应用型本科院校《金属切削机床》课程教学方法探讨

◇黄山学院 蒲家飞 汪洪峰 刘胜荣 宋娓娓

金属切削机床是机械制造业主要加工设备，是机械类专业基础专业课程。基于金属切削机床课程内容繁多、知识抽象、教学方式单一等现状，提出重构课程内容优化考核机制，构建线上+线下学习平台，引进校企导师和培养校内双能型教师，增设工程实践教学案例等课程探索性改进措施，从而提高学生学习积极性和工程实践能力。旨在提高应用型本科院校金属切机床课程教学效果。

金属切削机床是一门机械设计制造及其自动化专业应用性基础课程，主要教授的内容是机床的类型、结构、功能、刀具、夹具、传动装置以及金属零件成形运动分析。旨在培养学生对金属切削类加工机床的认识，了解机床运动及工作原理，从而掌握金属加工过程中机床和刀具的选择、机床的调整及机床的操作等能力，为进一步学习机床设计、制造工艺、夹具设计、刀具设计打下必要的基础。近些年，重工业制造企业发展迅速，产业技术迭代革新，其中金属切削机床占有量约是生产设备总数的60-80%，金属切削机床的先进性和使用直接影响企业的生产效率和未来的发展。随着工业生产的深入改革，不断推进机械制造向智能制造高质量发展，掌握机床的应用至关重要[1-2]。随着我国“十四五”规划发展战略的实施，坚持创新驱动发展背景下，促使创新性应用型人才的需求日益增加[3-4]，对应用型本科院校培养人才方案提出了更高的要求，不仅要培养学生的实践动手能力，同时还要提高学生的创新能力[5]。应用型本科院校为了加强应用型人才的培养，除了课堂教学作为主阵地之外，增设了大量的工程实训类课程，有效的提高了工科类专业学生的实践动手能力[6]。为了培养工程实践类综合人才，分析当前金属切削机床课程教学现状和原因，通过探索建立新的教学体系以提高教学效果。

1 《金属切削机床》课程教学现状

1.1 课程内容繁多

金属切削机床课程内容主要分为两大部分。一是介绍金属零件的切削成形运动，成形运动包括了简单运动和复合运动，主要是机床的执行件的运动和刀具的运动。二是介绍了十二大类各种切削加工机床的基础知识，涵盖了车、磨、刨、铣、钻等其它类机床，尤其是一些特种加工设备、专门化设备及专用设备，其中各类机床中因结构功能不同又衍生其它类别。要求学生不仅清楚各机床种类及功能，同时还需要掌握机床的内部结构、工作原理及刀具的选用。因此，教学内容较多，学生需要掌握的知识面较广，对学生的学习要求较高。

1.2 课程内容较抽象

课堂教学过程中，主要通过视频、图文及板书形式进行知识的讲授，因金属切削机床课程内容偏向于对机床的认识，包括机床内部的运动以及如何完成零件的成形运动相关知识，其整个切削加工过程较为复杂抽象，例如普通车床加工锥形螺纹、齿轮加工机床加工齿轮等。不仅需要有很好的想象能力，同时需要理解机床加工零件时机床内部传动装置，及如何实现换向、变速等功能。如果通过课堂教学教授相关知识，在不具备对机床运转及零件加工较为熟悉前提下，则要求学生有较好的抽象理解能力。虽然机械类专业学生参与了学习工程实训课程，但是对本课程的学习却起到作用较小。一是机床实训内容较为单一，二是实训内容与课程教学内容贴合度较小，实训内容偏向于机床的操作，对机床的工作原理和零件加工的成形运动原理讲解较少，在实训前没有接受到相关理论知识的学习，实训过程学生目标单一缺乏思考和反思，导致工程实训中对机床的认识不深刻，加上工程实训与本课程间隔时间较长，会造成学生的遗忘，降低了工程实训对金属切削机床课程学习的影响。

1.3 学生学习积极性不高

金属切削机床课程主要讲授的是机床的认识，其课时量较少，在学生看来该门课的重要程度不是很高，偏向于认知性课程，机械类本科专业学生在自己的职业规划中，绝大数同学给自己未来的工作定性为机械设计相关工作，对车间操作机床加工零件并不愿意，所以对该门课学习不够重视。同时课本中涉及的机床种类繁多，很多设备学生之前没有接触过，学生主要还是停留在对普通车床的认知，而对于数控机床的认知甚少。在对机床不了解的情况下，课堂教学中涉及到相关的机床加工过程的理论知识，增加了学生理解难度。介绍不同种类的机床时，其知识体系较为单一，使得内容较为枯燥。另一方面，当今大学生面临的诱惑很多且自身自制能力较差，缺乏学习主动性。

2 课程教学模式探索

当前应用型本科院校作为地方人才培养基地，为区域经济和工业技术革新提供有力的保障。金属切削机床是工业生产中必不可少的重要设备，作为产品生产的主动力，机床技术人员的培养至关重要。应用型本科院校机械类专业在新工科背景下金属切削机床课程的教学改革顺应发展需求，为了满足地方企业应用型人才的需要，大力改革专业基础课程，作为机械专业学生必修的金属切削机床课程改革势在必行。针对课程主要现状及问题，通过深化改革教学体系，包括课程内容、教学方式、课程考核评价、师资队伍的建设等方面进行改进。重组知识框架精简课程章节，将繁杂难的相关机床知识从课上学习转移到课下实践，工程实训及其它专业实践与专业课程精密贴合，实现理论与实践相辅相成，让学生不仅知其然同时知其所以然，很大程度上可激起学生的学习兴趣，降低学习难度，提高课程教学效果。

2.1 课程体系设计

本课程直接与应用接轨，在培养制造类专业应用人才中占有重要地位。通过金属切削机床知识的教学，其主要目的是培养学生具备机床基础知识及应用能力，使学生掌握金属切削机床的机床运动、传动系统、机床选用、机床调整、部件设计方法等知识。目前本课程教学主要是线上理论教学，就目前而言课程学时不足，教学形式单一缺乏实践教学，达不到本课程教学的主要目的。在明确本课程的教学目的后，以下主要从课程内容及课程计划探索该课程体系的建设。

（1）重构课程内容。金属加工类机床共分为12大类，而每一大类又根据机床的结构及功能演变出其它类型，造成机床种类繁多。为了能将有限的课时有效利用，突出重点知识，在同类机床的讲解上不能面面俱到，要做到深入简出。如同类机床其功能一致，可根据常用机床或本校现有机床为案例，着重讲解该类机床。本课程从机床的概述开始详细介绍机床的基础知识，掌握机床的种类及各类机床的工艺范围。引入数控车床和齿轮加工机床作为主要内容，详细介绍机床组成、传动系统、成形运动分析、零件加工工艺等相关理论知识。并且参考课堂零件加工教学案例，让学生自主设计零件及加工工艺，在指导老师的协助下实践操作机床加工零件，通过实践教学不仅将理论与实践相结合降低知识理解难度，同时很大程度上提高了学生的学习兴趣及加深知识记忆。在上述两种机床的机床上延伸出其它通用性机床、数控加工中心、特种加工机床及组合机床等，为进一步学习夹具设计、金属切削原理及机床设计打下必要的基础。图1为数控车床传动原理图，图2为车床常见加工工件表面。

图1 数控车床传动原理图

图2 车床常见加工工件表面

（2）课程计划制定。因金属切削机床课程内容繁杂难，仅依靠线上课堂教学很难达到教学目的，为了提高教学效果增设实践教学，对现有机床进行理论教授时，指导学生实操机床完成零件的加工，整个过程不仅实现了理论指导实践，同时完成了实践验证理论，降低理论知识的理解难度，起到辅助课堂教学的目的。如何将工程实践教学与课堂教学有机结合，是目前教学改革的主要任务。首先对于各类机床的基础知识教学，可以通过视频及图文的形式讲解，通过案例分析着重突出重难点知识，其次在分析机床成形运动、传动系统等抽象知识时，可以借助实践课程完成教学。实践课程的教学要与课堂教学形成承上启下的作用，在教学进度设计中明确实践课程的安排，通过穿插形式融入课堂教学中去。具体课程内容安排如表1 《金属切削机床》课程内容分配表所示。

表1 《金属切削机床》课程内容

2.2 教学方法改革

传统教学过程中，主要是根据参考教材以及教学大纲进行开展教学进度，对于金属切削机床课程每章主要内容为一类机床的知识，各章节知识具有一定的分割性和独立性使得知识点关联性较差，导致学生在学习中没有形成一定的学习体系。为了使知识点形成系列化整体化，在教学过程中将知识串联起来，使知识点形成知识线然后以知识“树”形式拓展相关知识。例如，在介绍机床的过程中，以一个多因素组成的零件加工为案例，分析零件加工工艺，讲解对于每道工序选择何类机床、刀具、夹具、机床运动等相关知识，以此类推详细介绍相关知识点，借助三维设计软件，通过仿真动画来模拟机床的运动和零件的加工。同时，应建立线上学习资源库，将每章节知识点以文字、图片和视频的形式呈现给每位同学，让学生在上课前有一定的认知。

2.3 课程考核评价方案设定

目前该课程考核成绩由平时成绩和期末考试成绩组成，成绩占比分别为3:7，平时成绩主要包括作业、出勤、笔记，同时平时成绩也存在权重比，出勤和作业作为主要部分，由于作业抄袭等原因，平时成绩体现不出个体差异性。所以为了平衡平时成绩的权重，将课堂参与纳入平时成绩，比如课堂认真听课，课堂积极探讨回答问题等。期末考试内容主要有基础知识和计算题组成，对于实践性知识没有办法考核出学生的个人掌握程度。为了培养学生实践动手能力，课程考核评定中增设实践考核成绩，所占权重比为20%，平时成绩为20%，线上学习进度为10%，期末考试成绩为50%。这样很大程度上全面考核一个学生的学习情况，有利于提高学生的学习积极性和创新能力。

2.4 师资队伍建设

金属切削与机床课程实践内容主要涉及金属零件工艺方案设计及加工，对于增设的实践课程涉及各类机床的操作和零件的加工，目前现有专业课老师普遍缺少机床工程应用能力，对课程实践内容定位不准确，只是将课堂理论知识重复的讲解一遍，而非根据理论知识应用到实践加工零件案例分析中，达不到实践教学的目的。为了解决教师队伍实践经验不足的问题，现通过地方校企合作单位引进实践导师。考虑企业实践导师生产经验丰富，但是理论教学经验不足等因素，如果单纯以导师制的形式引进企业技术生产人员也很难实现与课堂知识有效联系。同时因企业生产会受生产产品种类的限制，制约了金属切削机床设备的使用，造成机床种类较为单一，很难全面的介绍金属切削机床的主要内容。教学中避免不了企业生产与教学活动时间发生冲突，单纯以导师制引进生产技术人员很难保证实现对学生实践课程教学工作的稳定开展。为了提高专业课程教学效果，不仅支持企业工程技术人员走进校园，同时鼓励专业教师入驻企业单位，跳出地域限制给专业课老师寻找企业导师，在企业生产中学习工程技术，掌握当今企业先进技术以弥补课本内容的滞后性。通过培养在校年轻双能型教师和企业导师引进制度，可以增强师资队伍的工程实践能力，为提高金属切削与机床课程教学效果起到决定性作用。

3 结束语

综上所述，为了提高金属切削机床这门课程的教学效果，首先重构课程内容，通过教学改革实现实践与理论教学相结合，建立线上学习资源库，让学生有充足的的学习资源，完善师资队伍建设，引进企业导师和培养双能型教师，在课堂教学中多引入前沿生产技术与企业实际生产接轨，避免学生产生学无可用的想法，从而提高学生的学习兴趣。再者，提高课程学时和学分绩点，优化课程考核评价方案，让学生认识这门课程的重要性。