《機(jī)械機(jī)構(gòu)與典型零件》課程教學(xué)改革探討

王丹 王凌云 周立波 曹永潔

摘 要：基于數(shù)控技術(shù)專業(yè)中高職貫通培養(yǎng)模式，針對(duì)學(xué)生邏輯和抽象思維不足、自我管理能力差、心理不夠成熟、知識(shí)基礎(chǔ)差別大等的特點(diǎn)，以及數(shù)控技術(shù)專業(yè)崗位需求，試對(duì)《機(jī)械零件與典型機(jī)構(gòu)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式進(jìn)行了初步的改革探討。著重強(qiáng)調(diào)與數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)部分聯(lián)系緊密的帶傳動(dòng)、齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)等教學(xué)內(nèi)容，突出本課程對(duì)數(shù)控專業(yè)的服務(wù)特性；利用我校上海市級(jí)數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心優(yōu)勢，選用“講做結(jié)合、以做促學(xué)”、現(xiàn)場教學(xué)等學(xué)生更易接受的教學(xué)方法和手段；選取過程與結(jié)果并重的考核方式；最終提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械零件與典型機(jī)構(gòu)；講做結(jié)合、以做促學(xué)；教學(xué)改革；

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（B）-0000-00

中高職貫通培養(yǎng)是中職教育和高職教育“化學(xué)變化”后形成的五年期學(xué)制[1]，初中畢業(yè)生入學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)合格后可取得高職文憑，它區(qū)別于以往的“3+3”中高職貫通模式，課程設(shè)置不能簡單的疊加，教學(xué)內(nèi)容亦不可簡單搬用高職，教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式需根據(jù)中高職貫通學(xué)生的特點(diǎn)做適當(dāng)調(diào)整和創(chuàng)新。

《機(jī)械零件與典型機(jī)構(gòu)》課程是中高職貫通數(shù)控技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其承接互換性與測量技術(shù)、工程圖學(xué)等課程，又對(duì)學(xué)生后續(xù)深入學(xué)習(xí)數(shù)控加工工藝及設(shè)備、數(shù)控加工與編程、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修等專業(yè)核心課程打下基礎(chǔ)。本課程理論性強(qiáng)，需要學(xué)生具有較強(qiáng)的思維能力和知識(shí)遷移能力。如何根據(jù)中高職學(xué)生特點(diǎn)，設(shè)置教學(xué)內(nèi)容、選用教學(xué)方法和手段，以提高教學(xué)效果是一項(xiàng)重要舉措，本文結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐以及課程特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等多方面進(jìn)行了探索，取得了良好的教學(xué)效果。

1 學(xué)情分析

《機(jī)械零件與典型機(jī)構(gòu)》這本課程在5年制中高職貫通培養(yǎng)的4、5學(xué)期，此時(shí)學(xué)生已修過工程圖學(xué)、互換性與測量技術(shù)、工程力學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、金屬切削原理與刀具、機(jī)制工藝與夾具及車削與銑削相關(guān)的實(shí)訓(xùn)課程，為本課程的學(xué)習(xí)打下了機(jī)械相關(guān)的基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)該課程的中高職貫通學(xué)生年齡處在17歲左右，比高職生學(xué)習(xí)類似課程的年齡低了3歲左右，邏輯思維、抽象思維及想象力相對(duì)較差[2]；同時(shí)，中高職貫通學(xué)生的自我管理能力相對(duì)較差、心理不夠成熟，上課不專心聽講、不能及時(shí)完成作業(yè)的現(xiàn)象更普遍，行為偏激、易沖動(dòng)及感情用事，容易產(chǎn)生逆反心理，自制力和辨別能力不足。

如何根據(jù)中高職學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和心理特點(diǎn)，設(shè)置難度適中且滿足專業(yè)需求的教學(xué)內(nèi)容、選擇適于中高職學(xué)生的教學(xué)方法與手段、制訂公平合理的考核方式顯得尤為重要。

2 教學(xué)現(xiàn)狀

《機(jī)械零件與典型機(jī)構(gòu)》包括典型機(jī)構(gòu)和零件的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容?，F(xiàn)有教材多為高職高專適用教材，該類教材的突出理論知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性，內(nèi)容多、知識(shí)點(diǎn)分散、偏重理論分析[3]，對(duì)中高職貫通培養(yǎng)班學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、心理特點(diǎn)及數(shù)控技術(shù)專業(yè)崗位需求的關(guān)注較少，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)“為什么學(xué)”、“學(xué)什么”、“怎么學(xué)”、“學(xué)了怎么用”存在很大的疑惑。

此外，本課程的教學(xué)多為課堂講授，配以多媒體教學(xué)，教師是課堂的主角，學(xué)生的參與度很低，多媒體提供大量的知識(shí)點(diǎn)使學(xué)生無法消化，使學(xué)生上課不專心聽講的情況進(jìn)一步加劇。課程考核注重結(jié)果考核，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程要求很低，導(dǎo)致學(xué)生偏好考前突擊而忽視知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用。因此，根據(jù)數(shù)控專業(yè)中高職學(xué)生的崗位需求、知識(shí)基礎(chǔ)和心理特點(diǎn)對(duì)本課程進(jìn)行教學(xué)改革迫在眉睫。

3 教學(xué)探討

3.1 教學(xué)內(nèi)容

《機(jī)械零件與典型機(jī)構(gòu)》是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，為更進(jìn)一步的突出本課程對(duì)本專業(yè)的服務(wù)性特點(diǎn)，筆者將本課程中所涉及到機(jī)械零件和典型機(jī)構(gòu)與數(shù)控技術(shù)專業(yè)常見的機(jī)床及生活中常見的機(jī)器等聯(lián)系起來：如數(shù)控機(jī)床的主軸傳動(dòng)方式即為本課程所學(xué)的齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)，數(shù)控機(jī)床主軸的支撐元件為本課程所學(xué)的軸承，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)是本課程所學(xué)的滾珠絲杠等，以機(jī)床實(shí)物促進(jìn)學(xué)生對(duì)抽象機(jī)構(gòu)及零件理解的同時(shí)加深學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的認(rèn)識(shí)。

聯(lián)系數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和生活中常見的汽車、自行車將本課程的具體內(nèi)容設(shè)置如圖1所示：

圖1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置圖

3.2教學(xué)方法與手段

教學(xué)方法與手段以“講做結(jié)合，以做促學(xué)”為指導(dǎo)，加強(qiáng)學(xué)生的課堂參與度。具體方法如下：

（1） 講做結(jié)合教學(xué) 在教學(xué)過程中設(shè)置與講授知識(shí)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的小任務(wù)，在課堂上適時(shí)的讓學(xué)生動(dòng)手去找一找、標(biāo)一標(biāo)、畫一畫，使學(xué)生能聽講的同時(shí)及時(shí)做練習(xí)，恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置階段性的綜合訓(xùn)練讓學(xué)生做一做，形成到“講做結(jié)合，以做促學(xué)”的模式，既使學(xué)生學(xué)到的理論知識(shí)點(diǎn)及時(shí)運(yùn)用鞏固，又能增加學(xué)生的課堂參與感。

不同知識(shí)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的任務(wù)形式不同，以齒輪傳動(dòng)為例，課堂任務(wù)及綜合訓(xùn)練的設(shè)置如表1：

表1 齒輪傳動(dòng)知識(shí)點(diǎn)與學(xué)生任務(wù)設(shè)置

任務(wù)編號(hào)

任務(wù)名稱

任務(wù)實(shí)施

1

找一找：

識(shí)別齒輪傳動(dòng)類型

根據(jù)齒輪及齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，找出數(shù)控機(jī)床的內(nèi)/外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)、直齒錐齒輪傳動(dòng)及蝸桿傳動(dòng)

2

標(biāo)一標(biāo)：

認(rèn)識(shí)齒輪各部分名稱和符號(hào)

將外齒輪、內(nèi)齒輪、齒條的軸向圖給學(xué)生，提示學(xué)生標(biāo)出齒頂圓、齒根圓、齒高、齒距等

3

算一算：練習(xí)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的尺寸計(jì)算

根據(jù)已知條件，利用尺寸計(jì)算公式，計(jì)算齒輪各部分的幾何尺寸

4

畫一畫：

范成法繪制漸開線齒輪

利用實(shí)驗(yàn)室范成繪制儀繪制出標(biāo)準(zhǔn)齒輪、正變位齒輪及負(fù)變位齒輪的齒形輪廓

5

核一核：

校核齒輪強(qiáng)度

對(duì)以齒面疲勞點(diǎn)蝕為失效形式的齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度校核，對(duì)以齒根斷裂為失效形式的齒輪進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度校核

6

做一做：

設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪

根據(jù)齒輪的工作條件確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，在此基礎(chǔ)上選擇齒輪的主要參數(shù)，并計(jì)算齒輪各部分尺寸，然后校核齒輪強(qiáng)度、繪制齒輪零件圖

（2） 現(xiàn)場教學(xué) 我校有上海市級(jí)數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心，領(lǐng)學(xué)生進(jìn)實(shí)訓(xùn)工廠間參觀軸、軸承、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滾珠絲杠等機(jī)械零件和典型機(jī)構(gòu)在數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)及進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。如引導(dǎo)學(xué)生觀察小型數(shù)控機(jī)床上所用的帶傳動(dòng)型式，同時(shí)對(duì)比講解V帶、多楔帶及同步帶的特點(diǎn)和如何根據(jù)工況條件來選擇帶的類型；將數(shù)控機(jī)床主軸箱打開，讓學(xué)生直觀的認(rèn)識(shí)齒輪傳動(dòng)實(shí)際應(yīng)用，對(duì)比不同型號(hào)機(jī)床中齒輪傳動(dòng)的類型，引導(dǎo)學(xué)生理解根據(jù)傳遞載荷的大小選擇齒輪的類型；展示主軸的實(shí)物剖切圖，讓學(xué)生動(dòng)手去感受系統(tǒng)中的軸、軸承、墊片、螺栓等典型機(jī)械零件如圖，同時(shí)將軸的特點(diǎn)、角接觸球軸承與圓柱滾子軸承的區(qū)別、螺栓與墊片的選用規(guī)則講解給學(xué)生，力求達(dá)到感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)的同步推進(jìn)。給學(xué)生操作數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)的機(jī)會(huì)，使學(xué)生直觀的感受滾珠絲杠副的運(yùn)動(dòng)過程。另外，帶學(xué)生進(jìn)入機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際裝拆典型機(jī)構(gòu)和零件的模型，便于理解相關(guān)機(jī)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)成。

（3） 對(duì)比教學(xué) 由于中高職貫通班的學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程之前，已經(jīng)完成金切、車削、銑削實(shí)訓(xùn)課程，因此在教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比實(shí)訓(xùn)車間的實(shí)際零件、機(jī)構(gòu)與課程中抽象零件和機(jī)構(gòu)，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。如結(jié)合本課程中的齒輪系對(duì)比講解普通機(jī)床與數(shù)控機(jī)床的主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，普通機(jī)床中主軸轉(zhuǎn)速時(shí)靠多級(jí)齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，而數(shù)控機(jī)床中變速是靠變頻與機(jī)械齒輪箱配合實(shí)現(xiàn)的，由此讓學(xué)生理解齒輪系的多樣應(yīng)用。

（4） 討論式教學(xué) 對(duì)凸輪輪廓設(shè)計(jì)、V帶設(shè)計(jì)、齒輪設(shè)計(jì)等應(yīng)用性模塊處設(shè)置階段性訓(xùn)練，將全班36人分成6-7個(gè)小組，給予一定的時(shí)間讓每一小組學(xué)生討論，同時(shí)要明確分工以保證每一名學(xué)生參與訓(xùn)練，給每一小組講述其設(shè)計(jì)思路的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維、多樣化嘗試，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性及創(chuàng)新思維。

（5） 現(xiàn)代化教學(xué) 巧妙運(yùn)用多媒體教學(xué)，呈現(xiàn)給學(xué)生多樣化教學(xué)信息，如課前的視頻導(dǎo)入、課中模型動(dòng)畫加強(qiáng)、課后利用網(wǎng)絡(luò)資源庫自主學(xué)習(xí)。利用視頻導(dǎo)入時(shí)，引用實(shí)時(shí)新聞視頻，使行業(yè)最新應(yīng)用帶到課堂上，讓學(xué)生所學(xué)與技術(shù)前沿接軌；課中運(yùn)用的機(jī)構(gòu)動(dòng)畫和零件模型，是數(shù)控機(jī)床中的實(shí)際機(jī)構(gòu)和零件模型，力求學(xué)生知曉“為什么學(xué)”及“學(xué)了怎么用”。課后提供給學(xué)生與本課程和專業(yè)緊密貼近的網(wǎng)站，解決學(xué)生“學(xué)什么”、“怎么學(xué)”的問題。

3.3 考核方式

本課程強(qiáng)調(diào)過程考核和結(jié)果考核并重同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)新性。結(jié)合本課程的系統(tǒng)性、抽象性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)過程的考核占50%，學(xué)習(xí)結(jié)果的考核占40%，創(chuàng)新成績占10%。具體分布如下：

（1）學(xué)習(xí)過程考核 過程考核包括平時(shí)表現(xiàn)成績10%、平時(shí)作業(yè)成績20%、階段訓(xùn)練成績20%。平時(shí)表現(xiàn)成績涉及到學(xué)生的紀(jì)律、課堂參與的積極性及回答問題是否有見解，平時(shí)作業(yè)成績涉及學(xué)生作業(yè)是否獨(dú)自思考、內(nèi)容的準(zhǔn)確度及書面整潔度，階段訓(xùn)練成績涉及學(xué)生對(duì)典型機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、設(shè)計(jì)成果展示及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（2）學(xué)習(xí)結(jié)果考核

為了最終檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，在課程結(jié)束時(shí)，我們要進(jìn)行綜合性考核評(píng)價(jià)， 其中涉及到本課程學(xué)習(xí)的平面機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等機(jī)械零件和典型機(jī)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用考核，占總評(píng)的40%。

（3）創(chuàng)新性考核

為鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維、積極創(chuàng)新，在課程考核中設(shè)置創(chuàng)新考核項(xiàng)，占總評(píng)成績的10%，學(xué)生能對(duì)本課程所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)或?qū)?yīng)的訓(xùn)練提出自己獨(dú)到的見解并能以一定成果展示即可獲得創(chuàng)新分?jǐn)?shù)。

4 結(jié)論

中高職貫通培養(yǎng)作為中職教育和高職教育“化學(xué)變化”后形成的五年期學(xué)制培養(yǎng)模式，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)、心理特性、知識(shí)基礎(chǔ)及數(shù)控專業(yè)崗位需求設(shè)置教學(xué)內(nèi)容、選取教學(xué)方法及手段、合理評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果對(duì)本課程的教學(xué)質(zhì)量的提高非常重要。

筆者在對(duì)數(shù)控技術(shù)專業(yè)中高職貫通學(xué)生特點(diǎn)認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，初步探索了《機(jī)械零件與典型機(jī)構(gòu)》課程的教學(xué)，以數(shù)控機(jī)床的組成及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為載體設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，以“講做結(jié)合，以做促學(xué)”為主要的教學(xué)方法，以學(xué)習(xí)過程考核、學(xué)習(xí)結(jié)果考核及創(chuàng)新性考核為一體的考核方式，突出了本課程數(shù)控技術(shù)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課性質(zhì)的同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新。將這些教學(xué)改革在實(shí)際教學(xué)中進(jìn)行實(shí)踐，由學(xué)生的反饋可知，這些教學(xué)嘗試對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程有很好的促進(jìn)作用，取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王寶剛，鞠加彬，孔凡坤. 中高職銜接數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程體系的構(gòu)建研究[J].職教通訊.2013（33）：8-10.

[2] 侯鵬程，陳誼，許昊. 中高職貫通”學(xué)生特點(diǎn)及管理對(duì)策的研究[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊.2012（32）：230-231.

[3] 于雷艷，伊劍波. 工程教育背景下機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)改革研究[J]. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2012（29）： 14-16.