《機(jī)械制造技術(shù)》教學(xué)方法探討

郝興安 楊鍵 尹濤

摘 ? 要：機(jī)械制造技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造專業(yè)高級專門技術(shù)人才和管理人才必修的專業(yè)核心課程之一，具有很強(qiáng)的實踐性，是強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新精神和綜合應(yīng)用能力的重要途徑，課程特點是知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抽象。為此，通過采取改進(jìn)教學(xué)方法和更新教學(xué)內(nèi)容等措施，提高課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造技術(shù) ?啟發(fā)式教學(xué) ?理實一體式教學(xué) ?學(xué)生競賽

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（b）-0220-02

機(jī)械制造技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造專業(yè)高級專門技術(shù)人才和管理人才必修的專業(yè)核心課程之一，課程綜合了金屬切削原理與刀具設(shè)計、金屬切削加工機(jī)床等方面的知識，具有很強(qiáng)的實踐性，是強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新精神和綜合應(yīng)用能力的重要途徑。

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握有關(guān)機(jī)械制造技術(shù)的基本理論、基礎(chǔ)知識、基本技能和方法;拓寬機(jī)械制造技術(shù)知識空間，吸收先進(jìn)制造技術(shù)知識;能夠正確認(rèn)識機(jī)械制造技術(shù)與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系;初步具有分析和解決機(jī)械制造實際問題的基本能力。

本課程知識包含金屬切削原理與刀具、金屬切削機(jī)床、以及機(jī)床夾具設(shè)計等內(nèi)容，知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抽象。傳統(tǒng)的課堂講授教學(xué)模式，學(xué)生難以掌握課程的關(guān)鍵知識點，影響教學(xué)效果。為此，在機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中對教學(xué)方法進(jìn)行了改革。

1 ?啟發(fā)式教學(xué)方法

啟發(fā)式教學(xué)，就是根據(jù)教學(xué)目的、內(nèi)容、學(xué)生的知識水平和知識規(guī)律，運用各種教學(xué)手段，采用啟發(fā)誘導(dǎo)辦法傳授知識、培養(yǎng)能力，使學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，以促進(jìn)身心發(fā)展。

如分析CA6140車床的雙向多片式摩擦離合器及制動器工作原理時，以往采用課堂教授法，教師針對掛圖講解，然后播放動畫，學(xué)生在課堂上理解了，但記憶不深刻，不久就忘了。

改用啟發(fā)式教學(xué)方法后，在講原理前讓學(xué)生先自學(xué)，然后提出問題如：（1）把該車床主軸正反轉(zhuǎn)手柄放在中間位置（停），主軸總停不下來的原因;（2）主軸要轉(zhuǎn)一段時間才能停下來的原因。由學(xué)生分組討論研究，各組同學(xué)派出代表闡述本組分析結(jié)論，各組對不同意見進(jìn)行辯論;最后，由教師根據(jù)摩擦離合器及制動器工作原理對同學(xué)提出的結(jié)論逐條分析，采用排除法找到最終的正確結(jié)論。通過這種方式，可以使分析正確的同學(xué)獲得成就感，提高了學(xué)習(xí)興趣;也可使答錯的同學(xué)知道錯誤的原因;達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題能力的目的。

在應(yīng)用啟發(fā)式教學(xué)方法初期會面臨師生互動過程中，學(xué)生不愿意主動發(fā)言的問題。為此，建立激勵機(jī)制，提高學(xué)生主動發(fā)言在平時課堂討論成績所占比例的權(quán)重;對于發(fā)言同學(xué)的結(jié)論教師不立即進(jìn)行點評，而是把結(jié)論記錄下來，對每位發(fā)言同學(xué)都進(jìn)行表揚;待所有論點及論據(jù)都表述完后，教師帶領(lǐng)同學(xué)一起進(jìn)行分析，得到正確答案。通過這種方式，可以促進(jìn)學(xué)生課堂討論的積極性，活躍課堂氣氛。

對于工科大學(xué)生來講，團(tuán)隊協(xié)作精神尤為重要，通過應(yīng)用啟發(fā)式教學(xué)方法也可以培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神。在課堂討論時，各討論小組同學(xué)共同討論，相互協(xié)作進(jìn)行問題分析;討論成績評定由小組內(nèi)自評、小組間互評和教師評價三部分，充分調(diào)動每位同學(xué)的積極性，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊合作能力。

2 ?啟發(fā)式和理實一體教學(xué)模式融合

理實一體化教學(xué)法在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中，理論和實踐交替進(jìn)行，直觀和抽象交錯出現(xiàn)，通過設(shè)定教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)，讓師生雙方邊教、邊學(xué)、邊做，充分調(diào)動和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

例如在講解CA6140型車床的主軸箱結(jié)構(gòu)時，以往教師在課堂上應(yīng)用掛圖針對主軸箱結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析時，教師講的內(nèi)容復(fù)雜，顯得空洞，學(xué)生沒興趣。把這部理論課教學(xué)內(nèi)容放到機(jī)床結(jié)構(gòu)剖析實驗課講授，學(xué)生到實驗室面對機(jī)床實體，有真實感。講解主軸箱結(jié)構(gòu)時，先采用任務(wù)法，讓學(xué)生結(jié)合機(jī)床主軸箱結(jié)構(gòu)圖分析討論CA6140型車床軸Ⅰ、軸Ⅱ受熱后可以伸長的方向。然后，由教師結(jié)合機(jī)床現(xiàn)場講解主軸箱結(jié)構(gòu)特征，同時讓同學(xué)觀察軸Ⅰ、軸Ⅱ前后端支承軸承的實際安裝情況，掌握如何在設(shè)備中通過調(diào)整軸承安裝方式消除熱變形方法。學(xué)生在分析過程中，可以提高識圖能力，也復(fù)習(xí)了機(jī)械傳動原理中軸承定位的知識，鍛煉了學(xué)生解決復(fù)雜機(jī)械工程問題所需的專業(yè)知識。

3 ?與學(xué)生競賽相結(jié)合

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，將知識、方法、能力結(jié)合在一起，在做中學(xué)、做中教，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手實踐能力。

學(xué)習(xí)機(jī)械制造技術(shù)課程的學(xué)生，要參加大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力大賽，大賽要求學(xué)生設(shè)計制造參賽的“S”或“雙8”形賽道無碳小車，小車的制造涉及到軸類、盤類、套類零件和齒輪的加工。以學(xué)生競賽為任務(wù)導(dǎo)向，建立以學(xué)生為主體，教師為輔的教學(xué)模式。如：在講解CA6140型車床的螺紋加工傳動原理時，學(xué)生主動學(xué)習(xí)新知識的興趣高，學(xué)生不但理解了螺紋傳動原理，還可以根據(jù)運動平衡式計算螺紋加工所需機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給箱的基本組、倍增組的傳動比。同時，還由教師演示螺紋車刀的磨削和車削外螺紋的操縱方法。學(xué)生學(xué)會了分析機(jī)床運動、傳動和調(diào)整的基本方法，能根據(jù)工藝要求合理選擇和使用刀具，鍛煉了學(xué)生解決復(fù)雜機(jī)械工程問題所需的技能，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力。

4 ?更新課程教學(xué)內(nèi)容

機(jī)械制造技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容需要跟蹤新技術(shù)、新理念的更新和變化，不斷充實和調(diào)整，一些傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝和機(jī)床正被一些先進(jìn)的工藝技術(shù)和數(shù)控機(jī)床所替代，需要把最新的先進(jìn)制造技術(shù)融入到課堂教學(xué)中來，開闊學(xué)生的視野，使學(xué)生對先進(jìn)制造技術(shù)和發(fā)展趨勢有一定的了解。

4.1 機(jī)床的熱性能

機(jī)床的零部件通常由鋼或鑄鐵等金屬制成，機(jī)床的熱變形是影響加工精度的主要原因之一。機(jī)床的發(fā)展趨勢是高速、高效和精密，減少和控制機(jī)床熱變形是現(xiàn)代精密加工領(lǐng)域的一個重要課題。

機(jī)床的熱性能教學(xué)內(nèi)容包括：機(jī)床的溫升及溫度分布、機(jī)床熱性能的測試方法、機(jī)床熱變形的控制措施、機(jī)床熱性能的建模和仿真、機(jī)床熱誤差的補償技術(shù)等知識，學(xué)生可以了解先進(jìn)的機(jī)床實驗測試方法，能夠理解機(jī)械設(shè)備的建模和仿真的應(yīng)用，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜機(jī)械工程問題所需的技能。

4.2 機(jī)床的主軸單元

主軸是機(jī)床的核心部件之一，傳統(tǒng)機(jī)床主軸的驅(qū)動方式是電動機(jī)通過皮帶、聯(lián)軸器或齒輪變速傳動機(jī)構(gòu)，以不同的傳動比驅(qū)動主軸。隨著高速切削加工技術(shù)的發(fā)展，對機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的要求越來越高，傳統(tǒng)主軸驅(qū)動方式已不能滿足高速切削加工機(jī)床的要求。

1980年代電主軸的出現(xiàn) ，從根本上突破了主軸驅(qū)動在變速方式、調(diào)速范圍和功率-速度特性方面的局限，越來越多地應(yīng)用于機(jī)床上。教學(xué)內(nèi)容包括：電主軸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電主軸在機(jī)床上應(yīng)用的發(fā)展趨勢、主軸系統(tǒng)的能源供應(yīng)、電主軸的軸承、電主軸冷卻方式、主軸單元建模和仿真等知識。學(xué)生可以了解先進(jìn)的電主軸結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用范圍，理解機(jī)械設(shè)備的建模的方法。

4.3 機(jī)床的生態(tài)與環(huán)保

機(jī)床是制造業(yè)的基礎(chǔ)，是制造機(jī)器的機(jī)器。除了制造機(jī)床的過程會對環(huán)境產(chǎn)生影響外，機(jī)床在加工其他產(chǎn)品的生產(chǎn)過程也會對生態(tài)產(chǎn)生影響。機(jī)床使用過程所產(chǎn)生的生態(tài)影響，將直接計入所加工的產(chǎn)品的生態(tài)表現(xiàn)當(dāng)中。

在課程中增加機(jī)床全壽命周期對環(huán)境影響的分析，機(jī)床的能耗分布情況，提高機(jī)床的能源利用率方法如：能量回收、機(jī)床運動部件的輕量化設(shè)計，高效刀具，刀具路徑優(yōu)化，干切削和微量潤滑技術(shù)，切屑處理技術(shù)等知識。

培養(yǎng)學(xué)生設(shè)備全壽命周期和面向環(huán)境的設(shè)計理念，在設(shè)計過程中就應(yīng)考慮提高資源和能源利用效率，節(jié)能減排，保護(hù)生產(chǎn)者和使用者的健康，樹立綠色化和可持續(xù)發(fā)展的觀念。

5 ?結(jié)語

通過在“機(jī)械制造技術(shù)”課程教學(xué)過程中實施應(yīng)用新的教學(xué)方法，可以觸發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，由被動學(xué)習(xí)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)習(xí)”，提高了學(xué)生對課程知識點的理解和掌握，培養(yǎng)了學(xué)生協(xié)作精神能力，鍛煉了學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識分析工程問題和工程實踐的能力;也為學(xué)習(xí)后續(xù)的課程打下了基礎(chǔ)。

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