朱 林 朱 梅 尹成龍 孔曉玲
摘 要:《金屬切削原理及刀具》是一門研究金屬切削過(guò)程基本規(guī)律、刀具工作原理、使用原則和進(jìn)行刀具設(shè)計(jì)的課程。其主要特點(diǎn)在于,涉及的知識(shí)點(diǎn)較多,理論知識(shí)過(guò)于抽象,因而學(xué)生普遍反應(yīng)較為難學(xué)。筆者結(jié)合自己多年實(shí)際的教學(xué)體會(huì),認(rèn)為搞好《金屬切削原理及刀具》的教學(xué),必須抓住兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):重視課堂教學(xué)效果,加強(qiáng)學(xué)生工程創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng);搞好實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),提高學(xué)生實(shí)際解決問題的能力。
關(guān)鍵詞:課堂教學(xué) 工程創(chuàng)新 素質(zhì)實(shí)踐 教學(xué)能力培養(yǎng)
《金屬切削原理及刀具》是機(jī)械類各專業(yè)的一門專業(yè)核心課,它主要研究金屬切削過(guò)程基本規(guī)律、刀具工作原理、使用原則和設(shè)計(jì)方法。學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的主要目的是,通過(guò)理解金屬切削原理、刀具加工過(guò)程,獲取必要的機(jī)械加工知識(shí),以便在設(shè)計(jì)各類機(jī)械產(chǎn)品時(shí),能充分考慮產(chǎn)品加工的難易程度和可行性。
但由于該課程涉及的知識(shí)點(diǎn)較多(如畫法幾何、機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、金屬工藝學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)以及機(jī)械原理等),理論知識(shí)過(guò)于抽象,再加上在實(shí)際課堂教學(xué)過(guò)程中缺少必要的實(shí)物,學(xué)生普遍感到:課程難懂,搞不清講什么;拿到具體實(shí)物,分不清究竟是什么類型的刀具,有哪些作用!為此,本文結(jié)合自己多年的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn),從課堂和實(shí)踐兩方面談?wù)劯愫迷撜n程教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
一、重視課堂教學(xué)效果,加強(qiáng)學(xué)生工程創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)
課堂教學(xué)作為教育活動(dòng)的主要手段,是對(duì)學(xué)生實(shí)施知識(shí)教育的重要環(huán)節(jié),其效果的好壞是教師教學(xué)方法和教學(xué)技巧是否得當(dāng)?shù)闹匾笜?biāo)?!督饘偾邢髟砑暗毒摺氛n程內(nèi)容豐富,知識(shí)點(diǎn)多,知識(shí)面廣,實(shí)踐性強(qiáng),對(duì)金屬切削刀具從理論上加以分析、論證、歸納、升華和技術(shù)指導(dǎo),具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性和專業(yè)性。針對(duì)這些特點(diǎn),筆者認(rèn)為要想提高課堂效率,加強(qiáng)學(xué)生的工程創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng),需要教師在授課過(guò)程中,積極地想辦法,出新招,創(chuàng)造新的教學(xué)模式和手段,使得學(xué)生在擁有良好心理安全的氛圍中、多維互動(dòng)的教學(xué)形式下,學(xué)習(xí)知識(shí),使知識(shí)不僅能被“繼承”,而且還能得到“再生”,具體做法如下:
1.調(diào)整、拓寬教材知識(shí)體系
目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校實(shí)行了學(xué)分制,在專業(yè)課課時(shí)相對(duì)減少,課程內(nèi)容不刪減的情況下,如何上好專業(yè)課,讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi),掌握課程的核心內(nèi)容,培養(yǎng)必要的專業(yè)實(shí)踐能力是目前每位高校教師都必須面臨和思考的問題。因此從培養(yǎng)高等工程技術(shù)人才的需要出發(fā),重新審視《金屬切削原理及刀具》的知識(shí)結(jié)構(gòu),對(duì)教材各部分內(nèi)容的多少、順序安排、作用與地位、銜接和影響等進(jìn)行研究非常必要。經(jīng)過(guò)整合,我們將該課程的知識(shí)體系分成兩大板塊:金屬切削原理和標(biāo)準(zhǔn)、專用刀具的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選用原則。在內(nèi)容安排上,刪減了金屬切削原理基本理論中較難理解的或機(jī)理尚不十分明確的部分,突出了基本概念及其應(yīng)用的內(nèi)容,要求學(xué)生重點(diǎn)掌握刀削材料的種類、特點(diǎn)及用途;切削過(guò)程的基本規(guī)律,并能運(yùn)用這些規(guī)律分析和解決切削加工中的有關(guān)技術(shù)問題。
此外,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,金屬切削加工領(lǐng)域出現(xiàn)了許多新的切削理論和應(yīng)用,為了讓學(xué)生了解、學(xué)習(xí)、跟蹤本專業(yè)新技術(shù)的研究、發(fā)展方向,教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該更新,要能體現(xiàn)時(shí)代發(fā)展的氣息,及時(shí)補(bǔ)充學(xué)科發(fā)展和應(yīng)用的最新知識(shí),只有這樣才能貫徹"教育面向未來(lái),面向世界,面向現(xiàn)代化"的教育教學(xué)改革精神,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與求知欲,這是課程建設(shè)與改革的需要。我們的具體方法是,根據(jù)自己的科研方向、研究課題,實(shí)時(shí)、適度地向?qū)W生介紹一些新的金屬切削理念、設(shè)備和應(yīng)用,例如,向?qū)W生介紹了目前可用于機(jī)械零部件加工的激光束加工法、金屬絲放電磨削加工法、聚焦離子束加工法以及用于微渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)制作的蝕刻加工方法等。
2.采用多樣化的教學(xué)方法
加強(qiáng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)是高等院校教學(xué)方法的改革核心,其中心內(nèi)容是改革"灌輸式"和過(guò)分偏重講授的教學(xué)方法,實(shí)施啟發(fā)式、研究式的教學(xué)方法;強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。其目的是加強(qiáng)學(xué)生的自學(xué)能力、分析問題和解決問題能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng);使學(xué)生個(gè)性和才能得以全面發(fā)展。教學(xué)有法,但無(wú)定法,不斷探索有利于提高教學(xué)效果與質(zhì)量的教學(xué)方法,是教學(xué)建設(shè)的重要內(nèi)容。筆者就自己的探索與實(shí)踐總結(jié)如下幾點(diǎn):
(1)理論聯(lián)系實(shí)際,提高思維密度,采用多設(shè)問、互動(dòng)式教學(xué)方式,以激發(fā)興趣。
《金屬切削原理及刀具》理論服務(wù)于實(shí)際操作、解決實(shí)際加工過(guò)程中的種種切削加工問題和各種刀具的使用問題。通常學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課時(shí),他們已經(jīng)完成了金工實(shí)習(xí),所以在腦海中對(duì)切削加工還留有一定的印象。這時(shí)我們專業(yè)課老師可以將學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)過(guò)程中經(jīng)常遇到的問題、現(xiàn)象、困惑在課堂上提出來(lái),讓學(xué)生認(rèn)真思考、討論,給出答案,由此激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、嚴(yán)謹(jǐn)求證、合理分析和判斷的能力。如“在金工實(shí)習(xí)過(guò)程中,高速鋼刀具在切削區(qū)溫度超過(guò)600℃時(shí),容易出現(xiàn)“燒刃”,什么是“燒刃”,包含哪些磨損,發(fā)生的機(jī)理是什么?如何減少、杜絕這種狀況?”(如圖1所示)
學(xué)生經(jīng)過(guò)思考、討論,綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí),從刀具材料、刀具角度、切削用量以及切削液的選擇等角度綜合分析,最終解決了疑難。實(shí)踐表明,通過(guò)創(chuàng)設(shè)不同的問題,使學(xué)生在獨(dú)立思考、激烈討論的基礎(chǔ)上,能對(duì)所學(xué)過(guò)知識(shí)的進(jìn)一步思維加工解決問題,從而增強(qiáng)了他們的學(xué)習(xí)興趣,提高了他們的創(chuàng)新思維和能力。
(2)綜合使用各種輔助教學(xué)手段,以提高教學(xué)效果
《金屬切削原理及刀具》是研究金屬切削過(guò)程基本規(guī)律、刀具工作原理、使用原則以及進(jìn)行刀具設(shè)計(jì)的一門課程。它是機(jī)械類各專業(yè)一門重要的專業(yè)課,是畫法幾何、機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、金屬工藝學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)以及機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程知識(shí)的集成,對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)有著重要的作用。
由于本課程理論知識(shí)過(guò)于抽象,再加上在實(shí)際課堂教學(xué)過(guò)程中缺少具體實(shí)物,學(xué)生普遍感到:課程難懂,搞不清講什么;拿到具體實(shí)物,分不清究竟是什么類型的刀具,有哪些作用!以往有的教師采用掛圖的方式進(jìn)行教學(xué),雖然起了一定的作用,但由于是“紙上談兵”,所以,教學(xué)效果還是不甚理想。例如,在講授刀具切削部分的幾何角度時(shí)(如圖2所示),由于需要一定的空間想象力,所涉及的角度多而煩,再加上相關(guān)教材在該部分的論述既未分清主次,亦未闡明道理,更未能深入解釋這些角度之間的有機(jī)聯(lián)系,故較難懂,很難于深入學(xué)習(xí),是學(xué)生學(xué)習(xí)最頭疼的地方。
因此,在整個(gè)教學(xué)實(shí)施的過(guò)程中,合理穿插運(yùn)用各種教學(xué)手段對(duì)學(xué)生掌握、理解課程內(nèi)容十分必要。針對(duì)上述內(nèi)容,我們使用木材或紙盒按比例制作放大的模型,對(duì)照模型逐個(gè)概念講解,再配合使用電化教學(xué)和多媒體教學(xué)等現(xiàn)代化教學(xué)手段,將刀具相關(guān)角度的形成過(guò)程形象地表現(xiàn)出來(lái),使枯燥的理論知識(shí)變得生動(dòng)、有趣,給學(xué)生營(yíng)造了一個(gè)虛擬的金屬切削加工環(huán)境,學(xué)生坐在課堂上,就能感受到工廠生產(chǎn)加工的實(shí)際過(guò)程;改變了過(guò)去那種空談理論的弊端,有效地彌補(bǔ)了課堂教學(xué)的不足,教學(xué)內(nèi)容直觀、形象,加深學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的理解,學(xué)生很快掌握了該部分的內(nèi)容,教學(xué)效果明顯提高。
二、重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)
《金屬切削原理及刀具》是一門與實(shí)際聯(lián)系很強(qiáng)的課程,在學(xué)分制實(shí)行以后,要想學(xué)生在短短的28學(xué)時(shí)真正理解、消化核心知識(shí)很難,也不太可能。為了切實(shí)使學(xué)生在學(xué)完本課程后,能夠獲得綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)的能力,我們集中安排了為期兩周的金工實(shí)習(xí)。學(xué)生通過(guò)金工實(shí)習(xí),一方面為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ),另一方面,了解常用的加工機(jī)械、掌握基本加工工藝,鞏固常用機(jī)械基本加工理論,了解先進(jìn)加工工藝,以拓展、增強(qiáng)他們的優(yōu)化思維和創(chuàng)新思維,培養(yǎng)他們敢于突破、善于創(chuàng)新的能力。
根據(jù)目前學(xué)分制體系的特點(diǎn)、我們農(nóng)業(yè)院校專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的現(xiàn)狀以及傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)模式與目前制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的不協(xié)調(diào)性,我們對(duì)我?,F(xiàn)行的金工實(shí)習(xí)模式進(jìn)行了研究與改革,具體做法如下:
1.調(diào)整金工實(shí)習(xí)的時(shí)間,保證金工實(shí)習(xí)的質(zhì)量
為保質(zhì)保量地完成學(xué)生金工實(shí)習(xí)任務(wù),對(duì)金工實(shí)習(xí)的時(shí)間有必要進(jìn)行調(diào)整。我們研究擬定了兩種較為實(shí)用的模式:一是利用暑假期間進(jìn)行金工實(shí)習(xí),二是分散實(shí)習(xí),利用星期天等課余時(shí)間進(jìn)行金工實(shí)習(xí)。我們學(xué)校綜合了各種情況采用了第一種做法,利用暑假分三次安排了三組實(shí)習(xí),主要完成車、銑、刨、焊、鑄造及鉗工的常規(guī)操作,這樣既緩解了對(duì)實(shí)習(xí)工廠的壓力,也解決了實(shí)習(xí)時(shí)間的問題,同時(shí)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō),學(xué)習(xí)壓力分散了,學(xué)習(xí)過(guò)程輕松了很多。
2.增加金工實(shí)習(xí)內(nèi)容,開拓學(xué)生眼界
隨著金屬切削加工技術(shù)的發(fā)展,目前機(jī)械加工領(lǐng)域出現(xiàn)了一些較為先進(jìn)的生產(chǎn)加工技術(shù),比如,超聲波加工技術(shù)、超精密加工技術(shù)等。為了拓寬學(xué)生的專業(yè)視野,加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng),根據(jù)學(xué)校的具體實(shí)際,我們對(duì)原先的實(shí)習(xí)內(nèi)容作了相應(yīng)的調(diào)整,主要是針對(duì)本學(xué)科的發(fā)展,增加了一些較新的實(shí)習(xí)內(nèi)容。具體做法是,把增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)放在首位,通過(guò)實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師的引導(dǎo)以及學(xué)生的聽、看、動(dòng)、寫、說(shuō)來(lái)完成。其中,聽:實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師的講解;看:看實(shí)物、加工演示及錄像片;動(dòng):自己動(dòng)手、實(shí)際操作;寫:寫實(shí)習(xí)報(bào)告、心得體會(huì)等;說(shuō):說(shuō)出實(shí)習(xí)中的問題和建議、啟發(fā)創(chuàng)新思維。
3.多種實(shí)習(xí)手段并用,強(qiáng)化金工實(shí)習(xí)效果
通過(guò)多年的金工實(shí)習(xí),我們發(fā)現(xiàn),在校辦工廠進(jìn)行金工實(shí)習(xí)存在著很大的局限性,比如,校辦工廠的設(shè)備有限;生產(chǎn)的品種單一,工藝簡(jiǎn)單且分散;缺少先進(jìn)的工藝、技術(shù)和適宜的企業(yè)文化氛圍等,因而學(xué)生僅僅通過(guò)校內(nèi)工廠的金工實(shí)習(xí),很難建立起加工工藝的概念和印象,為了彌補(bǔ)校辦工廠金工實(shí)習(xí)的不足,我們采用了多種實(shí)習(xí)手段并用的方法,來(lái)強(qiáng)化金工實(shí)習(xí)的效果,具體做法有:
(1)到大型企業(yè)參觀學(xué)習(xí)。根據(jù)學(xué)校配套經(jīng)費(fèi)的實(shí)際情況,我們就近選擇了一些生產(chǎn)能力較強(qiáng)、技術(shù)水平較高的企業(yè),如合肥江淮汽車股份有限公司、安徽合力叉車集團(tuán)等,把學(xué)生帶到這些企業(yè)參觀學(xué)習(xí),看一看企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備,生產(chǎn)工藝、先進(jìn)技術(shù),實(shí)地體會(huì)一下濃厚的企業(yè)文化氛圍,開拓了學(xué)生的眼界,加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)企業(yè)文化的認(rèn)識(shí)。
(2)舉行大型金工實(shí)習(xí)多媒體講座。由于實(shí)地金工實(shí)習(xí)很難完全反應(yīng)金屬切削技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),我們?cè)谠冉鸸?shí)習(xí)錄相的基礎(chǔ)上,以講座形式向?qū)W生介紹了一些世界上較為先進(jìn)的生產(chǎn)加工技術(shù)與工藝,以加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng),啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。講座主要包括以下三個(gè)方面:一是以熱加工工藝為主的講座,主要介紹熱成型的方法及形式、先進(jìn)的工藝與技術(shù),例如消失模鑄造、真空鑄造技術(shù)等;二是以傳統(tǒng)的機(jī)械加工制造技術(shù)為主的講座,把某些加工原理以多媒體的形式講解,更直觀、易理解;三是以先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)為主的講座,把先進(jìn)的工藝、先進(jìn)的技術(shù)以形象的教學(xué)形式,介紹給學(xué)生。當(dāng)然,講座的內(nèi)容我們可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)和增加,以補(bǔ)充金工實(shí)習(xí)的不足。
三、結(jié)束語(yǔ)
這幾年,筆者始終堅(jiān)持“重視課堂教學(xué)效果,加強(qiáng)學(xué)生工程創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng);搞好實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),提高學(xué)生實(shí)際解決問題的能力?!睘橹笇?dǎo)思想,注重理論聯(lián)系實(shí)際環(huán)節(jié),加強(qiáng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣增加了,對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解加深了,運(yùn)用理論解決實(shí)際問題的能力提高了,因而受到廣大師生的好評(píng),取得了較好的教學(xué)效果。
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