淺談提高金屬切削原理及刀具教學(xué)效果的方法

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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