机械制造工艺学理实一体化教学改革探索

霍文国，邵 娟

（天津职业技术师范大学机械工程学院，天津 300222）

1.引言

机械制造工艺学课程是天津职业技术师范大学机械类专业一门综合性极强的专业必修课。该课程具有极强的综合性和理论性，也具有极强的实践性特征，对学生来讲，也是一门大课、收尾课、检验性课程[1]。在传统的教育教学模式中，机械类专业有关机械制造工艺的课程内容存在条块分割、不成体系的现状，比如分成《机械加工质量》、《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》等多个教学模块。机械加工表面质量、机械加工精度、机床夹具、加工工艺规程以及装配工艺往往分别独立讲授，而实际应用中却需要学生具有解决问题的综合能力，本文通过对机械制造工艺学课程内容进行有机整合，以实际加工生产案例为主线，对教学环节中的教师、教室、教具和教材进行四教融合，然后再在每个教学环节进行产教融合，最终形成四教与产教的双融合，大大提高学生解决实际问题的能力，形成一种新型先进的双融合教学模式[2]。

2.机械制造技术课程教学改革研究意义

目前我校在机械工艺技术等机械类专业学生教学中均以理论教室课堂讲授为主，教室内没用任何教具和机床、夹具和量具等实物，实验和课程设计单独进行，与理论内容讲授相互独立[3]。然后中间再穿插课堂提问、课堂检测、笔记抽查等教学手段督促学生学习。由于我校学生以技校生源和高考收底二本学生生源为主，学生普遍文化基础较差，但是动手实践能力较强，对实物和实际操作比较感兴趣。因此从目前来看这种教学模式，课堂气氛单调，学生注意力不容易集中，控制力差的一部分同学很容易分神并看手机或者睡觉等，这种教学模式相对落后，从教学效果来看，目前很难满足职业技术师范大学机械类专业学生的动手动脑、全面发展的培养要求。

基于四教融合和产教融合的双融合理实一体化教学模式是实践性强的专业课教学中的一种模式，研究认为理实一体化不仅仅是理论教学和课程设计、实验、实训等实践教学环节在形式上的机械结合，而是从学生的基础现状、课程教学规律、用人单位对毕业生的需求出发，将理论和实践教学有机结合配合的一种双融合全新教学模式。理实一体化教学过程既要让学生加强对理论知识的掌握，又要确保学生学以致用，以生产案例加强基础知识学习，以扎实的基础提升学生解决实际问题的能力[4-5]。

3.机械制造工艺学理实一体化教学思路

双融合理实一体化教学思路涉及到教学内容更新，增加企业实际案例内容，编制适应职业技术师范大学学生的教材，新建机械制造理实一体化教室，购置课程相关教具及教学模型，新增教学视频、动画、视频、微信公众号等新媒体教学内容，调整为项目驱动式教学方式，任务完成式考核评价方式。

课程改革坚持以实际生产案例为载体，将以项目式教学为手段，以学生解决实际企业典型加工零件的加工方法分析及机械制造工艺规程制定为教学主线，并认真分析新时代下企业机械加工岗位的员工要求，制定机械工艺岗位员工技能培养标准和要求，按照教学、教材、教室、教具四教融合与产教融合的新理念，创造性地将企业生产中的加工零件、加工设备（包括机床、刀具、夹具、量具和辅助设备等）、加工案例、加工技术文件等融合进教学的所有环节，以情景再现的方式展现在学生面前，大大调动学生的学习兴趣，提高学生的机械制造工艺的职业能力。整个教学过程均采用以生产需求任务驱动、加工案例项目式引导的一体化教学形式，实现学中教、教中学、做中学、学中做的综合场景化教学[6-7]。

整合教学内容。将内容整理为几大项目模块和教学案例，并采用项目作为导向，对教学内容进行大调整，以加工案例的需求顺序安排教学内容顺序，以完成实际生产任务确定教学目标[8]。确定几大类典型加工零件案例库，并根据我校的实验实训教学设备实际，按照我校学生基础现状，将理论知识学习、工艺工程师能力培养、职业素质提升三项培养任务揉合在一起，重新编排教学内容，并将引入的企业元素编排在课程教材和教案中。

根据一体化教学要求，对教学过程优化设计。课程教学过程分别由课前教学内容制定、教学场景布置，课中学生分组学习、教师讲解引导完成项目任务，课后总结分析和互评等环节组成。以学生团队完成指定项目任务的各种需求选择教案、教具、视频音频资料、教法和教室场景，确定教学详细过程，最佳教学环节、手段和实践教学方案，选择教师授课。这种模式需要教师在课前做好大量的准备工作（比如教学环境布置、教具安排等）。

以追求学生理论实践综合能力提升为目的的组织课堂教学，并且有针对性地开展课外训练，选择最佳教学场景。同时在教学的各个环节都注重学生理论和实践的一体化培养，理论教学和实践教学、课堂教学和课外教学融合在整个教学过程中，形成实实在在的一体化教学新模式。

4.机械制造技术课程理实一体化教学模式

4.1 理实一体化教学模式内涵

理实一体化作为职业技术师范大学学生培养最为重要的教学模式，主张围绕实践操作的需要开展课程教学，以实践操作技能为指导，通过技能训练使学生掌握与实际结合的专业知识，机械制造工艺学的理实一体化教学模式让学生更多地参与到实践操作环节中，设计专业学习需要理论和实践结合，制造专业学习更是依赖实践，通过实践推动理论知识学习，理论知识进一步提高实践能力，在教学环节实现真正学以致用，理实一体化教学作为一种融合教学模式，解决了传统教学模式中理论课程与实践环节相互独立分割的问题。通过重理论联系实际，契合天津职业技术师范大学的双师型职教师资的培养需求，是保障我校学生培养质量的重要措施[9]。

4.2 整合教学内容，采用项目式教学

打破教材各章节的条块分割，根据课程设定的加工案例需要，把相关课程内容的理论知识点重新排序分配，以项目为中心，理顺理论知识点，将课程培养目标的相关的教学内容集中到一个项目案例中，每一个项目案例都有设计有理论知识学习要求、实践能力培养目标、综合素质和职业素养培养目标，通过一个个生动教学案例，使单调的理论知识更加形象有条理、前后知识点形成一个整体系统，课程培养目标更加清晰和容易实现。

传统“机械制造工艺学”课程内容比较偏重理论知识学习，课程内容必须进行整合和删减。首先，保留金属切削方法、机床夹具、机械加工质量、工艺和装配的主要知识点，因为理论知识的系统学习有助于学生更好地掌握专业知识。其次，结合生产实际，增加典型加工方法、机床结构、常用夹具、零件的工艺设计和典型部件的装配内容，更新原有的典型零件工艺分析。比如主轴加工目前已经完全是数控加工，不是传统普通机床的加工，选择比较复杂的阶梯轴或者齿轮轴作为学习项目反而更贴近生产实际。第三，扩大知识面结构，融入先进制造技术、精密制造技术、典型零件制造技术、高速切削加工等新技术和新方法。现代企业的生产更趋近于生产集中，新工艺能带来更可观的收益。

4.3 改革教学手段，加强实验教学

充分利用现代化的教学手段，通过交互式、启发式教学方法，提高教学质量。把教具、教材、教师和教室结合起来，并将企业实际案例融合到教学环节中，进行机械制造工艺学的各个环节的理实一体化教学。购置量具和刀柄等教学教具，通过实物零件、教具模型等进行课堂演示和实际操作教学，大大调动了学生的学习兴趣，有助于增强学生的快速理解加工原理；针对教学中的夹具如何定位、机床的传动、进给以及操纵机构、六点定位的原理等内容有针对性地安排学生制作的教学演示三维动画、视频、实物图片等加以强化教学；在讲解定位元件对自由度约束的时候借助于刚体在空间中的运动与限制教学内容进行引导；在加工精度教学环节，课堂内同步让学生实际操作各种仪器设备测量各种零件尺寸。在基准不重合误差的产生原因学习环节，让学生模拟加工现场，实地测量分析因定位方法和夹具精度原因对加工误差产生的原因，并对误差产生的各种影响因素进行深入分析，研讨减小误差的对策，并得出各类误差的计算公式；通过实际操作检测分析与课后计算习题、测验等强化夹紧误差产生原因知识点。

分组讨论教学模式能够激发学生们的团队意识，小组内分工明确，荣誉感的提升也有促进学生主动动脑思考并主动解决问题。工艺研究小组的创建能够给予在这方面有优势的同学更大的展示平台，并且能激励其他同组同学的学习兴趣。在课程进行中间适当安排实践内容，让学生在实例加工中理解工艺规程的拟定方法，在加工时学会定位和夹紧，通过产品的检测学习提高加工质量的方法。这样既能够保证课程的连续性，又能增加学生的动手实践机会，同时也有利于学生开拓思维、创新设计。

4.4 选择合适的教学案例

目前典型零件的教学普遍都是以普通机床的主轴、主轴箱、连杆、齿轮等零件的加工为案例，内容既和实际脱节，知识点也比较陈旧，学生缺少学习兴趣；大量增加机器人零件、数控机床零件等适应社会发展的新机器零件的加工案例。从企业角度出发，选择合适的工装，与学生一起拆开夹具，与学生共同分析讨论零件工艺加工路线，然后针对该零件设计合适的机床夹具，让学生独立设计并制造夹具上的零部件，最后装配。通过这一连续的训练，学生对各类典型零件的工艺安排有了直观了解，并且亲自完成了产品的制造，并查找不合理的地方并提出改进方案。

4.5 编制适合的教材

目前的职业技术师范大学的机械制造技术课程教材基本上都是普通本科教材的翻版，实践内容较少。针对职业技术师范大学学生的特点，必须对教材内容进行调整和更新。教材内容要更加注重生产实际，还要适应社会技术的进步。

5.理实一体化教学模式实施建议

本课程拟采用的四教融合和产教融合的双融合模式进行教学。具体实施方式包括理实一体化教学实验室综合教学、机械加工实验实训室操作强化集中教学、到机械制造企业的机械加工车间进行参观教学、顶岗操作等学习形式。由于机械制造工艺学是一门对实践能力要求很高的专业性综合大课。除了在学校内部学习外，还应强化与企业内部的工艺规程设计、机床夹具设计、加工质量检验、数控加工、自动化生产等生产环节融合教学，在课程教学内容、教材和编排上体现出学校与企业的深度产教融合，引入企业工程师作为兼职教师，在生产企业划定教学区等措施保证学生的生产实际教学质量。

机械制造工艺学课程对前期刀具、工程材料、机械制图、机械设计、数控编程、机床和公差等课程内容要求较高，本课程内部涉及的知识点较多，因此在教学时需要特别注意前期基础课程的掌握和训练。天津职业技术师范大学是以培养职教师资为主的高校，是培养工程师老师的学校，因此在学生培养教学工作中需要由本课程知识作为引领，对前述课程知识点进行巩固加强，教学中全面采用加工案例项目式教学，一方面提高学生的学习兴趣，扩大学生在本学科领域的知识面。对课程的重点难点内容要加以强化教学，比如典型零件的加工工艺程序制定，常用定位元件及夹紧装置、装配工艺等的确定等知识点需要反复强化学习，在教学过程中调动学生的主动性，引入问题，通过学生思考、解决问题，提升学生解决实际生产问题的能力。

6.结语

现在制造业已经逐步进入了“工业4.0”时代，职业技术教育也随着时代的进步提出更高的要求，传统的教学模式已经很难满足现代机械制造业的技术人才需求。同时，天津职业技术师范大学作为职教师资为主的培养高校，面对生源和机械企业的新变化更应该率先对教学模式进行改革。因此职业技术师范大学类高校需要在教学模式和教学方法方面不断进行改革，以提高课堂效能，真正培养出职业院校和工业企业需要的教师和工程师。本文提出的四教融合和产教融合的双融合教学新模式，实现了理论知识场景化学习、实践操作实际生产化训练、教学目标教学内容理实一体化、教学过程的项目案例化。本文提出的双融合理实一体化的教学模式真正实现了知识、能力、经验相结合，最大限度地让学生在实际场景中完成整个学习，帮助职业技术师范类高校培养高质量和高职业技能素养人才。