何依文
【摘要】金屬切削原理與刀具是一門研究金屬切削過程基本規(guī)律與應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)刀具的選型與使用、非標(biāo)準(zhǔn)刀具設(shè)計原理與方法的學(xué)科,是機械制造專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。文章結(jié)合課程內(nèi)容和教學(xué)實際,認(rèn)為開展小組合作學(xué)習(xí)能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性,提高學(xué)習(xí)效果。
【關(guān)鍵詞】小組合作學(xué)習(xí);金屬切削原理與刀具課程;應(yīng)用
中職學(xué)生學(xué)習(xí)金屬切削刀具,由于角度分析是空間概念抽象難理解,角度多且功用不一,其間又有換算關(guān)系等,大部分學(xué)生感到頭緒繁多,產(chǎn)生畏難心理,就望而卻步,甚至放棄學(xué)習(xí)。本文應(yīng)用的小組合作學(xué)習(xí)教學(xué)課堂,引導(dǎo)學(xué)生梳理教學(xué)內(nèi)容,可以由表及里,由淺入深,由此及彼,從而達到整體把握刀具幾何角度的全貌和實質(zhì),有效引導(dǎo)學(xué)生掌握其內(nèi)在規(guī)律。
一、小組合作學(xué)習(xí)教學(xué)法
小組合作學(xué)習(xí)就是教師制訂有效的學(xué)習(xí)計劃和策略,科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生分組、小組合作學(xué)習(xí),并且適時調(diào)節(jié)和控制任務(wù)行為的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)活動。評價教學(xué)效果以團隊成績?yōu)闇?zhǔn)則,達成教學(xué)目標(biāo)。
二、小組合作學(xué)習(xí)的應(yīng)用
(一)巧“設(shè)”情景,提出問題
1.使用簡化的模擬情境,創(chuàng)設(shè)削蘋果機畫面,展示削皮、切開、去核情景,形成水果刀長短、厚薄表象。深入情景,選取車間刃磨得到不同類型的車刀展示,營造學(xué)習(xí)氛圍,誘導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生好奇心。
2.再現(xiàn)直觀情境,展示所選刀具進行車削的視頻,給學(xué)生真實感,激發(fā)學(xué)生想象車削零件的結(jié)果。教師設(shè)計提出問題情境,語言描繪“怎樣的車刀才能耐用”,“怎樣的車刀幾何角度能實現(xiàn)零件表面粗的糙度小”,引學(xué)生入特定的情境中,讓他們產(chǎn)生內(nèi)心感受和情緒體驗。
(二)猜“想”假設(shè),引入主題
創(chuàng)設(shè)問題情景,以源于學(xué)生生活、簡單易懂為開始,猜想“磨刀不誤砍柴工”的諺語意思:磨刀把刀刃磨薄了,接觸面積減小,使用同樣大的力,壓強比原來大,自然容易砍柴了。
提出假設(shè)——那為什么不把砍刀磨得像刮胡刀刀片那么薄,這不是更容易砍柴嗎?那樣容易砍進去,卻不能把柴劈開,而且不容易拔出來,這跟什么有關(guān)?讓學(xué)生做出合理的解釋,可以引導(dǎo)學(xué)生思考斜面、刀的橫截面形狀、刀刃、刀背等方面因素。教師保持中立者身份,欣賞和尊重學(xué)生的猜想和假設(shè),讓其敢于猜想和樂于假設(shè),真正體驗猜想的樂趣。其次,教師是引導(dǎo)者,讓學(xué)生的猜想與假設(shè)更具有效性,把砍柴刀換成機械加工的車刀,在金屬切削時,是誰影響刀具的切削鋒利程度?引入課程學(xué)習(xí)主題,使合作學(xué)習(xí)順利實現(xiàn)。
(三)訂“制”計劃,進行實施
如何訂制計劃,進行實施,決定了能否順利開展合作學(xué)習(xí)教學(xué)。由于學(xué)生接受新知識的能力參差不齊,因而教師訂計劃選目標(biāo)需要切合他們實際,要正確估計學(xué)生的能力,估計其支配的時間,了解其學(xué)習(xí)上的欠缺和漏洞。突出重點,集中時間、精力去攻破重點、難點,注意效果,做出必要的調(diào)整。
小組合作學(xué)習(xí)通過學(xué)生組內(nèi)測繪刀具,學(xué)習(xí)測量刀具幾何角度的方法及儀器使用,能在刀具設(shè)計圖樣上正確地標(biāo)注刀具的幾何角度,同時加深對刀具幾何角度定義的理解。
實施的過程是學(xué)生任務(wù)驅(qū)動進行合作探究的過程,具體是以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主導(dǎo)性,教師組織學(xué)生進行分組,布置學(xué)生課題,學(xué)生合作查找相關(guān)的書籍完成以下三個任務(wù)。
1.使用刀具測量儀及測量工具,測量給定外圓車刀的前角r0、后角a0、主偏角Kr和副偏角Kr′,并將測量結(jié)果記入實驗報告,了解刃傾角λs的定義和作用。
2.以組為單元,每組測兩把車刀、切斷刀和任選一把外圓刀。
3.根據(jù)測量結(jié)果,繪制車刀簡圖。通過討論交流回答刀具各角度的用途、含義及如何區(qū)分車刀標(biāo)注的角度和工作角度的問題。
為了能使學(xué)生進行有效的探究活動,教師授課之前為學(xué)生安排車刀結(jié)構(gòu)、車刀測量儀與萬能量角器的使用的課題活動,布置預(yù)習(xí)車刀角度課本內(nèi)容任務(wù),以幫助學(xué)生培養(yǎng)動手能力與實踐能力。
在車刀角度測量值實驗中,為了讓學(xué)生能更好地觀察和收集數(shù)據(jù),并進行統(tǒng)籌判斷,設(shè)計測量后分別完成記錄450、750、900外圓車刀及切斷刀的主剖面Po、基面Pr、切削平面Ps的數(shù)據(jù)。
(四)集“收”證據(jù),解釋結(jié)論
進行實驗操作,收集證據(jù)是科學(xué)探究中的一個重要環(huán)節(jié),猜想與假設(shè)得正確與否,計劃與方案是否可行,探究能否得出結(jié)論,都需要通過這一環(huán)節(jié)來檢驗與支持。這個環(huán)節(jié)能檢驗同學(xué)們掌握與運用理論知識和基本技能,培養(yǎng)同學(xué)們的觀察力、信息收集力、方法能力和溝通能力等。教師要細(xì)心觀察學(xué)生的神情、行為表現(xiàn)等,注意學(xué)生有哪些困難和認(rèn)知沖突,跟上學(xué)生的學(xué)習(xí)思路,適時給予必要的引導(dǎo)。
1.滿足求知欲,誘激探究的思考。在學(xué)生探究理解車刀角度作用過程中,如何激發(fā)學(xué)生思考是教師應(yīng)該思考的問題。在學(xué)生查閱相關(guān)資料尋找答案時,教師可選學(xué)生具體實習(xí)操作過的900外圓車刀為例,設(shè)疑引導(dǎo)思考角度的必要性。刀具進行切削時,怎樣設(shè)置?提問學(xué)生回答,誘發(fā)學(xué)生思考。
(1)刀具進行軸向進給切削,如何設(shè)計才能使主切削刃突出,讓其接觸到工件表面,而且又鋒利?引出在主削刃上設(shè)有前角和主偏角。
(2)刀具進行徑向進給切削時,又如何才能進行避空,突出副切削,同時還可以提高表面質(zhì)量?引出副后角和副偏角。
(3)車刀刀尖考慮應(yīng)設(shè)在主切削刃上最高點還是最低點?兩者有什么區(qū)別?聯(lián)系實際車削加工,鐵削究竟往那個方向流出?引出刃傾角。
(4)刀具又是如何進行斷削和排削的呢?在哪設(shè)置?引出刀的前面應(yīng)設(shè)有斷削槽。
2.適時點撥,誘導(dǎo)探究的方向。在理解角度定義時,輔助平面是關(guān)鍵。測量時很多學(xué)生感到一時難以掌握,關(guān)鍵在于未能重視和領(lǐng)會坐標(biāo)平面和測量平面的概念,而只是死記硬背角度定義,結(jié)果只是停留在表面上的記憶而已。
因此,教師應(yīng)指明選定點,在不考慮車刀的安裝與切削運動的影響下,即可認(rèn)為鉛垂面為切削平面,水平面為基面,當(dāng)主切削刃水平時,主剖面則是垂直于主切削刃所作的剖面。因刀具的參考系在切削刃上各點是變化的,所以測刀具角度時先假設(shè)車刀刀桿中心線與工件的軸心線相垂直、車刀刀尖與工件軸線等高條件,刀具是放在一定測量系內(nèi)確定角度。
3.具體形象,誘發(fā)探究的自主。不同的車刀角度,測量方法也可以不同。教師可根據(jù)學(xué)生特性,誘發(fā)學(xué)生自主選用方法進行角度測量,如使用直尺和萬能量角器來進行車刀角度的測量。為了節(jié)約教學(xué)課時,又使操作具體形象,教師可制作微課。以測量主偏角和副偏角為例,示范把車刀平放置在一張白紙上,利用三角板來輔助完成,接著讓學(xué)生思考白紙相當(dāng)于哪個輔助平面。由此得出測量進給方向與主切削之間的夾角是主偏角,進給反方向與副切削形成的夾角為副偏角。
對一些車刀刃磨基本功比較扎實、角度概念理解比較通透的學(xué)生,也可以選用估算再測量驗算方法。如利用三角函數(shù)原理檢測車刀后角,教師示范選用外圓車刀,在直尺的上面并齊放置車刀1刀尖和車刀2刀柄,測量后刀面與刀柄側(cè)面距離長度,把測量結(jié)果寫白紙上,使用車刀量角器測量給定外圓車刀的角度并將測量結(jié)果記入實驗報告。
4.營造氛圍,誘勵發(fā)散的思維。在學(xué)生繪制車刀草圖中,教師結(jié)合實際操作營造氛圍,誘勵學(xué)生發(fā)散思維。以車外圓為例,讓學(xué)生自制車刀橡皮模型,自行剖切模型,思考將車刀切削部分向正交平面投影,投影后在A-A上得到的是車刀的什么角。將車刀切削部分向基面內(nèi)投影,投影后得到的又是什么角。把知識賦予真實感受,讓學(xué)生自己去實踐、觀察,利用科學(xué)原理與規(guī)律,自己檢驗和證實。這樣,學(xué)生的興趣被激起,探究心理得到增強,對學(xué)生的發(fā)散想象思維更有教育意義。
在教學(xué)中,許多學(xué)科的知識需要學(xué)生通過觀看、聆聽、提問、測量、描畫、剪接、拼湊等操作方式來總結(jié)出規(guī)律和結(jié)論。操作實踐得出結(jié)論僅靠個人完成是比較具有單向性的,需要小組合作學(xué)習(xí)、師生互動,依靠集體的智慧去實施和完成。
(五)反“思”評價,表達交流
在實驗與收集證據(jù)中,學(xué)生合作操作并記錄實驗數(shù)據(jù),教師要適時提問,引導(dǎo)學(xué)生用口頭、書面等方式明確地表述探究的結(jié)果,帶領(lǐng)組間或者組內(nèi)進行交流和討論,最后由同學(xué)提出補充意見或反對意見,也可以通過小組交流互評,再從多方位進行剖析,通過不同觀點的交鋒、辨析討論,加深學(xué)生理解當(dāng)前的問題。同時讓學(xué)生學(xué)會反思,透視問題表層,充分挖掘其內(nèi)在規(guī)律,最后回答設(shè)計問題。這要求學(xué)生在與他人交流討論時,既要敢于發(fā)表自己的觀點,又要善于傾聽別人的意見,發(fā)現(xiàn)自己與他人的長處以及存在的不足。
在這個過程當(dāng)中,每個組員通過思考、測量、分析測量結(jié)果、討論、交流和合作等方式,共同完成任務(wù)。
三、總結(jié)
小組合作學(xué)習(xí)改變了教師的“一言堂”,搭建了師生間、生生間平等交流的平臺,把不同層次的學(xué)生匯在一起學(xué)習(xí),探究發(fā)現(xiàn)啟迪其思維。學(xué)生為了能更好地展現(xiàn)自我,學(xué)會傾聽、批評、接受和贊美,從而發(fā)現(xiàn)自己的閃光點,使個性向和諧健康的方向發(fā)展,同時培養(yǎng)了安全操作意識和團隊合作精神,認(rèn)識到進行實驗與收集數(shù)據(jù)對科學(xué)探究的重要性。
【參考文獻】
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