基于创新能力培养的机械加工设备课程教学改革

孟文静，刘沐洁，李晓光

（安徽粮食工程职业学院机电工程系，合肥 230000）

1 机械加工设备课程教学改革的意义

《中国制造2025》提出坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针；十九届五中全会也指出，要坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，提升企业技术创新能力，激发人才创新活力[1]。随着机械智能制造应用的日益广泛，企业对机械制造及自动化专业毕业生有了更高的要求，不仅需要学生熟练掌握各种常见机械加工设备的工艺范围、结构、选用与操作，还要求学生具有不断学习使用新设备、新加工工艺的专业能力和创新能力。高职院校只有不断推进对传统专业课程教学的优化和改革，在教学中融入对学生创新思维的启迪，注重学生创新能力的激发，才能切实提升教学效果，更好地适应智能化时代产业的发展需求。

2 机械工设课程学存的问

2.1 课程容偏理，不利学生学习容的度卷

机械加工设备作为机械制造专业的一门专业必修课，传统课程内容中设置的理论内容较多、实践内容偏少，而该门课程是一门实践性很强的课程，实践内容的缺乏将会造成学生对所学知识的代入感和体验性严重不足，学习的卷入度不够，无法有效地对所学知识进行反思并进一步在实践中进行运用检验，从而制约了学习效果和创新精神的培养。

2.2 教学方法单一，不利于激发学生实践创新的积极性

该门课的教学过程主要采用教师讲授、学生被动学习的方式，教师依然是课程教学的主体，师生互动交流不多，学生由于缺乏课堂学习的主体性意识导致学习积极性相对不高，参与度不够。同时课程教学的方法也较为单一，多采用PPT形式的静态多媒体教学，教学内容的动态展示不足，实践性教学与任务性教学等形式缺乏，教学吸引力不足，学生无法很好地掌握所学知识的要领。

2.3 考核方式单一，缺乏对学生创新能力的考察

传统课程考核一般采用期末考试与平时成绩相结合的方式，这种方式固然有助于学生对所学内容的识记，但如何将识记的内容内化为学生固有的知识背景，并在此背景下灵活运用所学内容满足不同工作任务需求的能力并未得到有效考察，从而难以全面掌握并合理评估学生运用所学知识从事创新任务的能力[2]。因此，在机械加工设备课程的具体教学改革过程中，以创新能力培养为目的强化本门课程的建设，在整个教学过程中渗透式地融入对学生的创新教育。针对高职院校机械制造专业学生学习基础相对较弱、学习兴趣相对较低的现状，充分发挥案例教学、任务教学、线上线下混合模式等教学方法的长处，做到理实一体化的有机结合，同时加强学生理论知识学习能力、实践操作能力、创新能力的教育，从而培养出理论知识扎实、实践操作能力强、具有一定创新能力和能够解决实际生产问题的应用型技能人才。

3 机械工设课程学改的基路

3.1 调整化相课程容

按照学校的人才培养方案，机械加工设备课程4学分，共68学时，其中理论52学时，实践16学时。内容主要包括传统的金属切削机床，如车床、铣床、齿轮加工机床、磨床等的主要结构与操作；还包括多种特种加工设备，如电火花加工设备、超声加工设备、激光加工等设备的基础知识。但由于机械产品更新较快，课本内容较少涉及到比较新的加工设备和工艺。因此在具体的教学实践中，机械加工设备课程除了为学生建立设备基本结构和基础操作的知识框架外，重点以企业的需求为导向，对课程内容进行整合、优化，如结合学生课程中金工实习的具体安排，压缩第2章车床、第3章铣床的实践课时分配，以避免实训内容重复。为使学生能紧跟行业发展，实际体验感知最新的加工设备和工艺，本课程安排一周的企业实训，促使学生融入企业的生产环节，学习机械加工设备的结构以及操作，同时了解企业中应用的新机型、新设备，力争将创新创业能力培养渗透到教学过程中。如在某企业中，学生参观了三坐标测量仪，并学习了其结构、工艺范围以及如何进行测量等。本课程的具体内容、采用的授课方式以及学时安排如表1所示。

表1 机械加工设备课程内容及学时分配

3.2 采用基于理实一体化的线上线下混合式教学方法

3.2.1 优化理实一体化教学方法在理实一体化教学方法中，用实践促进教学，并且让学生讲解汇报带动教学的教学模式。实践促进教学，是指在章节理论知识结束后让学生实际动手拆装机床设备如主轴箱、操作机床，提高学生的学习兴趣，从而将理论与实践相结合，实现做中学、学中思，通过实践教学逐步培养学生敏锐发现问题、积极解决问题以及创新思维的能力[3]。学生讲解汇报，是指引导学生通过校企合作平台实地考察新的设备工艺，同时通过上网查阅资料文献，充分了解机械行业加工设备的新动向及新发展趋势，以小组为单位形成报告或是PPT，并推选小组成员讲解相关内容，使学生在准备报告和讲解内容的过程中更好地把握行业最新情况和需求，切实提高学生的学习积极性[4]。

同时，本课程在理实一体化教学方法的基础上融入任务化教学方式，以提高学生的动手实践能力和解决新问题的创新能力，即当设备基本原理讲解完成后，设计相关任务让每组学生完成，每组学生任务不同，以防止抄袭[5]。如讲授课程第7章特种加工中3D打印技术的相关内容时，先讲授3D打印技术的理论知识，然后要求每组学生自己设计零件结构，在课下用三维软件建模并导出，在实践课程中将建模文件导入到3D打印设备中进行切片处理并进行3D打印加工。通过任务教学法既能够有效激发学生学习知识的积极主动性，也便于将学生创新能力的培养渗入到日常教学过程中。

3.2.2 线上线下教学相结合在理实一体化线下教学的基础上，充分利用线上教学获取资源广泛、复习方便、可上传文档、视频等特点，采用职教云平台构建线上线下混合式教学体系。课前将本节课的重难点发布到平台，将机床的拆装视频、操作加工零件视频上传到平台，供学生课前预习、课后复习。线下教学中采用零件表面获取方法-机床的工艺范围-工作原理-整体结构-零部件结构-机床操作、调整-维护保养任务驱动式的分层次教学，分别讲解实物图、结构图、拆装视频、操作视频，逐一对比，使学生由浅及深、由静态到动态的学习。使学生对所学知识点掌握得更加牢固，将理论与实践相结合，切实提升学生实际分析问题并运用所学知识灵活解决问题的能力。每节理论内容结束后，增设实践内容，包括学生动手拆装、操作机床加工典型零件等，使学生将理论与实践相结合，深入理解机床的结构和操作规范。课程结束后发布问卷：本章节的重难点是什么，该机床的加工工艺范围和操作要点是什么，本章节你觉得最难的问题是什么，加工过程中遇到了什么问题、是否解决、问题出在哪里，希望教师重点复习哪一部分内容等。通过在线发布问卷，教师能更好地掌握学生的学习情况，也使学生更加清楚本章节的教学重点和难点，学会分析总结实践中出现的问题并促进学生切实开动脑筋予以解决，从而培养学生善于动手、善于思考、善于总结、善于创新的能力。

3.3 调整程考方

传统的课程考核方式包括课堂考勤、平时作业、课堂表现、期末试卷成绩，只能对学生理论知识的掌握进行片面地考察，缺乏对实践环节的考核，也缺乏对学生创造性地运用所学知识解决问题能力的考核[6]。本课程为提高学生动手实践的积极性，培养学生的创新能力和实践能力，将创新设计环节纳入课程考核，通过创新设计环节促使学生对所学知识进行内化、整合，从而有效提高了学生的创新意识和创新能力。同时，采用过程性考核方式，将传统的以知识识记为主的单一性考核转变为对学生知识掌握及创新运用的综合能力考核，切实增强了课程教学效果。其考核标准如下。

期末试卷考核：考核内容包括填空、选择、简答、分析计算等常规题型，采用闭卷考试，考核分值30分。通过期末试卷考试能较好地掌握学生理论知识学习情况，通过教务系统中的学生成绩单能清楚地了解学生成绩分布图及学生对各知识点的学习情况。

课堂考勤考核：包括课前线上平台考勤、课中随机抽取学生回答问题等形式，考核分值5分。疫情期间，课堂考勤更加重要，通过课堂考勤加强对课程的重视，并能掌握学生的动态。

线上学习考核：包括学生对线上教学视频的观看、线上作业与测试，考核分值10分。使学生能更好地预习课程内容，在课堂中更容易接受新知识，带着问题去学习，培养解决问题的能力。

学生讲解部分考核：学生根据给定的主题查阅文献、网站，向企业了解相关设备的新机型、新发展以及新趋势，如：车床，现在企业中用的新型车床的型号、结构、工艺范围、加工精度、以后的发展趋势等。考核分值20分。锻炼学生查阅专业文献并进行总结的能力，同时使学生能够掌握行业的新发展、新动态。

实践环节考核：实训课中学生动手拆装机床、操作机床加工零件的精度，并综合考虑在操作过程中学生发现问题、分析问题、解决问题的创新思维；最后一次实训课进行随堂实践测试，给定零件让学生动手加工，考核分值20分。通过该考核环节提高学生动手实践能力，使学生能够将学到的理论知识应用于实践当中，更好地掌握机械加工设备专业知识，也有利于培养学生在实际生产中发现问题以及应用所学知识创造性解决问题的能力。

创新设计考核：让学生自己选定零件，设计加工方案，并分析加工方案能否满足零件精度要求，或改进已学机械加工设备的结构以弥补不足，考核分值15分。创新设计使学生要在掌握该门课主要内容的基础上，综合考虑多种因素选择机械加工设备设计加工方案，能够发散学生的思维，进一步促进学生创新能力的培养。如开合螺母主要用于车床中连接丝杠将运动传递给溜板箱，学生根据生产批量大小、现有设备等情况设计开合螺母的加工方案。

4 结语

本课程通过课程内容优化、教学方法改进、考核方式改革等方法打破传统灌输式的教学模式，在培养学生熟练掌握各类机械加工机床结构、工艺范围等基础知识及设备操作技能的基础上，通过线上课程培养学生自主学习的能力，通过实践环节、学生讲解环节、创新设计环节，提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力以及创新设计的能力，同时也增强了学生专业信息搜集与分析、专业技能综合与运用、专业内容总结与表达等多项能力，从而切实成长为产业发展所需要的创新型技能人才。