艺设计，并能正确编制工艺规程，这就需要学生掌握大量的基本知识。(3)具有很强的实践性和应用性。机械制造技术基础课程主要任务是向学生讲授零件从毛坯到合格产品的过程、方法，加强学生工艺理论研究、工艺设计开发、先进制造工艺探讨和应用等方面的能力，在教学过程中要注重对学生解决实际问题能力的培养。

2 课程授课现状

机械制造技术基础课程是机械类专业的传统课程，主要以教师为主，学生为辅。传统的教学模式存在很多问题，主要有以下几个方面。(1)教学内容过多，层次不清晰。课堂教学量大，学生对各章节之间的联系缺乏清晰地认识，对知识点的理解和运用仍然没有质的提高，一旦遇到具体工艺问题不知如何解决。(2)主要以板书或者多媒体授课。以教师讲授为主的“填鸭式”教学，课堂氛围沉闷，学生容易变成“低头族”，动手能力差，学习效果差。在此情况下，教师授课没有激情，教学陷入恶性循环，达不到课程要求的目的。(3)考试主要以试卷为主。这种考试模式易造成一些学生期末临时突击，不注重日常学习的积累，背各种题库完成考试。虽然教师出多套试卷，随机抽题，但也只是纸上谈兵，学生考完就忘，体现不出学生应用能力和教学效果，与应用型大学教学目标相悖。

针对目前的教学状况，迫切需要教师利用现代的教学手段，改进教学方法，从知识内容、教学形式及评价指标等各个方面进行改革[2]。课程的特点、目标决定了教学过程中需要打破传统的教学模式，构建以能力培养为目标，以工作过程为导向，以具体的项目化教学为基本点的新型教学模式[3]。这一教学模式要以实践型的项目教学为中心，围绕项目的实施开展学习活动。

3 项目教学模式

3.1 项目划分

基于项目的课程教学模式在课堂理论教学模式基础上，引入一系列与课程理论教学内容密切相关的课程项目，学生利用一定的课内时间和大量的课外时间自主开展项目的实施，使学生能够有机会主动学习，在做中学，学以致用[4]。整个机械制造工艺系统由机床、刀具、夹具、工件四部分组成。故按照课程特点，打破常规内容分布，把课程分为八个大项目，每个项目设定具体小项目，共计24个小项目。在机械设计制造及其自动化专业培养方案中，该课程明确划分理论和实验学时，根据项目化实施方案，打破理论学时和实验学时的限制，根据每个大项目要求、内容量的大小及项目的重要性，为每个小项目划分学时。项目实施过程中，一些内容需要小组团队来完成，小组人数不宜过多，一般4～5人。

3.2 项目具体内容

3.2.1 机械制造技术导论 根据机械产品公司的实际生产案例讲解传动轴的制造过程，使学生了解生产过程、工艺过程与工艺系统的概念，了解生产类型与工艺特点，为后续项目化教学实施打基础。要求学生明确本课程的重要性及课程实施的相关要点和要求。让学生从思想上接受课程教学的相关要求，并积极主动地配合。

3.2.2 机床 主要内容为各种机床特点及使用方法。此部分包含3个小项目，分别为普通车床、数控车床、其它种类机床(普通铣床、数控铣床、磨床、刨床等)。教学方法主要为理实一体。学生小组分析机床的主要部件，主要技术参数，传动系统以及操纵控制系统，并形成项目报告书。小组互评过程中，教师参与并融入一般车床的分类、运动及传动相关知识，对关键问题和重要内容强调及补充。项目实施地点选在实训中心，比如数控车床，每组分配一台数控车床，根据项目书的相关要求，了解掌握数控车床的牌号、基本结构、各个部件的功能及特点、机床维护与保养等。教师查漏补缺，补充学生不懂或者漏掉的相关知识。

3.2.3 刀具 主要内容为车刀、钻头、铰刀等各种刀具。分析刀具材料、刀具角度、刀具特点及测量方法等。此部分分成3个小项目完成。比如小组抽签决定分析哪一种机床刀具，要求学生根据实物，了解刀具应用特点，刀具受力受热变形及刀具磨损等相关知识，并完成项目报告书，教师解决学生在学习过程中的难点。小组之间刀具轮换，经验分享，每个同学都要掌握本项目的各种刀具。

3.2.4 夹具 主要内容是各种机床夹具。包含5个小项目，分别为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、焊接夹具。针对每类机床夹具要求掌握夹具的构成、各部分的作用、设计要点、应用注意事项等。项目进行过程中，每个小组要课外查资料并学习一种机床夹具实际应用案例，并做成PPT形式，进行优秀案例课堂展示。其中焊接夹具可以聘请企业的高级工程师来授课，弥补教师实践经验的不足。

3.2.5 工件加工工艺设计 此部分包含7个小项目，分别为轴类零件、孔类零件、含平面类零件、加工较易的综合零件、加工难度适中的零件、复杂零件、工艺设计。项目内容主要为生产案例，所有项目案例均来自企业实际生产案例。根据课程进度，学习过程由简单的典型零件到复杂的机械零件，最终培养学生工件加工工艺设计能力。此部分内容是课程的核心内容和重点内容，融合了前四个大项目的相关知识，是前期知识的延伸，也是后续知识的连接点，是课程内容的综合应用，要求具备一定实践能力的教师来完成，结合企业的生产案例来开展教学。内容应由易到难，先分别介绍轴类、孔类、平面类三个典型特征的加工工艺，熟悉机械加工工艺过程。其次介绍综合零件的工艺设计，设计的零件应从易到难，加强学生动手能力。课程延伸可以结合UG软件一体化设计、编程、加工。

3.2.6 工件质量分析 此部分包含2个小项目，分别为工件加工精度和工件加工表面质量。主要教学方法为专题讨论。根据生产案例加工过程及报废件的特点，专题讨论原始误差的种类，机床、刀具、工件受力和受热对加工的影响。需要根据项目设置讨论问题，小组讨论互评。根据生产案例镗床加工件的加工误差，分析误差源。可以采用思路导图的方法，学生根据形象思维绘制树形、花形、蔓藤形等图形，形象表达原始误差的种类，通过这种方法，提高学生的学习兴趣，增强学生的记忆力。如传动链误差，可以做一个小游戏，根据教室座位，每列同学作为一个游戏对象，从前向后传递一个物品，根据最后一个同学拿到物品的时间和准确性，判断传递的效率。在做游戏过程中，学生体验了传动链误差的来源及解决方案。此部分内容概念性理论性内容比较多，所以要求授课方式灵活多样。

3.2.7 机器装配 此部分包含2个小项目，分别为减速器装配和自行车装配。每个小组分配一个减速器，学生需了解此减速器的工作原理及特点，在拆卸减速器过程中掌握零部件的连接关系，根据装配工艺卡的要求完成相应内容。绘制减速器的装配系统图，包括部件、组件、装配体的系统图，要求绘图清晰完整。最后根据装配关系将减速器装配完毕。学生在操作过程中，实践学习了零部件的相关概念，装配方法及装配顺序，并能编制装配工艺规程。

3.2.8 机械制造新技术 讲授目前先进制造技术的发展现状及趋势，开拓学生视野。学生每组课外搜集资料学习一种先进制造技术，并做成PPT的形式，课堂展示。为了避免学生在准备内容时重复，提前给学生布置几个题目，如特种加工技术、快速成型技术、高速加工技术和超高速加工技术、精密加工和纳米技术、柔性制造技术、智能制造、绿色制造、敏捷制造、虚拟制造等。每组选其中一个题目，也可自选题目。但小组与小组之间选题不得重复。进行翻转课堂[5]，每组都要展示，每小组展示时间控制在10分钟内，要求介绍技术的含义、发展、应用现状，包含图片和视频。

4 项目实施要点

在项目实施过程中，授课教师应灵活应用各种手段，项目进行过程中应注意以下五点内容：(1)选择项目适合的生产案例。选取的生产案例应该体现生产应用，适合教学，学生容易接受，并且生产案例采用由简到繁，逐渐深入的方式。故选取适合的案例是关键问题。可以采用与学校合作的实习单位的生产案例，鼓励企业的工程师讲授部分教学内容。授课教师不只是一名教师，它可以是一个团队，根据不同教师的特点，结合课程内容合理分配。(2)知识与项目有效结合。生产案例教学过程中，需考虑如果把案例没有体现的知识内容加入到项目进行过程中，不能只是简单介绍案例，要将项目的手段和知识有效结合。学生不应只学会案例的内容，要举一反三，由个别到一般，灵活应用知识。(3)有效提升学生实践能力。项目化教学过程中要强调分工合作和自主实施。项目的实施要有明确的时间、具体内容、实施方法、评价标准等，让学生了解项目所需要解决的问题或需要完成的任务。对于小组完成的内容，确定小组负责人和每个成员的具体任务，避免一个人做完所有事情，充分发挥每个学生的优势，培养学生团队意识。(4)充分发挥网络课程功能。教学过程中学生要完成各个项目书、工艺加工和装配卡片、翻转课堂PPT等内容，为了方便学生上交各部分内容，充分发挥网络课程功能，采用网上提交作业。教师及时查看学生作业内容的丰富程度，及时整改，奖罚同时进行，督促学生。(5)评分标准。评分要讲究公平，也要激发学生的积极性。项目实施一部分内容是小组来完成的，要对小组各个成员的表现综合评价，避免个别学生偷懒的现象。课堂PPT要根据内容丰富程度，发言人表现，展示时间综合评价分数，要求小组之间互相打分。每个项目执行过程中，表现突出的个人要单独打分。评分标准应细化。

此外，教师应根据学生课堂表现，及时调整课程进度及教学方法。为了弥补课程进程中的不足，鼓励学生网上评论，课程中期做试卷调查，及时发现问题、解决问题。

5 课程教学特色

基于项目的机械制造技术基础课程具有的教学特色包含以下五点内容：(1)知识体系项目化。机床是加工设备，如车床、铣床等；刀具包括车刀砂轮等；夹具是指机床各种夹具。机床、刀具、夹具和工件四个部分在机械制造加工中密切相关，必不可少。故按照课程特点，打破常规内容分布，将课程穿线，系统化，把课程分为八大项目，每个项目设定具体内容及实施方案。(2)知识与项目的融合。在项目的实施过程中，学生由被动学习改为主动学习，学生参与度大大加强。教师要在项目中灵活融入课程的基本知识，不应因项目化而减少知识量的讲授，项目要与知识有效结合。要求教师精心设计每一个项目，项目实施过程中要根据问题及时调整课程内容。(3)教学方式灵活化。打破常规教学方法，采用理实一体、生产案例、专题讨论、小组讨论等教学方法。增大学生参与度，增强课堂活跃度，提高学生的学习热情。在教学过程中适当应用网络课程的功能，点名、小组讨论及加分、上交作业、资料共享等。(4)重在实践能力培养。课程内容加大工件工艺设计部分的学时比例，增加大量的生产案例，使学生以自己是一名企业工艺设计人员的身份来学习，提高学生分析和解决实际问题的能力[6]。(5)课程考核改革。取消课程期末考试。根据项目内容多少及重要性，每个项目均有相应分数，所有项目的分数之和就是课程的总成绩。合理设置分值，综合评价每个学生的分数，避免小组讨论过程中个别成员“蹭车”的现象。

6 结 语

基于项目的机械制造技术基础课程教学新模式，打破了传统教学内容的布局，将理论课程和实践相融合，根据课程的特点，整合内容，以项目化的教学方式实施教学，根据不同的项目采用不同的教学方法。这种授课方式使教学内容体现系统化以及表达方式新颖化，有利于学生构建整体知识体系，提高学生参与度，提高学生的学习热情，学习过程中实践能力也得到相应提高。这种教学模式达到教与学相辅相成，使教学效果显著提高。