基于實踐觀摩的機械制造裝備設(shè)計教學(xué)方法研究

孫富建 蘇飛

摘要：機械制造裝備設(shè)計課程的知識面廣、內(nèi)容駁雜，對專業(yè)和實踐知識要求較高，而地方高校本科學(xué)生生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的缺乏致使學(xué)生對機械制造裝備設(shè)計課程知識點的接受能力低下、學(xué)習(xí)興趣缺乏、創(chuàng)新能力難以培養(yǎng)。本文提出基于實踐觀摩的機械制造裝備設(shè)計教學(xué)方法，期望通過實踐觀摩教學(xué)模式的實施，能夠增加學(xué)生對于切削機床和機床夾具方面的實踐經(jīng)驗，提高對知識點的接受能力，提升學(xué)生理論與實踐的結(jié)合能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：機械制造裝備設(shè)計；實踐觀摩；切削機床；機床夾具

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）43-0162-03

在制造裝備制造業(yè)大力發(fā)展的今天，裝備制造業(yè)的發(fā)展程度嚴重影響著一個國家制造業(yè)發(fā)展的水平，在整個國民經(jīng)濟中處于十分重要的戰(zhàn)略地位，而發(fā)展大型、高精密數(shù)控裝備及功能部件等重大技術(shù)設(shè)備，改善大型、高精度數(shù)控機床大量依賴進口的局面，增強自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)掌握機械制造裝備核心技術(shù)的專業(yè)人才是當前我國制造業(yè)發(fā)展的當務(wù)之急[1]。

機械制造裝備設(shè)計課程，是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生在熟練掌握機械原理、機械設(shè)計、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械傳動與控制等前期基礎(chǔ)理論課程的前提下，所必修的一門重要的專業(yè)課。該課程包含了機械制造及裝備設(shè)計方法、金屬切削機床設(shè)計、典型部件設(shè)計、夾具設(shè)計、物流系統(tǒng)設(shè)計、機械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計等相關(guān)理論內(nèi)容，在一定程度上能夠使學(xué)生了解機械制造裝備設(shè)計的基本過程和步驟，掌握基本的原理和方法，能夠進行一定的總體方案設(shè)計和相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計，為學(xué)生在機械制造裝備領(lǐng)域內(nèi)進行相關(guān)的創(chuàng)新設(shè)計、研究和深層次的開發(fā)工作打下堅定的基礎(chǔ)，為國家裝備制造業(yè)的發(fā)展提供不懈的前進動力[2]。然而機械制造裝備設(shè)計課程實踐性與應(yīng)用性強、知識面廣、對學(xué)生所掌握知識的綜合運用能力要求較高，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能夠?qū)⒗碚撆c實踐知識相互映射，一定程度上降低了學(xué)生對其知識的主動接受能力，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣差。為此，在機械制造裝備設(shè)計課程教學(xué)過程中，本文提出基于實踐觀摩的機械制造裝備設(shè)計教學(xué)方法，力圖能夠間接增加學(xué)生對相關(guān)機械制造裝備及其零部件結(jié)構(gòu)的認識，使學(xué)生在理論知識與實踐應(yīng)用之間建立相互的映射，嘗試消除學(xué)生對所學(xué)理論知識的接受瓶頸，提高學(xué)生的主動接受能力。

一、機械制造裝備設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀

機械制造裝備設(shè)計課程的知識面廣、內(nèi)容駁雜，對相關(guān)專業(yè)知識和實踐知識要求高，重視學(xué)生對所學(xué)知識的綜合、實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。由于學(xué)生缺乏豐富的實踐經(jīng)驗和較高的專業(yè)理論水平，學(xué)生感覺課程內(nèi)容十分的晦澀難懂，降低了學(xué)生對所學(xué)知識的主動接受能力，單純的理論課堂授課模式難以達到預(yù)期效果[2，3]。目前主要存在以下幾點問題。

1.目前，針對機械制造裝備設(shè)計課程建設(shè)和教學(xué)改革的研究尚沒有引起足夠的重視導(dǎo)致教學(xué)方式較為單一，大多數(shù)教師依舊沿用傳統(tǒng)的體系與架構(gòu)，采用單一的填鴨式的灌輸。根據(jù)機械制造裝備設(shè)計教學(xué)大綱要求理論講授為32學(xué)時，而其課程知識點繁多，為了能夠?qū)⒄n程知識點面面俱到，教師普遍采用填鴨式的灌輸方式，在有限的時間內(nèi)將大量的知識和信息傳遞給學(xué)生。學(xué)生在課堂上沒有足夠的時間進行思考，致使學(xué)生對所學(xué)知識興趣缺乏，打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自信心[4]。

2.教學(xué)缺乏實驗和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生無法將理論知識與實踐知識產(chǎn)生必要的映射關(guān)系，甚至有些高校所開的實驗課與該課程所講裝備的機構(gòu)關(guān)聯(lián)性較少，比如大多數(shù)高校開設(shè)的金工實習(xí)，也只是讓學(xué)生能夠簡單接觸一些普通車床，而不能夠了解其內(nèi)部機構(gòu)，學(xué)生無法理解所學(xué)到的理論知識，乃至出現(xiàn)學(xué)生為了通過最終的考試，自始至終都抱著對所學(xué)知識的懷疑態(tài)度去強硬記憶知識的現(xiàn)象[5]。

3.課程教學(xué)考核機制單一，一般采用課堂考核、平時作業(yè)和期末考試成績作為評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的標準。機械制造裝備設(shè)計課程被安排在機械原理、機械設(shè)計和機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課之后，其目的是為了能夠使學(xué)生將本科階段所學(xué)知識在遇到實際問題時能夠進行綜合運用，而單一考核機制導(dǎo)致學(xué)生身在課堂心在外、作業(yè)抄襲現(xiàn)象普遍和考前臨時突擊背知識點，不利于學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的提高[2，6]。

二、基于實踐觀摩教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)

開設(shè)機械制造裝備設(shè)計課程的學(xué)生在前期課程中學(xué)習(xí)了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械傳動與控制等，并進行了金工實習(xí)，對金屬切削過程有了較深的認識和理解，但是對于切削機床的基本組成及典型部件的結(jié)構(gòu)并沒有比較清晰的認識，學(xué)生對機械制造裝備的認識嚴重不足。根據(jù)機械制造裝備設(shè)計課程的教學(xué)大綱和考試大綱，機械制造裝備設(shè)計的重點內(nèi)容主要是金屬切削機床設(shè)計、典型部件設(shè)計和機床夾具設(shè)計。對于機械制造裝備的基本機構(gòu)及相關(guān)部件沒有任何了解的情況下，教師采用“填鴨式”的理論授課方式，會使學(xué)生對這些內(nèi)容難以接受和理解，更是限制了學(xué)生對機床及夾具相關(guān)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計能力的提升。

地方高?？山Y(jié)合自身教學(xué)硬件設(shè)施及資金情況，將普通車床、銑床、磨床，甚至是數(shù)控機床，按照主傳動系、進給傳動系和控制系統(tǒng)進行拆解，在理論授課的同時開設(shè)1—2節(jié)課的實踐觀摩課，讓學(xué)生能夠直接觀察各種機床的主傳動系、進給傳動系和控制系統(tǒng)的零部件組成等，促進學(xué)生對教材理論知識的接受和理解水平的提高，實現(xiàn)理論與實際的結(jié)合。對于機床夾具設(shè)計部分，高校也應(yīng)結(jié)合自身特色，從附近企業(yè)購買，或通過校友捐贈方式向?qū)W生展示常規(guī)機床夾具的基本構(gòu)件組成，甚至可以聯(lián)合學(xué)校工程培訓(xùn)中心利用機床專用夾具加工一兩個零件，讓學(xué)生認識到機床夾具在零件加工過程中的重要性。

三、實踐觀摩教學(xué)模式的探索

1.實踐觀摩教學(xué)內(nèi)容準備。基于實踐觀摩教學(xué)模式的課堂教學(xué)除了理論講授知識，最重要的是結(jié)合地方高校自身特色使學(xué)生能夠?qū)η邢鳈C床及機床夾具的基本機構(gòu)及相關(guān)部件進行初步的直覺認識，提高學(xué)生對理論講授知識的接受和理解程度。機械制造裝備課程設(shè)計的課時較少，為了能夠提高學(xué)生對課程重點知識的學(xué)習(xí)效果，教師應(yīng)該對機械制造及裝備設(shè)計方法、物流系統(tǒng)設(shè)計、機械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計等相關(guān)知識點進行簡單講解結(jié)合學(xué)生自學(xué)的方式，來提高課堂教課效果。

教學(xué)模式改革的最重要環(huán)節(jié)在于教師必須要對切削機床和機床夾具的基本機構(gòu)和關(guān)鍵構(gòu)件有較為深入的了解，特別是青年教師剛剛走出校園，走進教學(xué)崗位，沒有與實際生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的實踐經(jīng)驗，需要青年教師大量閱讀關(guān)于切削機床和機床夾具設(shè)計的相關(guān)資料，提前分析學(xué)校購買的機床主運動系、進給運動系、控制系統(tǒng)和機床夾具，同時結(jié)合有關(guān)機械制造裝備設(shè)計的相關(guān)科研文獻，全面掌握切削機床和夾具的基本機構(gòu)及典型部件的組成。

2.實踐觀摩教學(xué)方法和手段。為了使現(xiàn)代課堂能夠更加激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生對所學(xué)知識的接受程度，現(xiàn)代課堂教學(xué)提倡討論式、啟發(fā)式、問題引導(dǎo)式、案例式教學(xué)方法[7]。實踐觀摩教學(xué)倡導(dǎo)先對學(xué)生理論授課切削機床及機床夾具的理論知識，然后在工程訓(xùn)練中心實際觀摩切削機床主運動系、進給運動系、控制系統(tǒng)系和機床夾具的基本機構(gòu)及典型構(gòu)件等。在觀摩過程中，可以將每個班級進行分組，讓同學(xué)們按組研討切削機床和機床夾具的基本機構(gòu)及典型構(gòu)件，而且為了預(yù)防個別同學(xué)在實踐觀摩過程中存在懶散現(xiàn)象，可以提前給學(xué)生下達觀摩作業(yè)，如需要每人提交一份關(guān)于主運動系、進給運動系、控制系統(tǒng)和機床夾具的觀摩體會，促進學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c實踐相結(jié)合。

3.實踐觀摩教學(xué)的考核方式。為了促進學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，克服學(xué)生的學(xué)習(xí)惰性，克服學(xué)生的考前突擊、重理論、輕實踐等不利現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，促成培養(yǎng)目標的達成，機械制造裝備設(shè)計課程的考核方式必須改變以前單一的考核方式[8]。機械制造裝備設(shè)計為考試課，以前采用考試成績+平時成績進行考核，其中考試成績占70%，平時成績占30%（平時考勤占15%，作業(yè)占15%）。這種考核方式重理論、輕實踐，忽視了學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，沒有突出創(chuàng)新能力在高等教育中的重要性。實踐觀摩教學(xué)的考核方式應(yīng)采用“日常課堂教學(xué)考核+創(chuàng)新實踐考核+期末閉卷考試”模式。日常課堂教學(xué)考核要從課堂考勤、考勤等方面綜合考核，綜合考察學(xué)生的上課積極性和主觀能動性。創(chuàng)新實踐考核結(jié)合實踐觀摩教學(xué)環(huán)節(jié)進行，考查學(xué)生實踐觀摩課的積極性、理論與實踐結(jié)合水平以及創(chuàng)新能力等[1]。期末閉卷考試應(yīng)該減少客觀題，甚至是無客觀題，增加主觀題和綜合應(yīng)用題的題型，將試題的大部分內(nèi)容集中在切削機床主運動系、進給運動系、控制系統(tǒng)和夾具的設(shè)計。

4.畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是普通高等院校各專業(yè)教學(xué)計劃中的重要組成部分，對學(xué)生四年本科階段所學(xué)理論與實踐知識的深化和升華，著重培養(yǎng)學(xué)生利用校內(nèi)外各項資源來檢索所需知識并解決實際問題的綜合能力，特別是對于學(xué)生綜合能力的提高、理論與實踐能力的結(jié)合具有重大的推動作用[9]。作為機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的教師，在為本科生布置畢業(yè)設(shè)計題目時要以普通機床或數(shù)控機床典型部件或組件的設(shè)計、機械典型零件的加工工藝及工具設(shè)計等為主要的選題方向，讓學(xué)生能夠把機械制造裝備設(shè)計課程中所學(xué)的理論知識，真正地用于實際設(shè)計工作中，并且指導(dǎo)教師要要求學(xué)生在機械制造裝備設(shè)計教材或現(xiàn)有典型部件結(jié)構(gòu)、現(xiàn)有零件夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地設(shè)計出具有獨特功能的機構(gòu)或結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、結(jié)論

機械制造裝備設(shè)計課程知識面廣、實踐性與應(yīng)用性強、對學(xué)生所掌握知識的綜合運用能力要求較高?；趯嵺`觀摩的機械制造裝備設(shè)計教學(xué)模式的實施能夠填補本科生對實踐應(yīng)用經(jīng)驗的不足，提高學(xué)生對課程理論知識點的接受水平，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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Abstract：The course of mechanical manufacturing equipment design has a wide range of knowledge and complex contents，and requires higher professional and practical knowledge.However，the lack of experience in production practice of undergraduate students in local colleges and universities leads to the students' low acceptance of knowledge points in the course of mechanical manufacturing and equipment design，and the lack of interest in learning.This paper puts forward a teaching method of mechanical manufacturing equipment design based on practical observation，which is expected to increase the students' practical experience in cutting machine tools and fixtures through the implementation of practical observation teaching mode.Improve the ability to accept knowledge points，improve students' ability to combine theory with practice，and cultivate students' comprehensive application ability.

Key words：mechanical manufacturing equipment design；practical observation；cutting machine tools；machine fixture