“典型零件全過程設(shè)計(jì)與制造”課程改革的探討

譚曉曉　劉燕

摘要：目前多數(shù)實(shí)踐類課程教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和模式還是傳統(tǒng)教育模式，無法滿足高等工程教育的需要。本文以“典型零件全過程設(shè)計(jì)與制造”實(shí)踐類課程為例，以“成果導(dǎo)向教育”為核心理念，對該課程的建設(shè)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及方案、教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革，以期為提高實(shí)踐教學(xué)效果提供一些參考。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革；成果導(dǎo)向教育

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）27-0125-02

一、“典型零件全過程設(shè)計(jì)與制造”實(shí)踐教學(xué)建設(shè)背景

制造技術(shù)基礎(chǔ)是機(jī)械制造大類重要的專業(yè)課，但由于實(shí)際教學(xué)中理論與實(shí)踐結(jié)合不夠緊密，學(xué)生感到內(nèi)容枯燥，缺乏學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)后解決實(shí)際工程問題的能力不高，為提高學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新實(shí)踐能力，面向?qū)W校機(jī)械類及近機(jī)械類專業(yè)學(xué)生成功開設(shè)了“典型零件全過程設(shè)計(jì)與制造”實(shí)踐類選修課程。

該課程以橢圓儀、齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、無碳小車等典型機(jī)構(gòu)為載體，選取其中軸套類、輪盤類、叉架類、特殊類等典型零件作為實(shí)例，全面介紹典型機(jī)構(gòu)的實(shí)體拆裝、典型零件測繪、三維實(shí)體造型、虛擬裝配、運(yùn)動仿真及典型零件3D打印過程。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能運(yùn)用拆裝工具、測量設(shè)備與三維造型軟件進(jìn)行產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，而且可以熟練應(yīng)用3D打印設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品的快速制作，掌握典型零件生產(chǎn)的全過程。

目前該課程的課程建設(shè)目標(biāo)和學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度評價(jià)體系還是傳統(tǒng)教育模式，在工程教育專業(yè)認(rèn)證在我國如火如荼展開之際，顯然已無法滿足高等工程教育的需要。通過對該課程進(jìn)行教學(xué)改革，擬以成果導(dǎo)向教育（Outcomes-based Education，縮寫為OBE）為根本教學(xué)理念，按照生產(chǎn)技術(shù)崗位應(yīng)具備的知識能力和工作流程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)模塊，每個學(xué)習(xí)模塊從生產(chǎn)實(shí)際要求出發(fā)由淺入深設(shè)計(jì)三到四個典型工作任務(wù)，所選案例注重實(shí)用性和代表性，符合生產(chǎn)實(shí)際的需要。既能使學(xué)生較快融入企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，又能使學(xué)生具備較扎實(shí)的理論知識，實(shí)現(xiàn)教育范式由“內(nèi)容為本”向“學(xué)生為本”的根本轉(zhuǎn)變。

二、“典型零件全過程設(shè)計(jì)與制造”實(shí)踐教學(xué)建設(shè)目標(biāo)

本課程的建設(shè)目標(biāo)是立足現(xiàn)代化的制造業(yè)，全面培養(yǎng)學(xué)生在零件測量、三維實(shí)體造型、虛擬裝配、運(yùn)動仿真、3D打印及實(shí)體拆裝方面的知識，為后續(xù)有關(guān)課程的學(xué)習(xí)與以后從事機(jī)械工程或材料加工工程領(lǐng)域的工作奠定必要的基礎(chǔ)。在這一過程中，創(chuàng)新教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，深化實(shí)踐環(huán)節(jié)，造就一支優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍。

1.通過本項(xiàng)目建設(shè)，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下可以運(yùn)用拆裝工具、測量設(shè)備與三維造型軟件進(jìn)行產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，而且可以熟練應(yīng)用3D打印設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品的快速制作，掌握典型零件生產(chǎn)的全過程。

2.進(jìn)一步加強(qiáng)與落實(shí)“以典型零件（任務(wù)）為主線的教、學(xué)、做一體化的教學(xué)模式”，并將其作為本教學(xué)建設(shè)的特色之一，編制用于實(shí)踐教學(xué)的講義。

3.加強(qiáng)課程信息化的力度，教學(xué)過程中采用多種媒體技術(shù)、適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。充分利用校園網(wǎng)絡(luò)公布實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、參考書籍等教學(xué)文件，方便學(xué)生自學(xué)和質(zhì)疑。

三、“典型零件全過程設(shè)計(jì)與制造”實(shí)踐教學(xué)具體內(nèi)容及方案

以典型機(jī)構(gòu)為載體，通過學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能運(yùn)用拆裝工具、測量設(shè)備與三維造型軟件進(jìn)行產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，而且可以熟練應(yīng)用3D打印設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品的快速制作，掌握典型零件生產(chǎn)的全過程。具體內(nèi)容包括：（1）典型產(chǎn)品拆裝及測繪。（2）二維草圖案例。（3）零件設(shè)計(jì)案例。（4）裝配設(shè)計(jì)案例。（5）運(yùn)動仿真及動畫案例。（6）3D打印加工實(shí)例。

教學(xué)內(nèi)容組織與安排方式：（1）教師借助動畫、視頻、圖片等資源進(jìn)行教學(xué)，講解典型零件測量、三維造型、實(shí)體裝配、運(yùn)動仿真、快速成型等基礎(chǔ)知識。（2）教師現(xiàn)場演示教學(xué)：教師現(xiàn)場演示典型產(chǎn)品拆裝和測繪，UG三維造型軟件的操作與使用，3D打印設(shè)備操作及軟件的應(yīng)用等。（3）教師將學(xué)生分組，每組學(xué)生負(fù)責(zé)某一具體機(jī)構(gòu)的全過程設(shè)計(jì)與制造，教師現(xiàn)場輔導(dǎo)和答疑，督促學(xué)生分工協(xié)作，完成項(xiàng)目。（4）典型產(chǎn)品拆裝及測繪：學(xué)生掌握常用拆裝工具、測量用具的使用，并對典型產(chǎn)品整體拆卸和裝配。（5）UG三維造型：掌握常用二維繪圖命令，繪制出完整的零件圖；掌握常用三維繪圖命令，繪制出零件三維圖；掌握零件的裝配和運(yùn)動仿真。（6）典型零件的快速制造：掌握快速成型的分類，每種方法的特點(diǎn)及應(yīng)用場合，并學(xué)會使用3D打印設(shè)備加工所繪零件。（7）典型零件的機(jī)加工：掌握常用零件的加工工藝，并根據(jù)繪制的零件圖加工出一個典型零件。（8）考核方式。平時(shí)教學(xué)過程中各個環(huán)節(jié)進(jìn)行階段性評價(jià)，分為兩部分：①學(xué)生互評，從明確目標(biāo)任務(wù)，制定計(jì)劃；小組學(xué)習(xí)表現(xiàn)；獨(dú)立學(xué)習(xí)與工作；表達(dá)與交流等方面進(jìn)行。②教師評價(jià)，從課堂表現(xiàn)，工藝制定，加工過程，日常作業(yè)與答辯幾方面進(jìn)行。

四、“典型零件全過程設(shè)計(jì)與制造”實(shí)踐教學(xué)改進(jìn)教學(xué)方法和手段

（一）優(yōu)化課程內(nèi)容，拓寬教學(xué)方式，加深學(xué)生對理論知識的理解和提高實(shí)踐動手能力

1.科學(xué)組織和整合授課內(nèi)容，突出重點(diǎn)，注重教學(xué)實(shí)效。現(xiàn)有課程中，在內(nèi)容上偏重典型零件的三維造型和設(shè)計(jì)，關(guān)于機(jī)械加工方法及其裝備內(nèi)容較少，實(shí)際上先前的金工實(shí)習(xí)中已涉及許多相關(guān)內(nèi)容，可以典型零件為例，現(xiàn)場教學(xué)，鼓勵學(xué)生積極發(fā)問，在實(shí)踐的過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，真正做到“在學(xué)中做，在做中學(xué)”。

2.完善案例庫，增加學(xué)生選擇范圍。案例教學(xué)內(nèi)容由淺到深，由點(diǎn)到面，為學(xué)生深入剖析，并結(jié)合以往的“失敗案例”，讓學(xué)生吸取他人成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)。學(xué)生可以采用案例庫中的典型零件，也可自選產(chǎn)品，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。課程改革后，可以適應(yīng)不同程度學(xué)生的需要，實(shí)習(xí)內(nèi)容的綜合性、設(shè)計(jì)創(chuàng)新性得到提高，與真實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際環(huán)境更為接近。

（二）不斷改進(jìn)教學(xué)方法，不斷探索新的師生互動模式

1.深入企業(yè)生產(chǎn)一線調(diào)研搜集并完善教學(xué)案例。為提升學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力，授課時(shí)必須理論聯(lián)系實(shí)際，并不斷更新和完善教學(xué)案例，幫助學(xué)生理解和掌握了如何根據(jù)不同使用要求、不同設(shè)計(jì)要求和制造成本，合理設(shè)計(jì)工藝路線，以培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展需要的新世紀(jì)人才。

2.引導(dǎo)學(xué)生開展自學(xué)能力培養(yǎng)。在案例教學(xué)過程中，不斷探索自學(xué)方法和自學(xué)內(nèi)容，以其充分利用好課堂時(shí)間，用于教師與學(xué)生之間的互動，通過案例分析激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立分析與解決問題的能力。

3.改革考核方式。評估學(xué)習(xí)成果是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié)，成果應(yīng)兼顧理論知識和技能，并注重其實(shí)用性。本課程將通過提交作業(yè)與答辯的方式考查學(xué)生對理論知識的掌握情況，通過提交零件實(shí)物考核學(xué)生實(shí)際操作的技能。

（三）充分使用多媒體技術(shù)，完善相關(guān)教學(xué)文件

充分使用多媒體技術(shù)，建立網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源庫，以便學(xué)生在課余時(shí)間對課程重點(diǎn)及難點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)。將新的科技成果、新工藝、新技術(shù)、新技能納入到教學(xué)中，讓學(xué)生及時(shí)了解學(xué)科發(fā)展的新動態(tài)。

五、總結(jié)

根據(jù)“典型零件全過程設(shè)計(jì)與制造”實(shí)踐類課程的特點(diǎn)，在實(shí)踐教學(xué)中不斷更新教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)手段和教學(xué)方法，以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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