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中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)23-0004-02
1 机械制造技术基础课程的现状和改革必要性
随着科学技术的迅猛发展,各国竞争日趋激烈。培养具有机械设计制造及其自动化技术基础知识与综合应用能力,且能将机械制造技术、制造过程自动化技术和计算机应用技术等有机结合的应用型高级专门人才迫在眉睫[1-2]。然而,人才的培养又离不开高校教育课程的不断改革。因此,建立系统优化的教育课程结构和培养模式,对我国的人才培养至关重要。而目前本科教育有些课程结构和培养模式不够合理。如机械制造技术基础课程涉及的知识面广、实践性强。除了注重理论教学外,还应该包括实验课教学、课程设计、生产实习等教学环节。然而,事实上很多高校却以开设的课时少、内容多为由,过于注重理论知识的教学,而忽视了实践环节,导致理论学习与工艺实践常常脱节,进而也影响学生的学习兴趣[3-4]。
因此,如何在教学过程中调动起学生对机械制造技术基础课程重要性的认识,激发他们对本课程的兴趣,如何提高学生的机械制造技术应用能力和创新能力等一系列问题都值得我们进行深刻的探讨。
2 机械制造技术基础课程教学改革
教学内容改革 机械制造技术基础课程包含机械制造工艺学、金属切削机床、金属切削原理与刀具以及机床夹具设计等内容,这些内容抽象而零散,不具有系统性,并且还存在一些内容联系不够紧密等问题。这使得学生无法整体把握好课程侧重点,不能充分理解课程中的概念、原理和专业术语。因此,形成以制造工艺学为主线,金属切削原理为理论基础,以产品质量、加工效率与经济性三者之间协调发展为目标,兼顾工艺装备知识和现代制造技术新发展内容的新课程体系是非常重要的[5]。另外,课程内容还应加大实践活动的比例,让学生能够从形象具体的课程实践中获得理论课程所不能提供的知识和经验,从而建立起系统化、形象化的新型教育课程结构体系。
教学方法改革 学生对于某课程学习的热情不仅与专业性质有关,同时与老师讲授的方法有关。因而,要提高教学效果,就必须重视教学方法。改变以教师为中心,以课堂讲授为主,以理论考试成绩评价学生的传统教学方法;形成以学生主动实践为主,教师辅导为辅的新型教育模式。从而形成学生、教师和管理的纵向管理模式和课堂、实践、课后作业的横向教学模式。
1)重视绪论课,把握整体思想。对于一门课程来讲,绪论内容不仅体现课程的整体思想,而且往往是全课程的精炼总结,它将直接影响学生对该课程的“第一印象”,是激发学生学习这门课程的“触发器”,这一点必须引起教师的足够认识。绪论部分整体思想的体现就在于它的课程主线,如机械制造技术基础课程就是按机床、刀具、制造工艺学和夹具设计这个主线贯穿整个课程。而绪论部分篇幅往往偏少,如果仅仅是按照简单的主线来讲,必定枯燥乏味,学生对这门课程的“第一印象”也会弱化,进而影响他们对本课程的兴趣。因此,在授课之前可事先下载有关国内外先进制造技术的视频,通过多媒体软件向学生展示,这样不仅能够让学生了解当今我国与其他国家在制造技术上的差距,而且也让他们在正式接受这门课程之前对行业有总体的了解,激发学生的责任心和使命感。显然,通过学习绪论部分内容,既调动了学生学习本课程的动力,又为整个课程的学习建立一个良好的开端。
2)指导学生从个人“单打独斗”向团队协作转变。正如一个谚语中所讲的“你有一个苹果,我有一个苹果,我们彼此交换后各自仍有一个苹果;而你有一种思想,我有一种思想,彼此交换后各自都具有了两种思想”。τ诨械制造技术基础课程的学习也该如此,如果只是偏重让学生自己学习课本内容,不进行思想交流,很容易进入学习误区,影响学生的学习兴趣。而通过成立学习讨论小组,可以让他们获得不同的学习心得和思想。如工艺路线的设计,不同的学生对于同一个零件的加工工艺路线会有不同的设计方案。这些设计方案没有正确与错误,只有合理与不合理,这样不仅可以使学生了解到自己设计方案的缺陷,从而开发出更加优秀的设计方案,而且提高了学生的团队协作能力,这种教学方法也会让学生毕业后能快速融入新的设计团队,从而取得更好的发展。
3)采用交叉互补的授课方式。不同的教学内容,采用不同的授课方式。如讲授传统的CA6140普通车床与现代数控机车床时,可利用实验室内的普通车床,先让学生了解普通车床内部结构布局、传动、操纵,刀具的类型、用途、结构特点,车削用量的选择以及夹具中选用的通用标准,零件的加工及装配内容,然后给学生展示一些当今世界上先进的数控机床加工视频,让学生意识到两种机床各自的优缺点。以此有效地将理论与实践相结合,在较短的教学时间内解决单凭教师口授与板书甚至多媒体等无法讲清楚的问题。通过这种方式可以让学生很容易掌握两种机床在成本、效率、精度及各自适合加工不同表面的区别,从而弥补理论教学的不足。这种理论教学与现场教学并行的教学方法,解决了课时少、内容多的问题,有利于加强学生对相关知识的吸收和巩固,因此这是一种行之有效的教学模式。
教学手段改革 根据机械制造技术基础课程教材内容不同、学生理解能力的不同,并结合教学理念,及时掌握现代制造技术的最新发展动态,寻求最佳的教学手段,最大限度地激发学生对此课程的学习兴趣。
1)突出机械制造技术基础内容的系统化和整体思想,强化实践教学。对于机械制造技术基础来讲,很多高校却偏重于理论,忽视了课程的实践性、系统性,使得学生很难理解课程内容。因此,研究机械制造过程所涉及的问题时也应采用系统工程的理论和方法。首先明白整个系统是什么,它能分成哪些子系统。通过研究这些子系统与整体系统以及子系统与子系统之间的关系进而准确把握课程内容。对于本课程来讲,就是利用机械制造工艺内容的系统化、整体性,将机床、刀具和夹具设计相关知识融为一体,从而增强教学效果。
2)采用拟三维模型及仿真方法,提高学生对课程的理解。在课堂上讲授机床、刀具、工艺过程及夹具设计的内容是很抽象的,如果通过一些如SolidWorks、UG、Pro/E
等三维绘图软件,建立三维虚拟模型并进行仿真,能够让学生们更直观地了解机械制造技术这门课程。如机床主轴箱传动系统、机床电主轴系统等内容。另外,教师可以给予学生一些适当的课题,要求他们以CAD/CAE/CAPP/CAM为设计理念,利用三维绘图软件来完成一些简单的模具设计、制造及检测一体化工作。通过这种教学手段不仅锻炼了学生运用软件的能力,同时也训练提高了学生处理实际问题的能力。
3)采用贴近生活的实例,鼓励学生参加科技创新研讨会。首先,机械制造技术基础课程中的许多知识点是与实际生活有着千丝万缕的联系,大到一辆汽车生产,小到一个螺栓的制造。在教学过程中教师若能把握住这一点,将非常有利于教学。如讨论定位原理时,教师可以通过类比法来讲述:如何理解普通车床中三爪卡盘的定位问题?如不在同一条直线上的三个点可以确定一个平面,自行车与三轮车比较:前者易倒,后者能保持稳定。
另外,对于自由体不考虑力的影响,如判断过定位对加工的影响时必须考虑的问题。教师可以举方凳的例子:当凳子与地面接触是过定位,若地面平面度且四条腿等高,则凳子与地面接触良好,加力稳定;若地面平面度差,则凳子与地面不能稳定接触,最多有三条腿接触地面,具体哪三条需视情况而定,此时不加力无法判定凳子是否稳定。通过这样的实例就能够让学生明白为什么在过定位时一定考虑力的影响。
其次,鼓励学生积极参加科技创新研讨会,给出一个特定生活课题,让学生给出各自的设计理念(类似德国的红点设计大赛),这些教学手段既提高了学生的创新意识,又活跃了课堂。
3 结束语
教学有法,教无定法。机械制造技术基础本身就是内容多、实践性强的复杂课程,而且也是机械专业必修的专业基础课。因此,建立系统化的培养模式,处理好老师、学生和管理人员的协调关系,才能使我们培养出的学生人尽其才,才尽其用,才能满足专业改革的要求,实现以应用能力和工程素质为培养主线的教育特色,从而更加有利于国家科技的快速发展。
参考文献
[1]关铁鹰,孙继武.《机械制造技术基础》课程教学改革的探讨[J].长春工程学院学报:社会科学版,2010(2):121-123.
[2]任华,张发云,廖卫兵,等.地方院校光伏类专业《机械制造基础》课程教学改革探讨:以新余学院为例[J].新余学院学报,2012(3):15-17.
[3]肖志锋,吴南星.“机械制造基础理论及实践”卓越计划教学改革实探[J].中国电力教育,2013(23):87-88.
关键词:教学改革 教学方法 教学质量 机械制造工艺基础
《机械制造工艺基础》课程是机械类专业开设的专业技术课,是一门研究机械制造工艺方法和工艺过程的学科,具有实践性强、涉及面广、应用性强等特点。传统的教学方法存在着理论与实践分离的现象,不能很好地解决该课程的重点、难点。为了提高学生的学习兴趣,激发学生的学习热情,引导学生学好这门课,以下笔者谈谈自己的浅见。
一、课程内容、目的
《机械制造工艺基础》的主要内容包括毛坯制造工艺、零件切削加工工艺和机械加工工艺规程制定等三部分内容。
通过本课程的学习,可以使学生获得机械制造的常用工艺方法和零件加工工艺过程及装配的基础知识,对机械制造工艺过程形成一个完整的认识,从而增强学生在实际工作中的适应性,为达到一专多能打好必要的理论基础。
二、教学中存在的问题
1. 教学内容和教学体系陈旧
该课程的内容多又相互独立,学时少,而且有些内容随着现代科学技术的发展已日显陈旧;课程内容和课程体系的变化与原有的教学方法和手段不能完全相适应,必须探索一套与之相辅相成的教学方法和教学手段;课程实践性强、学生实践经验少,难以保证在较少学时内既完成教学大纲的教学要求又能培养学生的工程意识、理论联系实际的能力和创新思维能力。
2. 教学方式陈旧
在教学方法上采取灌输式教学,对于教材内容的教授面面俱到,惟恐学生不能完全掌握。结果导致学生只有死记硬背,没有独立思考的余地,并且对于每一章中的“精髓”没能很好地把握。此外,在教学过程中仍然停留在从书本到书本的狭隘教学方式,不能拓宽视野,获取的信息量较少,这种单一的教学方法显然很难培养出具有创造性的高素质的人才。
三、教学改革
1. 处理教学内容,注重实际应用。
教师不能盲目照搬教材,为了保证学习和应用效果,教师应根据培养目标、结合实际、灵活运用教材,精选授课内容,对教材进行详略处理或补充完善,从而增强学生实际应用和操作的能力。
2. 改革教学方法,提高教学质量。
采用启发式教学以引导、帮助和促进学生对知识的领悟,激发学生独立思考和创新的意识。如在学习有关锻压的内容后,给出一个工程应用中因某一质量不合格的锻件而造成故障的实例让学生进行讨论,帮助、引导学生从材料的选择、锻件的结构以及锻造工艺等各个方面进行考虑、分析,找出原因,并提出解决的方法。这样,通过启发式教学,不仅可以巩固所学过的知识,而且可以帮助学生学会从多方位、多角度去思考,有利于调动学生的学习积极性,培养学生的创造性。
变灌输式教学为方法论教学。将传统教学中的教学模式,变为师生共同活动的教学方式。在教学的过程中,多开展师生互动,采用“教师引在前、讲在后,学生想在前、听在后”的方法,引导学生自己思考解决问题;让学生多开展讨论,使学生积极思维,打开思路,同时教师参加议论,对重点处、疑难处做讲解,最后进行总结;也可以安排学生动手实践,更能取得意想不到的效果。
3. 利用现代化教学,培养学习兴趣。
采用先进现代化教学手段,利用录像机、幻灯机、投影仪、多媒体等现代化设备,通过生动的画面,动态地展示机床的机构、原理、零件加工过程等,化抽象知识为具体知识,直观易懂,给学生以亲临现场的感受,还可以在有限的课堂教学时间获得更多的教学信息量,提高课堂教学效率和教学质量,有效地激发学生的学习兴趣,突出机械制造工艺基础程理论教学与实践教学密切联系的特点,有助于加强学生的基本技能训练,培养学生的创新意识和分析问题、解决问题的能力,比教师在传统的黑板上书写更直观、更形象、更具有吸引力、更能发挥学生的能动性,而且大大提高教学信息量,对教学效率的提高是传统教学方式无法比拟的。
4. 重视实践教学,加强能力培养。
实践教学是培养学生综合能力的重要环节,把理论教学与实践教学相结合,是专业知识向实践能力转化的重要手段。培养既懂专业理论又会技能操作的“双师型”教师是开展实践教学的前提。这样的教师才能将理论教学与实践教学融为一体,得心应手地将各方面知识融会贯通,最终达到较好的教学效果。
在本课程的学习中一般安排两周左右的实践教学,实践教学包括参观、实习。根据授课内容,将学生带到实习工场,组织学生参观,参观前应布置预习,使学生做到心中有数,参观时教师引导学生注意观察机床主体结构、主要部件及作用、传动系统、刀具、夹具等,并边操作边讲解,提高感性认识,解决学生的问题。参观后进行总结。实习的内容有车、铣、刨、磨、钻等工种,着力培养学生的动手操作能力。要求学生根据零件图,读懂图样、制定加工工艺规程、加工零件。训练学生运用已学的知识,应用到实际生产中,让他们真正感觉到学有所用,从而提高学生学习理论课的自觉性,使学生们获得一个完整的机加工过程概念,不仅可以巩固已学的知识,强化学生的专业思想,也能够为后续课程的学习打下良好的基础。
结束语
《机械制造工艺基础》课程教学改革,提高了教学质量,提高了学生的综合分析能力和动手能力,树立了自信心,对学生的择业有很大帮助。
参考文献:
[1]陈海魁等.机械制造工艺基础[M].中国劳动社会出版社(第四版).
关键词:高职 机械制造基础 教改
中图分类号:G421 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)03(b)-0190-01
机械制造基础是机电专业一门重要的专业基础课程,主要任务是使学生掌握机械加工制造过程的基本理论、基本方法、实验技能、操作技能,注重培养学生发现和解决问题的能力,最终使学生成为具有一定专业基本理论知识和实际操作技能的人才。但在课程的教学中,一些抽象概念、工艺,如金相组织、铸造、锻造等知识对于基础知识较弱,又无实践经验,甚至连见都没见过的高职学生来说,其教学效果和教学难度可想而知。如何深入开展课堂教学改革,提高教学质量,培养学生创造性思维能力,是全面实施素质教育对课堂教学提出的要求。因此,只有对该课程不断的改革和创新,采取科学的教学方法,才能解决该课程教学中存在的问题,提高教学质量。
1 机械制造基础课程教学现状和存在的问题
1.1 教师授课观念及学生学习心理分析
受各种应试考试的制约,很多教师的授课观念较保守。而高职院校招收的学生高考成绩较低,基础较差,很多学生甚至没有较好的学习习惯和方法。学生习惯被动接受教师的一味言传。瑞士心理学家皮亚杰在建构主义学习理论中指出:“学习不应被看成是对于教师所授予知识的被动接受,而是学习者以自身已有的知识和经验为基础的建构活动,即学生能主动积极的构造意义。”因此,以学生为主体,变“要我学”为“我要学”是我们教师迫切需要思考和解决的问题。
1.2 教学内容广泛和教学体系陈旧
就我院而言,三年制高职机电专业的机械制造基础课程为96学时,课程安排在大一两期完成。该课程是在传统的工程材料、金属切削机床、金属切削原理、金属工艺学和公差与技术测量五门课程的基础上整合的一门专业基础课。教学内容涉及的面较广,内容过于详细,且有些内容随着科学技术的发展已显陈旧。另外,由于学生基础差,刚接触机械专业知识,缺少实践,对实际生产中的一些零件及设备都很陌生,因而产生厌学情绪,学习的积极性也受到严重挫伤。
1.3 教学方式陈旧
传统的教学方式(1支粉笔、1块黑板、1份教案、一讲到底)只注重传授知识,忽视学生独立思考和创新能力的培养,不仅学生获取的信息量较少,也与现代社会对人才的要求不相适应。
1.4 对实训重视不够
金工实习在培养学生创造性思维、严谨的工作作风和动手能力方面都具有重要的意义。但受实习条件和课时的限制,学生对金工实训的重视度不高,使得学生不能较好地深入掌握各种加工工艺技能。
2 改进《机械制造基础》课程教学的措施
2.1 课程教学大纲的改革
教学大纲是根据专业培养的最终目标和课程主要任务而制定,是教学活动中教师和学生一切行为的出发点和准则。《机械制造基础》作为机电、数控、模具专业的专业基础课程,应根据各专业的特点,明确本课程在该专业的地位、作用和基本要求;明确其与先修课程、后续课程之间的关系,且大纲中课程章节的内容应根据本专业的特点及学生的职业岗位来确定所需的课程章节内容。在确定教学内容和教学目标时,应围绕以培养学生的职业能力为主线,以现有教材为参考,结合实际运用,精选授课内容,突出重点、简化难点,使学生更易理解和掌握。另外还应根据经济、科技发展的形式,增加机械制造中采用新工艺、新技术。
2.2 教学方法的改革
学生普遍对该课程的理论知识学习感到比较枯燥,没有兴趣,因此,教师必须在课堂教学中,灵活的采用多种教学方法,以提高学生学习兴趣。课堂教学方法的改革必须实现:由传统的教师讲授为中心转变为以学生自主学习为中心;由以教材为中心转变为以学生的职业岗位需求中的典型工作任务为中心。
2.2.1 采用研讨法
例如,在讲“常用工程材料”这一章前,可以给学生布置一个任务:利用周末时间,以小组为单位做一次市场调查,每个小组选一家机械零部件商店,统计下该店所销售的零部件材料的类型、牌号及相关应用,回校后再上网查阅、整理相关资料。待下次上课的时候,随机抽查各组代表展示成果,最后教师再总结、归纳。通过这种研讨的形式,让学生主动参与教学,利于促进学生深入思考和独立钻研,提高其发现问题和解决问题的能力,对激发学生的学习兴趣很有帮助。
2.2.2 采用案例教学法
通过生产中的实际例子来讲解材料选用、毛坯的制造方法、热处理、机械加工、装配、检验等一系列内容,分小组讨论,使学生加深对所学知识的理解和记忆,激发学生参与课堂活动的积极性和主动性,提高学习效率。
2.2.3 采用现场教学法
现场教学,即现场实物教学。带学生去工厂、校内外试验实训基地参观,可实现现场教学法,学生身临其境,学习积极性得到较大的提高。
2.2.4 采用项目教学法
课程部分内容(如切削加工)可以采用项目教学法进行展开,使学生通过完成某个实际项目来加深对理论知识的理解,明白理论如何在本课程的教学过程中应用,把理性的知识和感性的技能有机地结合起来,完成新知识的引入,激发学生学习动力,项目结束后要求学生以小组为单位完成产品。
2.3 教学手段的改革
在教学过程中,采用现代教学手段和传统教学方法相结合,从而提高教学效率。经过多年的课程建设和教学实践,不断丰富教学资源,逐步形成与教学基本要求、学时及教师教学特点相适应的资源平台。三位一体的刺激学生的感官,尤其突出铸造、锻造、焊接切削加工过程部分,让学生带着好奇、兴趣主动学习。
3 结语
《机械制造基础》课程理论知识较广泛,也是后期很多课程的铺垫。怎样才能让学生学好、学懂?如何以学生为主体、以教师为主导,建立特色课堂教学模式?这将需要教师长期不断地探索;需要教师在教学实践中不断总结经验、发现问题;需要教师努力探索新的教学方法和思路,不断的完善改革。
参考文献
[1] 周慧.论项目导向教学在高职教育中的运用[J].继续教育研究,2009(1):39-41.
【关键词】刀具几何角度;实验教学改革;实践研究
0前言
《机械制造技术基础》是1998年机械工程类专业教学指导委员会推荐设置的一门新的主干技术基础课,是一门理论性及实践性都非常强,且具有重要工程应用价值的课程[1]。该课程主要以机械工艺及切削原理的基本理论和基本知识为支撑,同时将机床、刀具及夹具等相关内容有机的结合,课程的讲授过程须要有相应的实践性教学环节与之配合,即实验教学环节。通过实验教学环节,不但能消化、理解学生课堂上学到的理论知识,提高其动手能力,而且能够培养学生分析问题与解决问题的能力,为日后进一步学习深造及毕业后从事专业工作打下坚实的基础。在讲授《机械制造技术基础》课程开设的实验课“刀具几何角度的认识及测量”时,我发现存在以下几方面问题:第一,刀具结构抽象,有些复杂刀具结构学生难于理解,这是该实验普遍存在的问题;第二,实验教学内容老套、枯燥无味,激发不起学生们的学习兴趣;第三,学生们的学习目的不够明确,不重视实验教学环节,有些学生上实验课只是为了应付,取得学分;第四,实验仪器老化、陈旧。因此,针对《机械制造技术基础》中开设的“刀具几何角度的认识及测量”实验进行教学改革势在必行。近几年,在对该实验课特征分析的基础上,我们在教学内容、教学方法等方面进行了改革及探索,将其应用于本科实验教学,取得了良好的教学效果。
1教学内容的改革
机械制造专业是工程性、实践性很强的专业,其强调动手能力。实验教学环节是其实践性的主要体现,学生也能通过该环节充分发挥和提高其动手能力。由于该实验课涉及的刀具较多,刀具结构较复杂、抽象,实验课时有限,如何在有限的时间内让学生熟练地掌握刀具的相关知识,刀具的测量方法,加强学生能力的培养,成为该实验教学改革的关键。因此,根据该实验的特点,结合当前学生的就业需求,对实验授课内容做了精湛的筛选,既保证学生对刀具有全面的了解,又着重讲解学生日后在实际工作中将要用到的知识。授课的过程中,关键是要制定一条课程主线,将各知识点用这条主线串联起来,这样使实验课的授课内容变得条理清晰,具有很强的逻辑性[2-3]。将该实验课的内容划分为三大部分:(1)应用空间立体模型定义刀具角度;(2)典型刀具的认识及角度介绍;(3)车刀角度的测量方法及其标注。
1.1空间立体模型的应用
由于刀具角度是个空间的概念,这里应用空间立体模型向学生介绍、讲解定义刀具角度的点、线、面。其中‘点’是指刀尖‘,线’是指主切削刃和副切削刃‘,面’涉及两类,一类是刀具本身固有的面,分别为前刀面、主后刀面、副后刀面;另一类是刀具角度定义中需要构建的3个平面,分别为基面、切削平面和正交平面。刀具角度无论是简单的刀具还是复杂的刀具其角度都是在这3个平面中定义的。借助于该模型能够直观的将普通车刀的角度展现在学生面前,使难以理解的空间概念直观化。将模型应用于实验课上不但使难于理解的问题简单化,而且丰富了实验课的授课内容、激发了学生的上课热情。
1.2典型刀具认识及角度介绍
机械加工中常常需要加工的表面涉及外圆表面、孔加工、平面及复杂表面。根据加工表面的不同,刀具分为不同的种类。一般外圆表面的加工常用车刀,车刀按照用途又分为:外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、切槽刀等;孔加工实现的方法很多,不同的加工方法完成不同的工艺。常用的有:钻孔、扩孔、铰孔、镗孔及拉孔,其中钻孔涉及的刀具有麻花钻、中心钻、深孔钻等,扩孔钻与麻花钻相似,刀齿数较多,没有横刃。铰孔用铰刀,镗孔用镗刀;平面及复杂表面的加工常用方法是铣削,铣削根据加工的不同表面需要不同的铣刀,常用的铣刀包括:圆柱铣刀、面铣刀、三面刃铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀及成形铣刀等[1]。不同的刀具都有各自的刀具角度,按照刀具角度的定义都能找到其相应的几何角度。在实验课上,结合常用刀具的应用讲解不同刀具的几何角度。
1.3车刀角度的测量方法及标注
车刀的角度较其他刀具的角度简单些,该实验中用万能量角台测量车刀的几何角度。万能量角台能够构造出车刀测量时,需要的3个空间参考平面,然后利用量角台的可调部分找到度量平面位置和构成每个需测量角度的平面(或直线)的位置,按照实验的测量方法即可完成车刀的几何角度测量。测量后的角度按照《机械工程图学》理论绘制平面图,在该图上按照实测角度的大小完成角度的标注。
2教学方法的改进
2.1多媒体技术的应用
以往传统的教学方法多是以老师为主的填鸭式教学,授课方式呆板,学生觉得枯燥无味,激发不起学生的学习兴趣。鉴于该实验的特点:一些刀具的角度空间立体性很强,而这些抽象的问题只凭老师一味的讲解,学生很难消化理解。将多媒体技术融入到实验课上,上述问题迎刃而解。将图形、动画、视频等多媒体结合在一起,使典型的刀具结构活灵活现地展现在学生面前,既加深了学生对刀具结构的认识、理解,又激发了他们的学习兴趣,使枯燥的课堂变得生动有趣。
2.2教与学的互动
传统的实验课教学方法是老师按照实验步骤一步一步的指导学生完成,整节课都是按照老师规划好的条条框框进行[4-5]。最终学生只是按照老师说的方法得出个实验结果,至于实验怎么做的,为什么要这样做,不是很清楚。这种授课方式很难充分发挥学生的聪明才智,在动手能力提高方面也很有限。基于此,考虑该实验没有安全隐患,我们提出了教与学互动的教学模式:首先做实验之前布置学生课后复习实验内容,然后实验课上先由老师与学生一起回顾关于该实验课的理论知识,同时教师介绍本实验用到的仪器设备结构、工作原理及使用方法,这部分可以看作是实验前的“序”环节,实验前的准备工作都完成后,将学生分成两组,每组8人,在每组中选出学生代表来讲解实验,其余学生自己动手做,实现了教与学的互动。实验完成后要求每位做实验的同学谈谈自己的体会及实验课有待改进的地方,最后由老师对课堂情况进行总结。几轮课下来,该授课方法取得了极好的授课效果!
3结论
经过几届的实验教学实践,不断探索《机械制造技术基础》课中“刀具几何角度的认识及测量”实验课的教学规律,综合运用各种教学理念及教学方法,始终不渝的坚持理论与实践的有机结合,大力激发学生们的学习兴趣、调动其学习的积极性,充分拓宽其视野、发挥其创造性,极大地提高了学生们的动手能力,培养他们的创新意识。在教学质量和教学效果上得到了很大的提高。
作者:朱晓翠 李春光 王继利 许彬彬 单位:吉林大学机械科学与工程学院
【参考文献】
[1]于俊一,邹青.机械制造技术基础[M].北京:机械工业出版社,2009.2.
[2]李雪,等.机电控制工程基础课程的教学改革实践研究[J].科技信息,2010.
[3]李伟华.机械制造技术基础教学探讨[J].广东工业大学学报(社会科学版),2008(7):97-98.
关键词:应用型;实践课程体系;机械制造
基础北部湾作为中国大陆对接东盟海上桥头,国家“一带一路”重要城市集群,对应用型人才的需要与日俱增。钦州学院是广西沿海地区唯一一所公立普通本科高等院校,教育部首批“高等学校产教融合创新实验”项目基地院校、广西整体转型试点高校。在这样的浪潮里,学校围绕“转型发展”与“创建大学”的中心任务,把钦州学院建成服务地区发展的应用型大学。学校办学的思路和中心任务对课程体系提出,应用型人才培养的要求[1]。机械制造基础作为机械类和近机类学科必修的一门专业基础课程,在整个培养体系的地位不言而喻。机械制造基础是一门把材料变成零部件乃至机械部件的一门学科,本身对实践教学的要求就很高,要求学生不仅掌握制造的加工方法、加工路线、影响质量的因素,同时要有一定的实操能力。而应用型人才培养模式的要求是培养学生既能满足对零部件加工所需求的理论知识,又能制定符合工厂现有条件的工艺路线,以及对加工精度和加工表面质量进行分析,改进加工方法的能力,而且又懂得实际加工,同时对某些加工具有创新改造能力和创新性思维[2-5]。
1启蒙实践教学
大多数刚踏入大学没有太长时间的机械类学生来说,虽然机械无处不在,但是什么是机械、机械如何制造、机械如何操作、如何进行售后服务基本上一无所知。在课程进行之前进行实地参观学习是那么的必要。参观钦州港及港务集团,学习港口机械的日常运行和维护,了解机械的作用,对机械有基本的认识。参观保税港区,了解机械设备和汽车的销售,通过客户需求对产品功能和外观设计,具有机械美学设计。参观中马产业园,实地了解零部件加工的各个工序,以及不同产业对机械的功能的实际需求。培养学生对机械制造、销售、运行、维护有整体的了解,同时培养学生机械制造的美学和创造性制造的能力。在课程中间,利用多媒体教学和互联网构造虚拟教学实例,对于各种加工方法给学生以视觉印象,对于加工工艺流程,选取典型零部件,给学生把整个加工流程和用到工具和加工方法以及注意事项演示给学生,使得学生对零部件制造的整个流程有整体印象。
2验证实践教学
在学完各种加工方法理论时,会安排学习进行为期四周的金工实习,让学生实际去体验各种加工方法,同时具有丰富加工经验的师傅也会把各种加工方法的整体流程和制造过程中的注意事项,可能出现的问题都会跟学生进行交流,在学习制造基础验证性过程的同时,对出现的问题进行创新性思考,激发学生创新性思维。在学生课余时间,鼓励学生加入学院现有协会,如机械创新协会、汽车协会和机器人协会,各个协会每年都会多次的交流比赛,让一部分学生跟着高年级的学生,参加各种类型的比赛。在围绕比赛主题的制造过程中,学生不但要考虑满足大赛组委会的要求,还要进行创新,拿到名次。在此过程中,学生不仅要进行创新性设计,同时要在现有制造能力的前提下,按时加工出相应的零部件。使得学生把机械制造基础的理论知识细化的零部件的整个流程中。
3总结实践教学
在结束课程学习以后,学生还要进行总结性实践学习,使得全部学生都参与进来,学生的培养方案上明确规定学生有一周的机械创新设计与实践,创新性设计实践紧扣当年机械创新设计大赛主题,以小组模式,每个教师带一两个组的教师指导方式,进行创新性设计。学生在此过程中,利用虚拟软件进行仿真制造的整个流程,加深学生对制造流程的深化。在整个流程是以学生为中心,教师为辅助的制造过程,最后进行课程答辩。整个流程中,学生对制造以及制造注意事项和需要解决的问题有了更加深刻细节的理解。对于较好的作品,利用协会现有条件,把其加工出来,进而组队,走出去跟其他高校进行交流,进而更好的培养学生的创新性思维。在学习完制造基础课程体系,同时经过各个协会的历练,少部分学生会进一步的通过各个协会不同等级的比赛,对机械制造的实践有更加深入的训练,同时对创新性能力进一步的培养,满足应用型大学对人才的培养要求。
4结论
在服务地区经济的大背景下,应用型人才培养对机械制造基础课程实践课程体系提出了更高的要求。通过构建机械制造基础实践教学“三部曲”,不仅满足应用型人才培养方案的要求,同时对培养学生的创新性思维起到潜移默化的作用。
作者:袁雪鹏 单位:1.钦州学院 2.广西英华国际职业学院
参考文献
[1]潘宇晨,吴彤峰,刘渊.北部湾地区高校应用型人才培养模式的探索—以钦州学院机械类专业为例[J].钦州学院学报,2014(2):43-45.
[2]丁淑辉,李学艺.“机械制造技术基础”课程实验体系改革探索[J].中国电力教育,2011(14):126-127.
[3]李峰,吴波,曹建树,等.基于真实工程环境下的“机械制造技术基础”实践教学改革[J].实验室研究与探索,2012(8):323-325,370.
由于机械制造基础这门课信息量大、知识点多、涉及面广,同时内容很枯燥乏味,加上学生刚刚从高中上来,对于机床设备、夹具、量具和一些复杂的加工工艺路线连见都没有见过,更别提实践操作了,再加上抽象的概念,教师的教学难度和学生的学习兴趣可想而知,所以,必须从学生的实际出发,大胆进行改革和创新,才能使学生真正掌握这门课。
2对机械制造基础这门课教学内容上的改革
根据本人的教学经验,第一章金属材料的力学性能、第五章钢的热处理、第六章合金钢、第七章铸铁、第八章有色金属及其合金以及第九章非金属材料这几章的内容和先修的课程《汽车机械基础》有雷同的部分,在讲课的过程中应带有复习性的讲课,而第四章铁碳合金当中的Fe-Fe3C合金相图是技术专家的一个工具,同时又是学习后几章钢的热处理、合金钢以及铸铁的理论基础,是重点又是难点,所以必须重点讲解。而典型机床的简介和切削加工以及数控加工这几章应放在一起讲解,这样学生对机床的认知才会有一个系统而全面的理解。
3对机械制造基础课程教学方法上的改革
(1)由传统的灌输式教学转变为现代的启发式教学。在传统的教学模式中,老师站在上面教,学生坐在下面听,老师不管下面的学生到底听没有听、能听懂多少,自顾自地在上面讲,结果,下面呼呼睡倒一片。所以,对传统的这种教学方法必须改变,应由老师提出一个问题,能够吸引学生的兴趣,让学生跟着你的思路一步一步地往前走,以帮助、引导学生对新知识的领悟,激发学生独立思考和创新的能力。比如在讲到第四章铁碳合金当中的Fe-Fe3C合金相图时,学生都觉得太难掌握了,根本就看不懂,这时,我们需要引导学生跟着我们的思路走,横坐标表示的是含碳量,纵坐标表示的是温度,横坐标有几个关键点:0.0218%、0.77%、2.11%、4.3%和6.69%,先引导学生,含碳量小于等于0.0218%的叫工业纯铁,那同学们想一想工业纯铁很软,有没有用处又在哪些地方用呢?根据生活实际,工业纯铁用得很少,几乎没有用处,只是在实验室里用。那么含碳量在0.0218%和2.11%之间的称为钢,在日常生活当中,我们俗称“钢铁”,那么“钢”和“铁”到底有什么区别呢?让学生跟着我们的思路走,学生自然会回答是含碳量不一样。所以,通过运用引导、启发式的教学,不仅巩固了旧知识,而且教会了学生理论联系实际,从多方位多角度地思考问题,从而调动了学生学习的积极性,也吸引了学生学习的动力。(2)活跃课堂的教学气氛。《机械制造基础》这门课本身很单调乏味,如果课堂气氛再沉闷,老师讲课不生动,那么,学生的听课效果可想而知。所以,老师在讲课的过程中,一定要注意课堂气氛,可以通过现场提问、课堂讨论等等方式拉近师生的距离,使学生能很快进入课堂的气氛当中。这样有利于活跃学生的思维,同时,应根据课程的特点,把课堂教学与实验实训联系起来,或者是把课堂教学搬进车间和实验实训室,这样能让学生直观地了解所学知识,大大地激发了学生的学习兴趣,比如在讲到“钢的热处理”当中的普通热处理“四把火”退火、正火、淬火和回火时,如果我们仅仅依靠课本给学生讲,学生听得一头雾水,我们可以在讲解的过程当中,利用多媒体播放车间里“四把火”的热处理工艺,讲完之后,我们在实地上车间参观一遍,感受一下“四把火”,再让学生找出“四把火”的工艺方法、特点和区别。在现场进行理论联系实际的教学,让学生实际观察零件的加工过程,分析加工工艺,使一些难讲的、难懂的知识点变得很容易理解,不仅加深了学生对知识的掌握,而且激发了学生参与和动手的欲望,提高了兴趣。(3)运用“案例分析法”激发学生的学习兴趣。《机械制造基础》这门课中抽象的概念较多,如果让学生靠死记硬背掌握知识,那不但没有理解反而很快会忘记。运用“案例分析法”可以使学生很快地理解并掌握所学知识,加深学生和老师的交流和沟通,也能做到理论联系实际,激发学生浓厚的学习兴趣。比如在讲到“焊接”时,结合学生所学专业汽车制造与装配技术,汽车制造业是焊接应用最广的行业之一。汽车的车身大约有焊点4000-6000个,那么汽车车身有这么的焊点,首先采用的什么焊接方法呢?它是不是像我们在日常生活当中见到的一手拿焊条一手拿面罩的焊接方法呢?那是最原始的焊接方法焊条电弧焊。我们讲到这些内容的时候联系生活实际,不仅活跃了课堂气氛,理论联系了实际,更重要的是增加了学生的学习兴趣,也掌握了所学的知识。(4)运用讨论式的教学方法。《机械制造基础》这门课知识点多,但是内容很枯燥单调,所以讲授这门课时,应充分调动学生的积极性,发挥学生的主体作用,课前,先提出问题,让学生提前预习下节课的内容,同时查找资料为本节课的讲课内容做好准备;课堂上,分组讨论,并由学生回答问题的答案,最后,由老师总结,带着问题讲解之后,给出问题的最佳答案,让学生再次讨论答案与自己答案的不同点在什么地方,查漏补缺,找出差距,运用“讨论式”的教学方法,不仅让学生参与其中,也锻炼了学生的自学能力、语言表达能力、逻辑思维能力和综合运用知识的能力,同时为学生的工程意识和创新能力的培养打下了基础。
4对机械制造基础教学手段上的改革
(1)多媒体课件的运用。随着科技的发达,教学设备也在逐步更新,现在我院每间教室都装有多媒体,原来教师上课都采用板书的形式,不但效率低而且费时又费力,表达方式不直观,有很多图形在黑板上是画不出来的,多媒体课件具有动画图形视频表达准确生动直观、文字表达清楚、信息量大、互动性效果好等特点,在课堂教学中发挥了重要作用,弥补了传统教学中教学不直观、很多抽象问题不理解等问题,所以,科技的发达就要求教师在备课时要做好充分准备,把信息和知识都融入到课件当中,同时也要求课件制作的美观。比如在讲到铸造和锻压时,不管老师讲的如何生动学生没有见过就是很难理解,有了多媒体之后,放一段铸造和锻压的车间视频,学生能直观地感觉到生产车间的环境和流程,即使没有去过车间,看了视频和讲解之后,也仿佛身临其境,所以,利用多媒体仿真教学,学生对知识能很容易去理解,同时学生获得的知识也增多了,眼界也开阔了。(2)理论与实践的结合。《机械制造基础》是一门实践性较强的专业基础课,里面所涉及到的很多内容都需要学生实验实训,学生从高中刚刚过来,原来在高中学到的都是文化课,没有接触到专业课,也没有上工厂实训过,所以一接触到专业课很难接受,学生学到的都是理论知识,况且课本上讲到的概念很专业很抽象,学生没有实践的话就不认识,更不可能去理解,所以每学期安排的有金工实习,金工实习就是对铸造、锻压、焊接及热处理还有车削、钻削、镗削、刨削、插削、拉削和铣削以及磨削加工的认识实训,是直接完成机械制造的实践过程,实践需要有理论做基础,而该课程必须依赖于有效的机械制造实践过程,所以,金工实习和机械制造基础课程相互补充,密切配合,两个教学环节同时开展,避免以往的教学过程理论与实践的脱节。
5结束语
【关键词】《机械制造工艺基础》;中职学校;教学方法;主动性;直观教学
一、《机械制造工艺基础》传统教学方法及其存在问题
《机械制造工艺基础》涉及《机械制图》、《机械设计基础》、《金属切削原理与刀具》、《先进制造技术》等多门课程的知识,其知识点“碎”而“杂”,内容多而广,而其课时量却并不富足,因此给任课教师带来了一定的难度。多年来,该课程受传统教育观念的影响,其内容与教学片面强调理论的完整性和知识的系统性,而忽略了技术的应用性,教学模式带有很大的学术型成分,与中职教育的实用型人才培养目标有一定的背离。《机械制造工艺基础》传统的教学方法主要采用教师讲,学生听,“灌输式”的“纸上谈兵”,学生处于被动地接受知识状态,缺乏主动性和积极性。而且主要以黑板加粉笔的模式,影响授课速度,使课堂信息量和教学内容的扩展受到极大的限制,最终影响了教学效果。
二、《机械制造工艺基础》课程教学方法改革理念
(1)针对中职学生特点,精选教学内容。中职教育是以实用型专业人才为培养目标的,因此,可以以此为主线来精选授课内容,以实用性知识点为主,突出重点,简化难点,并且可以根据教学条件、学生专业特点等实际情况将教材适当删减或补充,从而合理安排课时,更好的完成教学计划。例如,将教材中内容陈旧,与实际联系有些脱节的内容进行删减。这样,即可根据实际情况合理解决了《机械制造工艺基础》这门课内容多却课时紧张的情况,又可以深入浅出,使学生重点掌握一些实用性强的应用性知识点。(2)提高学生的主动性地位。课堂教学仍然是我们全面实施中职素质教育的重要渠道和基本途径。但必须改变传统的以教师为主“满堂灌”的教学模式,倡导以教师为主导,学生为主体的教学模式。《机械制造工艺基础》的课堂教学可采用由工程实例启发学生总结出新知识的“启发式教学”;也可以利用课堂讨论,调动学生的学习热情,加深学生理解知识、掌握知识的程度,从而提高教学效果。课堂讲授法与这两种方法结合使用可以营造出一种更好的教学气氛,活跃而高效。例如,对于一个新知识,我们可以先引入一个与之相关的工程实例,提出相应的问题调动起来学生的好奇心,使其思考、讨论,激发学生的学习积极性,并在教师的引导启发下总结出这个新知识的理论内容。然后由教师重点突出的详细讲解该知识点,使学生对其形成一种系统的认识后再另学生分组讨论,最终使学生在宽松活跃的气氛中完成了本次课内容的学习。(3)加强直观教学。《机械制造工艺基础》课程实践性强,尽管学生进行了一定的生产实习,有了一定的操作技能,但由于受知识程度、经验程度的限制,其所学知识还没有系统化,而且对本工种以外的其它知识接触极少,对企业一线的生产状况不了解,因此实践知识仍然缺乏,学到的理论知识不知道如何与实践联系起来。因此要尽量多采用生动形象的直观教学,激发学生的学习兴趣,增强对该课程的感性认识。所谓直观教学即利用教具作为感官传递物,通过一定的方式、方法向学生展示,达到提高学习的效率或效果的一种教学方式。《机械制造工艺基础》课程常用直观教学方法如下:第一,利用挂图、教学模型教学。使用挂图、教学模型来进行课堂教学的学习内容,可起到帮助学生在课堂上对知识点建立形象的认识。第二,采用现场教学。学校一般都有实习车间,理论教师可以与实习指导教师联系,在实习车间进行现场教学。第三,多媒体课件辅助教学。利用多媒体课件辅助教学也是现在非常方便的一种直观教学形式。这种教学手段不仅可以利用图形、图片及动画的功能将不易理解的教学内容生动形象的表现出来,更可以利用录像视频足不出户的将工厂中的设备结构、加工方法及工艺流程清晰而完整地展现在学生面前,大大降低了学生的学习难度,从而提高了学生的学习兴趣。
总之,教无定法,关键是要寻求出最符合其课程特点的教学方法。社会在发展,科技在进步,教学方法也在与时俱进。每种教学方法都有其优点,但同时也有其局限性,针对不同的课程,最合适的教学方法也不尽相同,这需要我们不断探索、不断交流,从而逐步完善成为一个教学方法体系。
参 考 文 献
[1]徐嘉元,曾家驹.机械制造工艺学(吉机床夹具设计)[M].北京:机械工业出版社,2004
关键词 机械制造工艺 课程教学 教学改革
一、改革教学内容,突出我校特色,适应机械工业快速发展
当前,我国机械事业正处于大发展时期,迫切需要大量具有扎实理论功底,掌握科技发展最新技术以及具有较强动手能力的人才。在此背景下,我们针对机械制造技术基础课程的教学内容进行了改革。
(一)在教学内容选取上突出了机械特色
在实际授课过程中,我们还结合科研工作,总结了众多机械制造实例穿插在各章节之中,如针对某型号飞机水平翼钻孔工序问题,讲解专用机床夹具的设计过程及生产实践中应注意的问题;针对某机械用大直径盘形零件焊接后精度下降问题,讲解残余应力对工件加工精度的影响及对策等。通过举例,使学生在进行机械制造技术基础理论学习的同时,能够潜移默化地吸收多方面的机械制造知识,培养学生对机械工业的兴趣,为未来从事机械领域工作夯实了基础。
(二)在教学内容更新上适应了机械工业发展的新要求
当前,机械零部件的结构越来越复杂,制造精度要求越来越高,机械新材料的应用也越来越广泛,这些都对机械制造技术提出了更高的要求,在进一步提高相关人员工艺水平基础上,还要求掌握现代制造技术的最新发展成果,并尽可能多地将这些成果运用到生产实践当中去。为此,本人在教学中以专题形式介绍了特种加工技术、精密超精密加工技术以及快速成型技术的基本原理、主要特点、发展趋势及其应用等,并且组织学生亲自动手实践,增强了感性认识。
二、改进教学方法,完善教学手段
(一)采用“讨论式”教学形式”
针对课程重点内容设计了若干生活中的典型实例,通过在课堂上讨论,进而引导学生采用联想和类比等方式对技术基础课程的一些重点内容(比如概念、原理等)进行比较,进一步总结和提炼,从而达到深入理解课程内容的目的,使学生接受起来更加容易。比如在讲授尺寸链的概念时,以往的教学方法令学生理解不深,本人则在教学中举例:每天下课后从机械实验室到食堂,花费的最佳时间应该为15±5分钟,如果中间经过综合楼,经统计从机械实验室到综合楼一般花费的时间为4±1分钟,那么从综合楼到食堂应该在多大时间范围内才能保证总时间在15±5分钟以内?课堂上所有同学都给出了正确答案,本人首先肯定学生们的成绩:实际上大家在日常生活中已经经常应用尺寸链的原理在解决实际问题,只是没有把它上升到理论。然后进一步引导大家进行讨论和总结,结果学生们轻松理解了尺寸链原理和主要计算公式,并且总结了极值法的优缺点,引出了概率法及其应用等。类似的实例还有很多,在课堂上采用讨论式教学,不仅加深学生对课程内容的理解,也锻炼了学生的分析能力和表达能力,同时活跃了课堂气氛,增强了师生互动。
(二)充分运用计算机技术和多媒体教学手段
传统的机械制造技术基础教学,在课堂讲授环节上往往以板书为主,近年来电子讲稿逐渐普及应用,然而如果仅仅将教材内容搬到屏幕上,虽然节省了在黑板上绘图等时间,提高了效率,但是对学生理解课程内容的帮助作用并不显著。为此,本人将三维工程软件Solid works应用到课程教学当中,该软件可以在计算机上实现三维实体造型,可以实现空间虚拟装配并且进行运动仿真,还可以完成简单的受力分析等工作,是目前现代企业应用非常广泛的工程软件之一。在课堂教学中,运用该软件建立大量三维立体模型,帮助学生理解基准、定位、夹紧、夹具等重要概念,同时还建立了一批装配体零件并进行了动画仿真,用于说明六点定位原理、工件定位过程、常用夹紧机构、各类机床夹具、先进制造技术等课程的重点、难点内容。在夹具设计过程这一节的讲授中,运用Solid works软件演示了夹具体运动过程仿真,并对夹紧力进行了分析,既强化了学生对教学内容的理解,又给学生介绍了运用计算机进行辅助夹具设计的基本过程,开阔了学生眼界,提高了学生在未来工作中的适应能力。
三、重视实践环节,培养动手能力
工程性、实践性强是机械制造技术基础课程的一大特点,重视实践教学环节,积极培养学生动手能力是我校多年来一直坚持的基本原则,本人采取了一系列有针对性的措施来保证这一教学目的的实现。
(一)利用三维模型、动画及视频资料等手段
由于课程学时、教学场地以及学生人数的限制,我们无法实现全部课程的现场教学,其基础理论部分还主要以课堂讲授为主,但是课堂讲授不等于照本宣科,本人在教学中采用了大量实例、三维模型、动画以及视频资料,为学生提供了许多虚拟场景和实际加工过程录像,使学生能够体验到一定程度的沉浸感和现场感,这些模型可以从不同角度进行反复观察,场景和视频也可以反复播放,为学生加深理解提供了便利,这是现场教学不容易做到的。
(二)设计安排相应实验
针对课程内容,安排了机床夹具拆装、工艺系统误差分析、刀具角度测量以及金属切削机床结构等部分实验,内容涉及了本课程的几个重点部分,既包括传统的机制工艺,又包括机械制造领域相关的一些现代制造技术,确保学生在两方面都得到实践锻炼强化了学生们对工艺规程制定过程的认识,加深了对重要概念的理解。
(三)其他外延手段
课堂和实验教学并不是本课程的全部,本人在后续的生产实习和机械制造技术基础课程设计等实践环节中对课程进行了延伸,采取教师与学生现场讨论、小范围座谈、指导学生写实习报告(课程设计说明书)等形式进一步加深对课本内容的理解,同时结合实践锻炼学生的动手能力。
通过上述三个方面对我校机械制造技术基础教学进行改革,使课程内容更加具有实用性和针对性,突出了实践动手能力锻炼和工程意识与工程素质培养,结合我校实际,在教学别强调了突出机械特色,包括教材、实验、实习、课程设计等各个环节,充分利用了我校与机械大型企业之间的密切联系,另外,还使学生在学习中了解和初步掌握了计算机在机械制造工艺等工程领域的应用方法,使学生的工程能力得到了较为全面的锻炼。生产单位的反馈表明:本课程的改革对学生基础理论学习、动手能力锻炼、解决工程问题的综合能力与创新能力培养都收到了很好的效果,能够满足企业对现代化技术应用型人才的需求。
参考文献:
关键词:机械制造技术基础;精品课程建设;工程能力培养;教学改革
作者简介:王(1966-),女,河南郑州人,北京信息科技大学机电工程学院,教授;张怀存(1956-),男,陕西延安人,北京信息科技大学机电工程学院,副教授。(北京 100192)
基金项目:本文系北京信息科技大学市级精品课程建设项目、北京信息科技大学2010教学改革项目(项目编号:2010JG06)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)01-0087-03
一、“机械制造技术基础”精品课程建设的背景
随着高等教育改革的不断深入和发展,课程作为高等学校培养计划的基本组成单元,是实现高等学校教育目标的基本保证。课程体系、内容的合适与否影响着培养目标实现。教育部在2003 年正式启动国家精品课程建设项目并在《教育部关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》中指出“国家精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程”。[1]即精品课程应该具有体系的整体性、内容的先进性、资源的开放性和师生之间的互动性并具有强烈的示范作用。要求精品课程以多媒体信息技术为实现手段,基于互联网,包括课程的历史沿革、网上教学资源如大纲、电子教案、多媒体课件、教材和课堂录像、教育理念、师资队伍、教学方法手段与教学改革、学生和专家的评价考核等建设要素。[2]精品课程不单纯是教学方法和教学模式的改革,更是一个包含教师、学生、教材、教学技术手段、教学制度等多种要素的系统工程。精品课程建设一般分为内容建设、队伍建设、教学方法和手段建设、教材建设、实验内容建设及机制建设等六个方面。[3]
1997年国家教委工科处委托制图与机械基础两课委员会组织全国重点工科高校就工程材料和机械制造基础课程召开会议,对原金工系列课程改革的必要性和基本思路进行了探讨,会议通过了《高等工科院校金工系列课程改革指南》。提出根据“以培养学生创新能力为核心,以CAD/CAM为主线,拓宽基础,重视实践”的总体改革思路;重新规划了机械制造系列课程的内容体系。按照其改革方案而设置的“机械制造技术基础”课程是机械制造基础系列课程中的一门主要专业基础课程。1998年配合北京信息科技大学拓宽专业口径和人才培养模式改革,进行专业改革,将原机械制造及其自动化、机械设计和机械电子等专业合并为机械设计制造及其自动化专业。为了适应扩宽机械类专业人才培养模式的需要,将“机械制造工艺学”、“金属切削原理与刀具”、“金属切削机床”和“机床夹具设计”四门课程按照重基础、少学时、新知识、宽面向的原则整合优化合并为“机械制造技术基础”。[4]“机械制造技术基础”不仅是机械设计制造及其自动化专业的专业基础课程,也是工业工程、车辆工程等专业的专业基础课程。目前北京信息科技大学机械设计制造及其自动化、工业工程、车辆工程等专业均设置该门课程。机械设计制造及其自动化专业计划80学时、工业工程专业计划72 学时,其中实验8学时;车辆工程专业计划40 学时,其中实验6学时。
北京信息科技大学一直以来非常重视精品课程建设。为了适应当今社会对机械专业人才需求,实现机械设计制造及其自动化专业应用型人才专业核心能力的要求,[5]学生既要具有必备的理论基础,又要具有快速适应工作岗位的工程能力。2006年“机械制造技术基础”被列为北京信息科技大学重点建设课程、2007年被评为校精品建设课程。经过多年的建设和完善,2009年被评为北京市精品课程。在精品课程建设过程中进行了深入思考,特别注重教学内容的与时俱进;注重教学方法和教学模式的改革;构建了公益劳动、金工实习、课程内实验、生产实习、综合实验周、课程设计、制造综合能力学科竞赛的基于工程的实践教学体系,实现对学生工程能力的培养。
二、与时俱进优化课程体系和教学内容,适应学科最新发展
“机械制造技术基础”课程内容涉及知识面宽、知识点多、综合性强,与实际工程结合紧密,图多、层次多。科学技术的迅猛发展不断促进制造技术的发展,新材料新技术不断涌现。要实现与工业企业的无缝连接,教师需密切关注学科发展,与时俱进优化课程体系和教学内容,协调传统内容与先进性。
课程的内容围绕产品的加工制造,以机械加工工艺为主线,以优质、高效、低成本、节能减排为宗旨,将涉及到的机床设备、金属切削原理与刀具、工艺装备等有关内容有机结合起来,并根据这条主线的需求作为取舍的原则,强调以产品质量、生产率、经济性、可持续发展为中心融入节约能源和绿色制造的理念。从培养学生的综合工程素质出发,使学生熟悉和掌握基本理论和专业知识,具有能够在理论上进行分析、在实践上具有解决一般技术问题能力。补充新知识,增加现代工业领域采用的新刀具材料、新加工方法、数控机床的基本介绍、数控加工工艺的特点、计算机辅助工艺设计、绿色制造等内容,使教学内容能够充分反映现代制造技术的发展。
目前,“机械制造技术基础”教学内容多课时少,在教学内容的讲授上既要加强基础,又要拓宽知识面;既要保持经典,又要体现先进制造技术的发展;既要掌握基本理论,又要加强工程实践能力和创新思维的培养。在教学内容上以少、精、宽、新为原则,对教学内容进行必要的调整,如减少车床进给和螺纹加工运动传动链的讲授,而将这部分内容放在实验课中,学生在现场对着实物进行感性观察,学得更快、记得更牢。对于机械加工工艺拟定、加工精度部分等重点内容仍进行重点讲解,但是更加注重对实际工程问题的分析和理解,强化学生在实际工程中应用所学知识解决问题的能力。
高水平教材的建设是课程建设的基本,本课程选用韩秋实和王主编《机械制造技术基础(第3版)》作为教材。该教材是普通高等教育“十一五”国家级规划教材和北京市精品教材立项,该教材还获得中国机械工业科技进步三等奖。编写出版与之配套的《机械制造技术基础习题集》,分为学习指导和习题(包括填空题、选择题、判断题、简答题、分析题、计算题和参考答案)。编写《机械制造技术基础实验指导书》和实验报告,用于实验教学。编写《综合实验周大纲》和《综合实验周指导书》用于指导学生完成综合实验周的学习。建设了“机械制造技术基础”的课程教学网络化平台。制作了网络课件、编写了多媒体教案,网上提供教学大纲、教案、电子讲义等资料,实现教学资源的共享。开设网上答疑和交流通道。学生利用网络资源巩固课本知识的同时,进一步拓宽知识面,增强理论学习的深入性,使课堂教学得到扩展。
三、以工程能力培养为中心,构建层次式的实践教学体系,实现理论教学和创新实践活动的有机融合
深入企业调研,分析整合和提炼典型生产流程所需的知识、技能、核心能力和态度,构建专业认知与实践-金工实习-课程实验教学-生产实习-课程设计-综合实验周-制造综合能力-数控加工学科竞赛“多元结合”的实践教学体系。在实践性教学体系构建的过程中,特别注重学生实践能力的培养,努力实现从模拟型向实战型转变,由限制性向自主性转变,由验证性向综合性转变,由理论性向应用性转变。注重让学生建立起工程的系统概念,了解工艺设计、制造、检验等过程。从机械制造技术基础—先进制造技术—数控编程—实际加工操作,注重层次化、从设计、仿真到实际零件加工的动手能力培养,体现渐进性教学方式。
金工实习使学生了解基本的机械制造知识和方法;生产实习使之了解机械产品加工与装配工艺过程和工艺装备,将所学理论知识与生产实际紧密联系起来;课程实验教学将科研成果引入教学,教师运用现代实验手段开出综合性、设计性实验,让学生亲自动手,提高了学生实验技能和实际动手能力;课程设计选自实际生产课题,要求学生独立完成,同时注意发挥团队作用。重点培养学生制订零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力;综合实验课使学生受到一次接近实际的工程训练,全面实践和了解产品从设计、分析、制造、装配的全过程,提高学生综合分析能力、解决工程实际问题能力、协同工作能力和系统集成能力。制造综合能力-数控加工学科竞赛满足学生进行创新的需求,进一步融合理论与实践,使学生的工程能力得到进一步提升。
在课程建设过程中,本校进一步强化和加强生产实习组织、指导教师队伍的建设,设立长春一汽生产实习基地,使生产实习取得实效。综合实验周通过学生对产品的设计建模,进行工艺设计、数控编程和在机床上加工出产品,使学生综合运用知识解决问题的能力大大提高。
实验指导教师在实验中只讲述实验中的难点、应注意的事项,而实验原理、仪器的工作原理和使用方法由学生自己在实验预习中完成。另外,安排学生生产实习,使学生对机械制造工艺及设备有一个切身的感性认识,每年还鼓励学生参加各种比赛和见习工程师考试,取得了较好的效果。
在专业课程设计中融入现代计算机工程软件的应用,实现与先进制造技术和信息技术的融合。从计算机辅助设计进行产品的建模分析,然后基于计算机辅助制造软件进行零件的数控编程,通过DNC系统将程序传到数控机床上进行加工,得到零件。通过实验为学生建立起制造系统的概念。专业课程设计过程中教师的指导和讨论环节规范化,使学生的课程设计真正取得实效。
面向工程实际,为学生营造现代工业背景的工程大环境。利用北京市的相关资源为学生提供实践机会。与机床协会密切合作,每年组织学生参观机床展览会并进行讨论和研讨。邀请相关企业的技术工程师到校讲座、联系北汽福田、现代等现代化企业组织学生进行参观,为学生创造机会接触了解先进制造技术的最新发展动向和行业发展趋势,增加对现代化企业实际的感性认识。学校购置了各种教学模型、高档加工中心、数控车床、FMS系统、机床静刚度测试仪、主轴动态特性测试试验台等实验设备,设有专门的制造实验室,为学生构建了实际的工程环境,使从未接触过工程实际的学生建立应用的整体概念,突出实验的演示性、设计性和综合性,追求实验手段的先进性。
为了适应应用型高级人才培养目标的实验体系研究和实验环节的建设,学校开设综合性和设计性实验,构建实验平台,编写实验指导书和任务书;编写相关的课程设计指导书。开设综合性和设计性实验,初步设想设定加工某零件要求达到的精度目标,让学生自主设计实验项目和方案,并独立完成实验。利用综合实验周的时间开设计算机辅助工艺设计和先进制造技术实验等。主要安排反映制造工程领域技术先进性和技术发展动向的实验,包括数控机床加工操作、计算机辅助工艺设计、计算机辅助制造等实验,使学生了解先进制造技术的研究发展和基本技术方法,建立现代制造工业先进技术的实际概念,完成先进技术设备实际操作的基础训练。
四、实施工程意识培养和实践能力提高的基于项目的教学改革
1.以建构主义理论为指导,以工程应用为主线,研究基于项目的教学模式,注重工程能力的培养
针对目前普遍存在的教学与科研相脱节,课堂教学内容缺乏现实感,学生缺乏对先进制造技术的认识和专业学习积极性;课堂教学与企业的实践操作彼此割裂,学生运用学科理论与方法解决工程实际问题的能力得不到培养和锻炼;校园生活与工业实际彼此分离等问题,以建构主义理论为指导,在机械制造及其自动化专业方向实施基于项目的教学模式改革的实践,整个过程贯穿学习—实践—再学习—再实践,以项目引领、任务驱动、教学做一体化课程教学模式设计和组织教学内容。
从“机械制造技术基础”课程的第一节课,提出基于项目研究的学习。给每个同学发一份项目研究任务书,一个“机械制造技术基础课程”项目研究活动一览表。学生自愿组合,1~3人为一个小组,以小组为单位开展研究。随着教学内容的开展,基于项目的要求,在教师的指导下,学生通过课堂学习、下课到图书馆查阅相关资料,遇到问题请教教师,循序渐进地完成项目的研究。学生成为学习主体,充分调动学生的主观能动性,将教师的教学与学生的学习活动融为一体。学生以小组为单位通过解决实际问题而学习,通过讨论与小组其他成员进行积极的良性互动,相互交流想法、相互鼓励和沟通,培养了学生的团队合作意识和工程能力。实行新的教学模式后,学生的学习积极性和主动性提高,解决工程实际问题的能力得到了锻炼和提高。
2.课堂讨论法
在课程讲授过程中常注意提出一些思考问题启发学生积极主动思考。结合课程的重点、难点,设计课堂讨论题目,通过讨论、质疑和总结提高学生学习的兴趣和课堂活力,使学生对知识易于理解和掌握。对于习题中的错误,教师设计题目,供同学们讨论。比如对于机械加工关键工序的工序尺寸的拟订,如何判断封闭环是关键,教师给出一个实例,给同学们讨论,然后通过正确和不正确方法的比较,和同学们一起总结出“尺寸链很重要,基准转换用得着;先看封闭环,再判增和减,极值和概率法帮计算;多尺寸计算,图表法最有效” 等朗朗上口的口诀,便于学生记忆。注重结合生产实践,讲课过程中还经常结合科研项目中的问题与学生进行课堂讨论得出解决方案。
3.案例教学法
本课程主讲教师近年承担国家高档数控机床科技重大专项、国家和北京市自然基金、北京市科技计划等多项科研项目,得到科研经费上千万,获得省部级科技奖励7项。在高端数控装备的研制和开发上取得多项科研成果。在教学过程中,将科研成果作为案例介绍给学生,从实际需求、方案的构思、方案的设计和实施方式,使学生较真实地接触工程实际,将其中的科学规律与教学内容有机地结合起来,培养学生科学思考问题的工程能力。比如在讲到提高生产效率的时候,将研制的复合机床作为实例,使学生深刻理解提高效率的各种不同途径。在讲到机床传动链时,介绍传动链的长短的优点和不足。在介绍数控机床时,以研究的电主轴为例,提出电主轴概念的来源,在于缩短传动链,揭示机械制造科学技术进步内在规律,开阔了学生的学术眼界。其次,鼓励学生参与科研,积极拓展第二课堂,吸收学生参与教师科研项目,依托科研项目培养学生的综合素质、实际解决问题的能力和创新能力。
在“机械制造技术基础”精品课程建设中,基于工程能力培养的精品课程的建设是一个长期的工作,需要不断凝练课程特色、持续完善课程体系和优化教学内容、在教学模式和教学方法的改革等方面不断探索实践改进,才能将“机械制造技术基础”课程建设成真正意义上的精品课程。
参考文献:
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