信息化环境下高职院校《机械制造基础》课程改革探讨

刘凤 郭大路 李海玉

（潍坊职业学院，山东 潍坊 262737）

一、引言

《机械制造基础》是机械制造类专业一门重要的基础课程，而其中的金属切削加工部分又是重要的内容。普通车床加工是职业院校学生机工实训的一门重要基础实训内容，更是数控车床操作高手修行的良好筑基工具。对于将来想从事机械加工的有志青年来说，深入学习普车加工对日后的职业生涯有着极大的帮助。但是，传统的金属切削加工多以教师讲授和操作演示为主，学生操作过程中，规范性和安全性不能得到保证，学生也缺乏积极性和主动性。结合高职学生特点，将现代信息化技术和传统教学手段结合，以典型的减速器传动轴的加工实训教学设计为例，分析如何合理的将信息化技术手段来融入实际课堂教学，优化教学的内容，从而达到提高学生学习的主动性和研究能力，从而提升教学效果。

二、课程分析及存在的问题

本课程为《机械制造基础》，属于机械设计制造类专业基础课程，既要有专业的理论，又需要有实践动手操作的内容，需要在校学生掌握规范且熟练的操作能力。课程教学的重点是使同学们能够根据零件性能特点进行合理选材，难点是掌握规范的操作加工方法，为将来顺利走上工作岗位打下坚实的基础，并积累一定的知识和技能。

通过对毕业生就业调查问卷结果显示，很多同学对这门课程与工作岗位对接关系模糊不清。笔者在实际的教学过程中，明显的感到学生对课程的理论学习重视程度较低，在实训过程中喜欢观望，不愿意动手。随着信息化技术的快速发展，传统的加工方法确实不被大众看好，传统的教学方法无法满足用人单位对人才培养的需求，大部分同学对《机械制造基础》认可度低，感觉课程单调且枯燥，所以进行必要的教学改革很有必要。

三、教学改革

（一）教材改革

基于对课程的分析以及对学生的调查问卷，我们团队联合企业积极进行教材改革。传统的教材共分为八章，分别为金属学基础知识、工程材料的强化与处理、常用金属材料、金属材料与新型材料、铸造、锻造、焊接以及金属切削加工基础等，经过重点知识技能提炼，以减速器为载体，结合工作岗位，以加工工艺路线为教学设计主线，将原教材散落的重点进行重构，经过调整原来的八章变为减速器传动轴的选材加工及检测、减速器传动齿轮的选材加工及检测、减速器箱体的选材加工及检测、减速器其他零部件的选材加工及检测、先进制造技术与特种加工方法认知五大项目。以《传动轴车削加工》为例，它属于传动轴的选材、加工及检测项目当中的任务5车削外圆的内容，共计2个课时。实际教学过程中，将课程教学与“金工实习”相结合，让学生在学习技能的同时，综合提高机械加工的相关理论与实际操作水平。

（二）教学方法与教学手段改革

本门课程的教授对象为机械设计与制造专业大一学生，在学习传动轴车削加工之前，他们已经掌握车削加工的运动方式，也知道车削方法的选择原则，并且对减速器的工作原理有一定的了解，但是不明确传动轴车削加工注意事项及操作要领，同时缺乏对高强度工作环境的认知及心理耐受力。在确定教学目标时就要充分考虑这些问题，以《传动轴车削加工》为例，本节课的知识目标为明确车削加工不同阶段切削用量的选择原则，能力目标为熟练操作车床、并能规范的完成传动轴外圆面的加工，素质目标为培养学生严谨、规范的学习态度和工作态度，并且培养学生的合作意识。其中教学重点为制定合理的车削加工工艺，教学难点是规范完成传动轴的车削加工。

1.教学策略的改革。以往的教学过程中，理论与实践内容脱钩，学生学习兴趣低。实际教学中，注重坚持以学生为主体[1]，教师为主导的理念，借助微课、云课堂、仿真软件、电子图纸、实时投屏系统、萤石云等信息化的手段，采用任务驱动、问题导向的教法，引导学生围绕教学重难点通过团队合作的形式进行学习。

2.教学实施的改革。课前，教师利用云课堂布置课前任务：传动轴的加工工艺路线如何设计。同学们登录云课堂，根据老师布置的任务思考相关知识，并进行在线讨论，同时完成课前学习并自主完成课前测试。教师根据同学们的预习情况并结合企业教师的意见进行阶段性评价，并根据评定结果对学生进行重新的分组，进一步优化教学设计。

课堂上，首先邀请课程平台上课前答题得分最高的同学进行展示，讲解工艺路线制定的相关内容并阐述理由。借助这一环节，希望每位同学课前认真完成课前作业，鼓励更多的同学珍惜上台的机会，同时也锻炼了大家的语言表达能力。

为了更好体现“做中学、学中做”的理念，我们将教学内容分为3个子任务。

子任务1：制定加工工艺

没有切削加工，就没有机械制造业，合理的加工工艺路线是切削加工的重要前提，也是本节课的重点。课前大家虽然已经完成了课前任务，制定了合理的加工工艺路线，但并不是最优、最合理的。课堂上，教师首先讲解工艺路线制定的原则，包括加工顺序、粗精分开、注重实效处理等。

加工顺序方面。由于工件中间粗两端细，加工时先要加工直径相对较粗的一端，再加工直径较细的一端。另外，在实际加工时，由于零件的结构特点，需要调头装夹。车床上利用三爪卡盘装夹工件时，如果工件的直径超过了30毫米，其悬伸长度不能超过直径的三倍，否则会造成整个零件轴径定位差，并且整个零件无法承受较大的轴向载荷，所以需要采用“一夹一顶”的方法，提醒同学不要忽略中心孔作为基准孔的作用。

粗精分开方面。一个完整的车削工艺通常包含粗车、半精车、精车三步。粗车能够快速的切除余量，使尺寸和形状接近于成品，不需要考虑较高的表面粗糙度，可以适当地增加进给量，但是多数毛坯表面都有一层厚厚的金属氧化层，所以需要适当地减小切削量。半精车是为了进一步的切除加工余量，同时也是完成次要表面的加工。精车的目的是保证零件各主要表面达到图纸规定的要求[2]。但并不是所有的轴类零件都是按照这三步进行，需要具体问题具体分析。

时效处理方面。通过分析零件图，技术要求的第一条为“调质处理”，调质处理的重要作用是提高零件的综合力学性能[3]，为后续加工做准备，通常放在粗车加工之后[4]。而零件的四个重要的表面，由于要承受较高的载荷，需要有较高的硬度和耐磨性，需要进行表面淬火，放在精车之前。

通过细致的分析，并结合传动轴的电子图纸，要求同学们小组讨论重新优化车削加工工艺，并将工艺卡片上传云课堂，学生代表上台讲解，教师进行点评引导学生确定合理的车削工艺路线，突出教学重点。

子任务2：外圆车削加工

合理的加工工艺是保证产品质量的前提，而规范的操作是决定产品质量的关键[5]。课堂上首先请同学们通过仿真软件熟悉工艺流程，仿真软件当中车刀的装夹、背吃刀量的选择、进给量的确定等是强调的重点。教师示范讲解操作步骤以及注意事项。例如，刀具装夹过程中，刀杆伸出的长度不宜过长，通常为刀架的1-1.5倍即可[6]；工件的装夹也不宜过长，否则工件加工时会晃动的非常厉害，影响加工。随后组织学生按照电子图纸分工协作进行实操练习，实训过程中借助萤石云实时记录学生实操过程，教师巡回指导并对装夹、车削以及测量各环节出现的问题及时进行纠正，规范操作过程，化解教学难点。

子任务3：零件检测

加工的零件是否满足图纸的要求，测量是不可缺少的重要环节，而测量工具的规范使用又是测量的前提。课前，教师已经将游标卡尺、千分尺的微视频放到了教学平台，课上教师借助实时投屏系统规范演示测量方法、测量步骤以及注意事项。加工完成的零件，通过组内自测、组间互测检验零件尺寸的合格性，并对零件进行适当的修正，完成加工任务。教师将萤石云视频上传教学平台，小组对操作规范性完成互评。教师根据同学们的完成情况给予合理评价。

课后学生登录云课堂完成课后任务，观看自己的操作视频实录，进一步巩固教学内容。同时，教师带领精英团队走进企业承接企业横向课题，在企业真实加工任务当中提升职业能力。

3.考核评价的改革。本课程在注重加强学生专业技能的过程中，注重将严谨读图、规范测量、团结合作等综合职业能力的培养融入其中。每节课的教学过程中，采用线上线下、课上课下、校内校外三结合的教学模式。依托平台，实现个人自评、小组互评、教师评价、企业教师参评“四联动”考评体系，克服了传统评价的单一性和偶然性问题，使学生评价更加全面、系统，教学目标有效完成。

另外，期末考试注重学生的过程性考核，将平时的课堂表现、作业完成情况、技能操作、期末理论考试等进行了分值比例分配，所有分数借助平台做到有迹可寻。

四、结束语

作为高职院校机械类相关专业的一门专业基础课程，《机械制造基础》与专业技术岗位能力需求紧密相连，内容涵盖选材、加工制造、产品检测等各个方面，是机械相关专业学生必须掌握的基本知识和专业技能。根据课程特点，教师应转变观念，提高自身专业理论与实际相结合的综合能力，同时结合毕业生的岗位需求，注重学生综合能力、综合素养的提升，以强化学生职业能力为目标，注重教学手段与教学方法的改进，充分调动学生学习的积极性。