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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
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【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】
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[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.
【摘要】《机械制造技术基础》课程主要讲述机械生产中比较常见的机械工艺、加工精度、装备等相关知识,培养学生获取和综合运用机械制造技术的能力。在这门课程教学中,教师采用项目化教学模式进行教学,可提升学生解决工程实践问题的能力。
【关键词】《机械制造技术基础》;项目化教学;实践模式;考核方式;改革
项目化教学法是行为导向教学法的一种,是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动,主要是把理论和实际有机结合,为学生提供动手操作的机会,充分发挥学生的创造潜能。
一、项目教学法的应用
《机械制造技术基础》课程主要是培养学生熟练应用金属切削原理、刀具、工艺规程编制、加工精度分析、机床夹具等相关知识体系,解决工程实践问题的能力,是机械制造专业培养应用型人才的专业骨干课程。本课程采用项目化教学模式,主要是对教学案例进行合理设计,保证其具有实践性和机械制造专业代表性,从而为学生的学习提供实践性指导,帮助学生对案例中涉及的知识和技能进行现场实际操作和分析研究,让学生掌握相关内容,以此提高教学效果。
二、项目教学法的实施模式构建
下面主要从教学设计、教学方法和教学手段三个方面谈项目教学法的实施模式构建。
(一)教学设计
教学方案设计体现专业化、现场化。以实际为导向的项目教学设计包含教学目标设计、教学策略设计和教学评价设计三大指标。目标设计体现学生的工艺能力、方法能力和社会能力,项目要做到具体、实际可检验。策略设计体现现场化特点,通过工作任务、技术知识的相关性描述,让学生有机会去实践任务并获得具体的工作体验。整个教学环节要处处体现师生之间的密切交流与合作。
(二)教学方法
项目必须有实践性,让学生亲临其境。项目以典型机械产品零件为载体,使工作任务具体化,尽量保证每个项目在一个教学单元,完成结果检测指标化,并能够激起学生的参与主动性和积极性。教师在教学的时候可利用自主探讨法、合作学习法、讨论法、角色转换法等多种方法进行教学,提升教学质量。
(三)教学手段
目前最有效的教学手段是将学生带到工厂里,在工厂生产现场开展实地教学。2014年起,梧州学院机械制造专业结合学院转型发展工作,实施“厂中有校、校地协同育人”教学模式改革,将学生带到中船华南船舶机械有限公司、梧州奥卡光学仪器有限公司等大中型企业进行《机械制造技术基础》课程的现场实地教学,由工厂科技人员结合产品生产情况组织具体项目来授课,课程内容主要围绕培养学生掌握机械零件的工艺编制、工艺系统的正确选择及使用等技能,以产品零件实际生产工作过程为依托,进行课程改造,注重学生职业素质的养成,实行理实一体化教学,将教室与工厂生产现场合二为一,使学生亲临其境,亲身体验工作氛围。师生反映教学和学习效果十分明显。
三、项目内容实例
《机械制造技术基础》课程包含的金属切削原理与刀具、机械制造工艺学、机床夹具设计与应用、金属切削机床构造与设计等内容,特别适合于采用项目教学法展开教学。其主要先修课程为机械制图、公差配合与测量技术、工程材料及热处理、机械原理、机械设计等,先修实践环节为金工实习,同步实训环节为车、铣、数控加工训练。
为保证学生毕业后能够熟练地运用所学知识,并胜任岗位要求,我们依据各专业人才培养方案的要求,根据学生的认知规律与职业能力的成长规律,组织课程的四个项目教学内容,分别是轴类加工、套类加工、箱体类加工和齿轮类加工,最终达到预期教学目的。
比如中船华南船舶机械有限公司是国内生产船用起重机、锚机的龙头企业,齿轮加工是该企业的特L之一。在多次深入企业调研后,我们选择贴近工厂实际的齿轮加工典型项目,以工厂实际齿轮加工为载体,让学生在工厂实地学习,实地了解齿轮加工的全部工艺过程。
我们将该课程的教学内容、计划学时、项目名称、能力目标、知识点、训练方式及结果作如下总结。
项目名称:圆柱齿轮工艺制定、加工与检测计划,共16学时,其中理论8学时,实践8学时。
能力目标:(1)正确分析圆柱齿轮零件结构的特点及功用;(2)正确分析零件图;(3)确定加工工艺路线;(4)制定工艺规程;(5)成品检测。
知识点:(1)成形法和展成法的概念及原理;(2)齿廓表面加工设备的类型及结构组成;(3)齿轮加工设备的成形运动特点;(4)齿轮加工刀具的结构特点、材料及所完成的工艺结构;(5)测量工具的使用。
训练方式:工厂技术人员现场示范讲解,学生实际操作,自主学习。
结果:工作报告总结及加工实物展示。
四、教学考核方式的改革
(一)考核内容
考核内容从应会知识、实作技能、平时成绩和作业完成情况等四个方面进行鉴定,主要由课程中所涉及的基础知识组成,涵盖零件图、装配图分析,项目工艺规程制定,所需工艺系统、装备及材料,项目实施内容及步骤和完成项目的注意事项等。
例如前面圆柱齿轮工艺制定项目及配分。基础知识40分。其中圆柱齿轮结构特点及齿轮加工机床运动特点,刀具的种类、材料及结构,齿轮加工工艺,各类夹具的结构各占10分。实践操作40分。其中能正确分析图样,熟悉零件结构、功用占10分;能正确制定加工工艺规程占15分;能正确选择设备、工装及零件质量检测占15分。综合素质20分。其中工作态度、纪律和出勤情况、5s管理内容执行情况、团队协作精神各占5分。
(二)考核方法
项目教学的评价应注重学生在项目活动中能力的发展,测评内容包括学生参与活动各环节的表现和作业质量。我们的考核主要采取了两种形式。
1.实作技能考核占50%。主要是各个教学项目的应会知识、实作技能、平时成绩和作业完成情况等四个方面的综合平均得分。
2.期末闭卷考核占50%。在学期全部课程结束时进行,主要从知识的掌握及应用情况考查学生对本门课程的掌握程度,以便找出学习过程中出现的问题,督促学生将学习的过程贯穿于全学期,以巩固所学内容。
五、结束语
关键词:课程;教学方法;教学改革;实践能力;创新能力
“机械制造技术基础”课程是将原“机械制造工艺学”、“金属切削机床”、“金属切削原理及刀具”、“机床夹具设计”等课程的相关内容进行优化、整合、更新,形成的一门课程,是机械类专业的重要基础课程之一。该课程具有涉及内容多、综合性高、实践性强等特点,在培养学生创新能力和工程实践能力,尤其是在培养学生分析、解决实际工程问题能力方面起着重要的作用。多年来,国内从事该课程教学的教师在教学内容、教学方法和教学手段等方面进行了卓有成效的改革,现已建成四门国家精品课程。长春理工大学“机械制造技术基础”课程组结合国家精品课程建设,以“精内容、强能力、重应用”为指导思想,以培养学生工程实践能力和创新能力为目标,建立了“以金属切削理论为基础,以机械制造工艺为主线,传统制造技术与现代制造技术相结合”的教学内容体系。
1. 注重激发和培养学生主动精神和创造性思维
大学本科阶段的学生以学为主,不仅学习知识,更重要的是学习如何获取知识的方法,其目的是应用知识解决实际工程问题。传统的课堂教学以传授知识为主,但解决问题的思维方式方法更重要,教师应在传授知识的同时,使学生在思维方式方法和获取知识的能力方面有所收获和提高。培养学生自主获取知识的能力,以及培养学生发现问题、提出问题和分析解决问题的能力是讲授“机械制造技术基础”课程教师的责任。
教学中采用课堂讲授、交流、讨论、研讨等多种教学方法,在传授知识的同时,更注重传授解决实际工程问题的思维方式、方法,培养学生创造性思维的能力。例如,一面两销定位是典型定位方式之一,现教材仅从定位元件如采用两个圆柱销将产生过定位方面分析,得出定位元件采用一个圆柱销和一个削边销的结论。讲授这部分内容时,先不急于给出结论,而从解决一面两销安装干涉与定位精度间矛盾入手,讲解一面两销定位方式从两个长圆柱销两个短圆柱销一个短圆柱销和一个短削边销的演变过程以及在此过程中过定位与定位精度两者矛盾的转化和解决方法。旨在体现人类发现问题、分析问题和应用知识解决实际工程问题的思维过程,以激发学生的创造性思维及培养其思维方式。
2. 寻找内在规律、提出新方法
工艺规程设计中工序尺寸及其公差的确定是“机械制造技术基础”课程教学的重点,一般需通过工艺尺寸链计算来确定,工艺尺寸链的建立和封闭环的确定是其难点,学生难于掌握。经多年探索和总结,对定位基准与设计基准不重合时工艺尺寸链的建立提出了“三线表三面,线间建联系,最后成封闭”的方法:用三条线分别表示设计基准、定位基准和加工表面;再在设计基准和加工表面、定位基准和加工表面间建立联系(分别为封闭环和需确定的工序尺寸);最后在设计基准和定位基准间建立联系,形成封闭的尺寸链。对一次加工满足多个设计尺寸要求时工艺尺寸链的建立提出了“以已加工表面为联系,按加工顺序有序地画出组成环,以工艺过程中未直接控制的设计尺寸为封闭环,最后形成封闭”的方法。使工艺尺寸链的建立有规律可循,便于学生掌握和应用。
定位误差的分析与计算是机械制造技术基础课程教学中的重点,其中定位误差的分析是难点。我们在教学中抓住“工序基准的最大位置变动量”,提出了通过图解的方法分析定位误差,即在定位元件约束的情况下,根据工件各相关极限尺寸的组合,找出工序基准的两个极限位置,再根据加工要求(工序尺寸)得到定位误差,教学中收到很好的效果。
3. 淡化公式的推导,注重工程应用
作为教师,永远也无法传授给学生所需要的全部知识,培养学生学习的兴趣,引导学生学会学习,激发学生自己获取知识,比教给学生知识更重要。
基于上面的思考,教学中淡化公式的演绎与推导,做到概念讲准、重点突出、难点讲透,重心放在讲分析、解决问题的思路、方法及应用上。例如,学生通过机械设计等课程的学习已掌握了传动比的计算方法,在讲授传动链误差时,将滚齿机内传动链介绍清楚后,即给出被切齿轮转角误差与传动链中各传动元件转角误差的关系式,然后让学生通过此公式分析影响传动链精度的因素,并提出提高传动精度的措施,最后再由教师进行归纳和总结。讲定位误差分析与计算时,通过图解得到工序基准的两个极限位置后,仅交代一句“根据图中几何关系,很容易得到定位误差的数学表达式”后,不做任何推导,立即给出该定位方式的定位误差公式,重点放在对公式的讨论和如何应用公式解决实际工程问题上。一般情况下,某种定位方式的定位误差公式中均包含工件和定位元件的制造误差,从数学角度提高工件或定位元件的制造精度,均可减小定位误差,但从工程角度,综合考虑生产率和经济性,提高定位元件的制造精度在保证质量的同时可降低生产成本,使学生在解决实际问题时,具有工程意识。
4. 重视发挥学生在教学活动中的主体作用
过去常说“要给学生一杯水,教师必须要有一桶水”,现在有一种提法“教师不应局限于给学生指路,而应该引导学生自己找到自己要走的路”,针对这些提法,自己经常思考“教师为什么不教给学生寻找水源的方法和培养学生自己打井的能力?教师为何不激发和培养学生自己开辟适合自己走的新路的主动精神和创造性思维,以及逢山开路的能力?”
有鉴于此,给普通班上课时采用讲授、启发、讨论等教学方法,给创新班上课时加入研讨式教学方法。为了适应不同的授课对象,每年都对课件进行补充和更新。重视发挥学生在教学活动中的主体作用,注重启发与互动,能让学生提出的问题,让学生自己提出;能让学生思考的,让学生自己思考;能让学生得出的结论,让学生自己得结论。如讲授工件以内孔表面定位的定位误差分析与计算时,先讲定位销(心轴)水平放置时定位基准位移误差的分析与计算,由于重力的作用,使孔与销在铅垂方向单边接触,此时强调是由于某种力的作用。进而通过分析,得出定位基准位移误差的表达式;接下来讲定位销(心轴)垂直放置时定位基准位移误差的分析与计算时,孔与销是任意边接触,在工序尺寸方向上是双边接触,得到的定位基准位移误差比定位销水平放置时定位基准位移误差大一倍。此时提出“定位销(心轴)垂直放置时如何减小定位基准位移误差?”学生马上提出在工序尺寸方向人为施加一个力,即从任意边接触转化为单边接触,基准位移误差随之减小一半。当讨论一面两孔定位的转角误差时,学生顺理成章地得出“在垂直于两孔中心线方向施加力,可有效减小转角误差”的结论。
5. 将“抓住主要矛盾”的思想贯穿教学过程始终
在事物或过程发展的任何阶段上,必有而且只有一种矛盾居于支配的地位,起着规定或影响其他矛盾的作用,这种矛盾就是主要矛盾。同样,机械制造过程中始终存在着质量、效率和经济性三者之间的矛盾,在“机械制造技术基础”课程教学中把在保证质量的前提下,最大限度地提高生产率、降低生产成本的指导思想贯彻于整个教学过程。影响机械加工质量的因素很多,它们以不同的规律、不同程度地对加工质量产生影响,在诸多影响因素中必有一个因素影响最大、最直接。教学过程中注重培养学生在分析和解决机械制造过程的诸多矛盾(影响加工质量的因素)时,善于以主要精力从多种影响因素中找出和抓住主要矛盾,进而提出解决问题的措施。例如,讲机床几何误差对加工精度影响时,强调抓住误差敏感方向的原始误差;讲提高工艺系统刚度的措施时,强调提高工艺系统薄弱环节的刚度,可达到事半功倍的效果。
6. 运用现代教育技术
使用现代教育技术进行教学,是信息时代对教师的基本要求。根据课程特点,科学、合理、有效地使用现代教育技术是教师必须具备的基本教学能力。
充分有效地利用各种教学资源,根据教学内容和教学方法的特点自行研制了具有特色的多媒体课件,并将其熟练运用到教学中。该课件充分利用Microsoft Office PowerPoint 的丰富功能,将文字、图表、动画、视频等有机结合,按学生的认知规律适时、有序地放映出来,有效地激发了学生的学习兴趣,提高了课堂教学的效率和效果。
7. 强化实践教学环节的教学功能
针对“机械制造技术基础”课程涉及内容多、学时少、实践性强的特点,强化金工实习的教学功能,将机械制造技术的基本概念、常用加工方法及装备等教学内容在金工实习中结合现场实践讲授。在达到金工实习教学目的的同时,有效地解决了学时压缩与教学内容多的矛盾,同时更加有利于学生掌握各种机械加工方法及装备的基础知识,为“机械制造技术基础”课程的学习奠定了扎实的基础,取得了很好的教学效果。
8. 更新教学内容,适时把科研成果引入课堂
合理处理传统制造技术与先进制造技术的关系,及时更新教学内容。在课堂教学中通过图片、录像、动画等形式把最新科研成果和体会结合教学内容,适时介绍给学生,重点介绍解决关键技术和难点的方法、手段,尤其是解决问题的思路,甚至走过的弯路。例如,在讲授装配方法、夹具设计时,结合承担科研项目,将项目中采用的调整装配法、修配装配法和利用盖板式钻模原理成功解决大型装置在垂直墙面和倾斜墙面安装的技术难题等科研实例介绍给学生,开阔了学生的视野,激发了学生对机械制造学科产生浓厚的学习兴趣,对启迪学生创新思维和提高分析、解决实际工程问题的能力起到了很好的作用。
参考文献:
[1] 吕明,轧刚,王时英.“机械制造技术基础”国家精品课程的建设与实践[J].中国大学教学,2008(5):34-36.
[2] 陈如娜.“机械制造技术基础”课程教学改革探讨[J]. 吉林工程技术师范学院学报,2003,19(11):24-26.
[3] 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),2010,11(2):121-123.
[4] 韩变枝,王栋,张银喜.基于能力培养的“机械制造技术基础”教学改革[J].太原理工大学学报,2011,29(1):86-88.
关键词:机械制造技术基础;问题教学模式;学习主动性
中图分类号:G642?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)19-0059-01
一、传统教学中存在的不足
我国传统的教学过程中的不足主要有:教师讲授过多,学生被动接受,课上课下师生缺乏交流。传统的课堂教学中,教学多以“填鸭式”的方法进行,教师讲授既成的理论知识,给学生灌输事实。学生在课堂上很少主动参与,只是一味地听老师讲;学习没有主动性,只是被动地完成作业、复习和应对考试,学生的地位是被动的。这种倾向导致了学生被动地学习,学习变成了不用思考的机械记忆过程,而且,师生很少交流讨论。经过几年甚至十几年这样的教育,学生逐渐习惯于老师讲什么就听什么,从来不问为什么。以致后来有时老师课堂上提问,学生不管会与不会都不愿意回答,学生缺乏学习兴趣和内在动力,课堂教学没有活力。其结果是学生自学能力极差,离开老师便寸步难行,学生无法成为独立的学习者和有批判性、创造性的思考者,更不用说学生的创造性和个性得到有效地展示和培养。
此外,传统教学中教师很少因材施教,一般是多年搬用同一种方法来教育。现在学生的个体差异很大,兴趣、爱好各不相同,自我约束能力和自学等能力也相差较大,教学方法也应根据学生对象的变化而作相应的调整。
二、问题的提出及问题教学模式
教学过程应该是师生互动的过程,在这个过程中学生应该是教学的主体。那么怎样在教学中调动学生的主动性,让学生主动思考并自主学习呢?方法不一,但最有效的还应该是采用基于问题教学模式的教学法。
问题教学模式即以“问题”为导向的教学模式。[1]世界著名科学家、思想家及哲学家爱因斯坦有一句名言:“我并没有什么特殊的才能,我只不过是喜欢寻根问底追究问题罢了。”由此可见问题是科学研究获得成功的前提之一。
问题应该是学生在学习过程中要求回答或解释的题目,是学生学习知识和掌握技能的一种载体,是教师在把教学目标、学生已掌握的知识和自己的教学经验有机结合起来并进行课堂教学设计的一种手段,问题是实现教学过程中师生交流讨论的桥梁。
问题教学模式教学法有其深远的历史发展轨迹,从我国古代的“学起于思,思源于疑”,“师者,所以传道受业解惑也”,到国外的“精神助产术”,“反省思维法”以及“问题解决模式”等都在不断丰富、完善这一教学模式。现在越来越多的教师重视问题教学模式,反对“满堂灌”。各种问题教学模式也纷繁多样,所有这些理论和实践都反映了问题教学模式的教育价值和生命力。
采用问题教学模式进行教学,教师应该以学生为中心,因材施教,让学生自己提出问题或者教师提出各种引导性的问题,学生积极参与,探索问题的答案并提出新的问题,师生共同解答。教学中把学生看作一个个体,有计划、有目的地提出问题,同时辅以小组讨论或课堂测试,使学生的思维技能、交际技能、社会技能都得到发展,久而久之,就可以教给学生再获知识的能力,把学生培养成为独立的学习者。在市场经济体制下,过去那种学生在校“充电”,然后一辈子在工作岗位上“放电”的现象已经不复存在,学校教育要从“终结教育”向“终身教育”转变。因此,教师在教学过程中加强对学生学习方法的指导,重点教会学生如何学习,使每个学生有“自主学习的能力”是相当重要的。即教师应“授人以渔”,而不仅仅是“授人以鱼”。
问题教学模式的目的在于教给学生怎样思考、分析问题和得出结论。
三、问题教学模式在“机械制造技术基础”教学中的应用
“机械制造技术基础”课程是机械设计制造及自动化专业的一门主要的专业基础课,其任务是学生通过对该课程的学习,获得机械设计制造及自动化专业所必须的专业基础知识和基本理论。[2]从结构体系和内容组成方面进行整合新设计的“机械制造技术基础”课程集中论述了与机械制造过程密切相关的机床、刀具、夹具、工艺等,更符合机械制造工程实际,并在内容上突出了实用性、综合性、先进性。课程内容信息大,实践性强,如何在有限的课时里使学生达到灵活掌握及应用该课程的目的,老师不得不不断地总结、反思,积极学习新的教学理论,转变教学观念。
“机械制造技术基础”课程中的一条主线是机械加工工艺,教师在教学过程中应该抓住这条主线,精心组织教学内容。问题教学模式教学的一个关键是学生的积极参与,最好是能够让学生主动提出问题。因此,应多安排学生课前预习和课后复习。对一些叙述性内容和知识性的介绍,学生可以通过自学弄懂的,就不必在课堂上讲解,教师给出相关思考题(相当于学生的自学提纲),由学生课前或课后自学,并要求学生随时记录下自学过程中产生的问题。对那些承上启下或牵动全局或难以理解的内容进行重点讲授,一定要做到思路清晰、重点突出、深入浅出。另外,可以通过小组同学一起做一个大的综合项目式的活动将所有知识有机地串联起来,这样有些学生独立解决不了的问题可以通过与同学讨论或小组讨论或请教老师的方式予以解决,印象较为深刻。这样,学生带着问题上课,教师循循善诱,并鼓励学生大胆质疑提问,充分发挥其思考能力和丰富的想象力,最后由教师进行归纳总结,或通过作业、课堂小测试等形式来检查学生的理解和掌握程度,并能及时反馈。整个循环可以归纳为:学生自学课本上相关内容,发现并提出问题—小组内讨论解决—班级交流解决—归纳总结。这种模式为学生提供了更加宽松自由的探究问题的环境,久而久之,学生便会勤于思考、讨论和质疑,提高了他们发现问题、提出问题和最终解决问题的能力。
例如在讲授工艺、工序、安装、工步、走刀等概念时,可以将学生分成三组,分别编制一根简单的轴类零件在大量生产、成批生产和单件小批生产时的机械加工工艺,并由此展开讨论。在讨论过程中,教师可以根据当时的具体情况提出一些问题,如:为什么这样划分工序?工序有哪几个要素?工序中哪些加工内容属于同一个工步?哪些加工内容属于一次安装?对同一零件生产纲领不同时工艺规程应该有变化吗?为什么?等等。这一系列问题的引导,不但促进学生牢固掌握好基本概念和相关知识,更重要的是有效地培养了他们的自学能力以及分析问题和解决问题的能力。
又如在讲解“机械加工工艺规程制订”时,由于该部分内容广,头绪多,难度大,教材上的内容联系实际少,针对性不强,方法不具体,如果照搬书本,学生难以理解和应用;特别是其中的“定位基准选择”是工艺规程制订的重点和难点,其基准选择的好坏直接影响着零件的加工精度、加工顺序的安排和夹具的结构。而教材上仅对基准的概念及选择基准的原则加以概述,方法不具体,学生不易理解和接受,遇到实际问题无从下手,看着原则不会用。对此,结合北京信息科技大学实习工厂或本地区的机械厂的定型产品,给出一些常见的、较简单的加工实例,依次提出以下相关问题:找出加工面,根据其加工要求确定加工面相应的加工方法及应限制的自由度;根据应限制的自由度,选择对应的理论基准,确定实际限制的自由度;基准选择过程中运用了哪些基准选择原则,是否合理;将确定下来的既满足应该限制的自由度要求又符合实用选择原则的基准标注在工序简图上。
将学生分成小组进行活动,教师注意观察全班学生参与的情况。学生则被这些问题吸引住并积极参与这项活动,组内学生进行大量的讨论和相互的交流。当各组基本完成时,教师可要求同学以小组为单位到黑板前解释说明所得结果,并回答其他组同学及老师的提问。最后,教师总结全班学生的方法并讨论各种方法的可行性。这样课堂上大部分时间用于学生理解、思考、讨论和解决问题。
四、结论
实践证明,利用问题教学模式进行课堂教学,并根据学生的具体情况,针对本课程所学重点而提问,正确引导学生主动地学习,学生对这种与以往完全不同的学习方式兴趣浓厚,能够积极参与,并出现了组与组之间的竞争,很多学生都反映受益匪浅。
问题教学模式中值得注意的一点是:教师在教学过程中不要把问题强加学生,应该通过启发式教学,精心设置问题情境来培养学生的问题意识,让他们自己主动提出问题,带着问题学习。这样问题教学模式才能有效地激发学生学习积极性,培养学生的自学能力和创新意识,有助于提高教学质量,达到事半功倍的效果。
参考文献:
[1]巴桑卓玛.浅析日本小学数学问题模式教学[J].现代中小学教育,