工程案例在“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中的應(yīng)用*

杜 彥 斌

(重慶工商大學(xué) 機械工程學(xué)院，重慶 400067)

“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”是將原有的“金屬切削原理與刀具”“金屬切削機床”“機床夾具設(shè)計”和“機械制造工藝學(xué)”4門課程融為一體，主要講述金屬切削加工的基本知識、機械零件的加工方法與設(shè)備、機械加工工藝、機械裝配工藝和機械加工質(zhì)量分析等基礎(chǔ)知識，是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)的一門具有很強理論性、實踐性和綜合性的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1，2]。課程知識覆蓋面廣、知識點多，主要目的是讓學(xué)生掌握機械制造的基礎(chǔ)知識，并具備獨立分析與解決實際工程問題的基本能力，并為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)以及生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)打下理論基礎(chǔ)。

目前，開設(shè)該課程的大多高校在教學(xué)大綱中要求安排的授課時數(shù)在50～80學(xué)時左右，并安排有4～10學(xué)時的實驗課程，屬于機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)時較多的一門課，但相對于傳統(tǒng)的4門專業(yè)課課時數(shù)之和，課程內(nèi)容多而學(xué)時少，給任課教師授課帶來很大難度，同時使得學(xué)生學(xué)習(xí)困難。在實際教學(xué)過程中，由于課程內(nèi)容較多且較為抽象，大多數(shù)老師通過多媒體力求圖文并茂，以提高教學(xué)效果，但實際效果反應(yīng)并不好。課程屬于一門開設(shè)多年的課程，已出版了上百本教材，但其基本內(nèi)容大致雷同，并未有多大的差異及變化。因此，考慮是否可跳出已有教材的框架結(jié)構(gòu)以及講課的套路，結(jié)合實際的工程案例來對相關(guān)知識點展開論述，使學(xué)生在實例中掌握相關(guān)知識點，不僅可提高學(xué)生的興趣，而且更有利于培養(yǎng)學(xué)生對知識的運用能力。

1 “機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)存在的問題

目前，大多數(shù)高校在“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中仍采用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法，存在以下問題。

(1) 教學(xué)內(nèi)容與工程實際聯(lián)系不緊密?！皺C械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程開設(shè)較久，教材多而繁雜，但課程基本內(nèi)容多年未變，部分內(nèi)容與工程實際已有所脫節(jié)，整體內(nèi)容跟實際聯(lián)系不緊密；任課教師由于缺乏實踐經(jīng)驗，也只有照本宣科，以灌輸式的講授為主，很少結(jié)合實際案例對相關(guān)理論知識展開論述；學(xué)生的學(xué)習(xí)完全在教師的講授與主導(dǎo)之下，缺乏獨立思考及自我主動性，只是簡單地機械式記憶、學(xué)習(xí)、練習(xí)，等完成課程考試之后，很多知識完全丟棄。在這種傳統(tǒng)模式下，培養(yǎng)出的學(xué)生對知識點的掌握較差，不能對知識活學(xué)活用，而且動手能力不強，實踐能力差。

(2) 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高?！皺C械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程較為抽象，且偏理論化，比如“金屬切削原理”原來獨立成課，現(xiàn)在作為本門課程的基礎(chǔ)理論內(nèi)容，課時有限，而內(nèi)容偏理論化、抽象化，學(xué)生很難掌握，而且這部分內(nèi)容在大多數(shù)教材中排在第二章，更容易使得學(xué)生有畏難情緒，對該門課程的學(xué)習(xí)失去興趣。目前所采用的滿堂灌教學(xué)方法，不僅無法使理論知識與生產(chǎn)實際相結(jié)合，更是使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到內(nèi)容枯燥、抽象、難以理解，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高。

(3) 不能為后續(xù)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計打下堅實的理論基礎(chǔ)。課程后續(xù)伴隨著課程設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)，并且課程內(nèi)容是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)開展畢業(yè)設(shè)計需首先掌握的基礎(chǔ)知識，尤其是工程設(shè)計類的本科畢業(yè)設(shè)計。在教學(xué)環(huán)節(jié)中，目前的教學(xué)過程仍主要停留在書本的知識上，側(cè)重于理論知識的傳授，而忽視實踐能力的提高以及理論與實踐的結(jié)合。這使得課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)的開展具有較大難度，學(xué)生掌握的知識無法支撐這些環(huán)節(jié)的實施，需要結(jié)合課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容對課程相關(guān)內(nèi)容進行再學(xué)習(xí)。

(4) 不利于提高學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。目前大多數(shù)高校所采用的講授式教學(xué)模式較為單一，任課教師以把課程內(nèi)容講完為首要目標(biāo)，忽略了學(xué)生對知識的掌握以及綜合應(yīng)用能力，且不利于開闊學(xué)生的視野以及提高其創(chuàng)新能力。創(chuàng)新的基礎(chǔ)是基本知識的掌握，如果基本知識都掌握不好，那創(chuàng)新就是空中樓閣，何談創(chuàng)新。由于學(xué)生對工程實際缺乏了解，僅有書本上的理論知識，創(chuàng)新的產(chǎn)品經(jīng)常不切實際，缺乏實用性；沒有在理論知識的綜合應(yīng)用等方面有所訓(xùn)練，遇到新問題、新題目往往不知如何下手。

2 工程案例在教學(xué)中的應(yīng)用分析

針對傳統(tǒng)的“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程講授中存在的諸多問題，探索一種結(jié)合工程案例的教學(xué)模式(圖1)，通過對工程案例的講解，將相關(guān)知識進行展開及運用，以提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。下面對工程案例在“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中的關(guān)鍵及注意事項進行介紹。

2.1 工程案例庫的建立

實施案例式教學(xué)的關(guān)鍵是與課程內(nèi)容緊密相關(guān)、學(xué)生感興趣并且內(nèi)容較為豐富的工程案例庫的建立。工程案例庫包括金屬切削機床實例庫、刀具實例庫、典型零件加工實例庫、產(chǎn)品裝配實例庫等，可以有圖片、動畫、視頻、文字、實物等多種形式。隨著技術(shù)的不斷進步以及學(xué)生的學(xué)習(xí)需求越來越強，工程案例庫需要不斷更新，增加新的工程案例，以體現(xiàn)其時效性及實用性。由于工程案例庫涉及面比較廣，可考慮建立工程案例數(shù)據(jù)庫，搭建信息化管理系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)工程案例的有效管理。

圖1 結(jié)合工程案例的“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)模式

2.2 教學(xué)手段與方法的多樣化

要充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段，將工程案例與現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合，通過各種途徑實現(xiàn)課程內(nèi)容的傳授。

(1) 多媒體的運用：傳統(tǒng)的板書式講授對于部分基本理論的傳授具有思路明晰、重點突出等優(yōu)勢，而多媒體課件可以更加直觀、高效、生動、形象地把課程內(nèi)容展現(xiàn)出來，使得較為抽象的概念、原理變得形象化、具體化。例如金屬切削機床部分內(nèi)容，其主運動以及進給運動較為抽象，很多同學(xué)沒見過機床實物，完全憑想象難以理解該部分內(nèi)容，而通過多媒體演示可使得學(xué)生更系統(tǒng)全面地理解并掌握知識。在運用多媒體教學(xué)過程中，需注意多媒體使課堂信息量成倍增加，而如何利用多媒體使得學(xué)生對工程案例有較為深刻的認識且不感到學(xué)習(xí)壓力，是要重點解決的問題。

(2) 現(xiàn)場案例教學(xué)法：針對課程內(nèi)容，可結(jié)合學(xué)生金工實習(xí)的收獲，組織學(xué)生到工廠、實習(xí)車間對加工現(xiàn)場進行參觀，了解機械零件的加工過程、機床裝備的使用、產(chǎn)品的裝配過程等。金工實習(xí)一般在本課程開設(shè)的前一學(xué)期，是機械專業(yè)本科生第一次實際接觸工程實際，可初步培養(yǎng)他們的動手能力，使學(xué)生掌握基本的機械加工流程和方法，為學(xué)習(xí)設(shè)計機械產(chǎn)品及零件加工打下基礎(chǔ)。由于沒有理論知識做支撐，金工實習(xí)僅僅給學(xué)生提供了最基本的認識。為了通過理論與實踐相結(jié)合的方式來使得學(xué)生掌握機械制造相關(guān)知識，在“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”理論學(xué)習(xí)過程中，應(yīng)再次進入實習(xí)車間或者進入工廠對相關(guān)知識進行學(xué)習(xí)。比如：機械加工工藝設(shè)計部分，可結(jié)合一個具體的零件從毛坯至合格零件的過程，講解工序、工步、工位、走刀的基本概念，分析毛坯的選擇、定位基準(zhǔn)的選擇、工藝規(guī)程的編制等內(nèi)容，通過現(xiàn)場案例與理論知識結(jié)合，提高學(xué)生的興趣以及對知識的記憶牢固度。

(3) 分組討論法：可組建4～6人的興趣小組。課程講授過程中，課前布置一系列的工程問題，由各個小組去尋找解決方案，并進行小組內(nèi)部討論進而形成一套方案；課上由各個小組對所設(shè)計的方案進行闡述分析，各個小組之間進行比較、評價，吸取其他小組方案的優(yōu)點，改正自己方案的不足，最終形成優(yōu)化的方案；課下對整個工程設(shè)計過程進行總結(jié)，對工程案例以及問題解決過程有一個更深刻的認識[3]。例如：在零部件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計部分，課前布置設(shè)計一典型零部件的機械加工工藝，由各個小組討論形成各自的方案，課上各小組進行集中討論，任課教師對各小組方案進行點評，指出各自的優(yōu)點、不足以及適用范圍等。通過這種小組討論的方式，可充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力以及交流、溝通、團隊合作能力。

2.3 學(xué)生的積極參與

要實現(xiàn)工程案例在課程教學(xué)中的應(yīng)用并提高應(yīng)用效果，必須有學(xué)生的積極參與?，F(xiàn)在的學(xué)習(xí)都是“以學(xué)生為中心”，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，因此教學(xué)過程中要更多的使用“啟發(fā)式”、“討論式”等教學(xué)模式，并在講授過程中提高學(xué)生對課程的興趣，引導(dǎo)學(xué)生參與課堂互動、課程討論等?，F(xiàn)在是一個信息爆炸的知識時代，這就要求學(xué)生必須具有較強的自學(xué)能力，養(yǎng)成課前預(yù)習(xí)，課上積極參與，課后復(fù)習(xí)的良好習(xí)慣，積極參與工程案例的分析、討論，提高自己的工程實踐能力以及創(chuàng)新能力。

3 結(jié)束語

“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”是一門實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課，由于課程內(nèi)容多而課時少，內(nèi)容偏理論且較為抽象，目前傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)效果一般，學(xué)生的綜合實踐能力較差，給后續(xù)課程的學(xué)習(xí)也帶來一系列問題。課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握基本的工程應(yīng)用能力。結(jié)合目標(biāo)，探索形成了一種結(jié)合工程案例的“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)模式，將工程案例貫穿應(yīng)用于教學(xué)的全過程。模式經(jīng)過初步的應(yīng)用，學(xué)生對于金屬切削機床、刀具、機械加工工藝規(guī)程設(shè)計等有了更為形象、深入的了解，可更好的完成課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計，效果反映較好。在未來的研究以及應(yīng)用過程中，將進一步擴展工程案例庫，對課程講授內(nèi)容、現(xiàn)場學(xué)習(xí)進行更為合理的安排，提高學(xué)生的參與度，全面提升學(xué)生的工程實踐能力及創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[1] 呂明，軋剛，王時英. “機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”國家精品課程的建設(shè)與實踐[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2008(5)：34-36

[2] 卜勻，龔清華，高艷紅. “機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法探討[J]. 考試周刊，2011，62：207-208

[3] 李杰. 案例教學(xué)法在機械制造基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 制造業(yè)自動化，2012，34(6)：153-156