信息化環(huán)境下高職院?！稒C(jī)械制造基礎(chǔ)》課程改革探討

劉鳳 郭大路 李海玉

（濰坊職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 262737）

一、引言

《機(jī)械制造基礎(chǔ)》是機(jī)械制造類專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程，而其中的金屬切削加工部分又是重要的內(nèi)容。普通車床加工是職業(yè)院校學(xué)生機(jī)工實(shí)訓(xùn)的一門重要基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，更是數(shù)控車床操作高手修行的良好筑基工具。對(duì)于將來想從事機(jī)械加工的有志青年來說，深入學(xué)習(xí)普車加工對(duì)日后的職業(yè)生涯有著極大的幫助。但是，傳統(tǒng)的金屬切削加工多以教師講授和操作演示為主，學(xué)生操作過程中，規(guī)范性和安全性不能得到保證，學(xué)生也缺乏積極性和主動(dòng)性。結(jié)合高職學(xué)生特點(diǎn)，將現(xiàn)代信息化技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)手段結(jié)合，以典型的減速器傳動(dòng)軸的加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)為例，分析如何合理的將信息化技術(shù)手段來融入實(shí)際課堂教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)的內(nèi)容，從而達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和研究能力，從而提升教學(xué)效果。

二、課程分析及存在的問題

本課程為《機(jī)械制造基礎(chǔ)》，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)制造類專業(yè)基礎(chǔ)課程，既要有專業(yè)的理論，又需要有實(shí)踐動(dòng)手操作的內(nèi)容，需要在校學(xué)生掌握規(guī)范且熟練的操作能力。課程教學(xué)的重點(diǎn)是使同學(xué)們能夠根據(jù)零件性能特點(diǎn)進(jìn)行合理選材，難點(diǎn)是掌握規(guī)范的操作加工方法，為將來順利走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并積累一定的知識(shí)和技能。

通過對(duì)畢業(yè)生就業(yè)調(diào)查問卷結(jié)果顯示，很多同學(xué)對(duì)這門課程與工作崗位對(duì)接關(guān)系模糊不清。筆者在實(shí)際的教學(xué)過程中，明顯的感到學(xué)生對(duì)課程的理論學(xué)習(xí)重視程度較低，在實(shí)訓(xùn)過程中喜歡觀望，不愿意動(dòng)手。隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的加工方法確實(shí)不被大眾看好，傳統(tǒng)的教學(xué)方法無法滿足用人單位對(duì)人才培養(yǎng)的需求，大部分同學(xué)對(duì)《機(jī)械制造基礎(chǔ)》認(rèn)可度低，感覺課程單調(diào)且枯燥，所以進(jìn)行必要的教學(xué)改革很有必要。

三、教學(xué)改革

（一）教材改革

基于對(duì)課程的分析以及對(duì)學(xué)生的調(diào)查問卷，我們團(tuán)隊(duì)聯(lián)合企業(yè)積極進(jìn)行教材改革。傳統(tǒng)的教材共分為八章，分別為金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、工程材料的強(qiáng)化與處理、常用金屬材料、金屬材料與新型材料、鑄造、鍛造、焊接以及金屬切削加工基礎(chǔ)等，經(jīng)過重點(diǎn)知識(shí)技能提煉，以減速器為載體，結(jié)合工作崗位，以加工工藝路線為教學(xué)設(shè)計(jì)主線，將原教材散落的重點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)，經(jīng)過調(diào)整原來的八章變?yōu)闇p速器傳動(dòng)軸的選材加工及檢測(cè)、減速器傳動(dòng)齒輪的選材加工及檢測(cè)、減速器箱體的選材加工及檢測(cè)、減速器其他零部件的選材加工及檢測(cè)、先進(jìn)制造技術(shù)與特種加工方法認(rèn)知五大項(xiàng)目。以《傳動(dòng)軸車削加工》為例，它屬于傳動(dòng)軸的選材、加工及檢測(cè)項(xiàng)目當(dāng)中的任務(wù)5車削外圓的內(nèi)容，共計(jì)2個(gè)課時(shí)。實(shí)際教學(xué)過程中，將課程教學(xué)與“金工實(shí)習(xí)”相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)技能的同時(shí)，綜合提高機(jī)械加工的相關(guān)理論與實(shí)際操作水平。

（二）教學(xué)方法與教學(xué)手段改革

本門課程的教授對(duì)象為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)大一學(xué)生，在學(xué)習(xí)傳動(dòng)軸車削加工之前，他們已經(jīng)掌握車削加工的運(yùn)動(dòng)方式，也知道車削方法的選擇原則，并且對(duì)減速器的工作原理有一定的了解，但是不明確傳動(dòng)軸車削加工注意事項(xiàng)及操作要領(lǐng)，同時(shí)缺乏對(duì)高強(qiáng)度工作環(huán)境的認(rèn)知及心理耐受力。在確定教學(xué)目標(biāo)時(shí)就要充分考慮這些問題，以《傳動(dòng)軸車削加工》為例，本節(jié)課的知識(shí)目標(biāo)為明確車削加工不同階段切削用量的選擇原則，能力目標(biāo)為熟練操作車床、并能規(guī)范的完成傳動(dòng)軸外圓面的加工，素質(zhì)目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的學(xué)習(xí)態(tài)度和工作態(tài)度，并且培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)。其中教學(xué)重點(diǎn)為制定合理的車削加工工藝，教學(xué)難點(diǎn)是規(guī)范完成傳動(dòng)軸的車削加工。

1.教學(xué)策略的改革。以往的教學(xué)過程中，理論與實(shí)踐內(nèi)容脫鉤，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低。實(shí)際教學(xué)中，注重堅(jiān)持以學(xué)生為主體[1]，教師為主導(dǎo)的理念，借助微課、云課堂、仿真軟件、電子圖紙、實(shí)時(shí)投屏系統(tǒng)、螢石云等信息化的手段，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問題導(dǎo)向的教法，引導(dǎo)學(xué)生圍繞教學(xué)重難點(diǎn)通過團(tuán)隊(duì)合作的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.教學(xué)實(shí)施的改革。課前，教師利用云課堂布置課前任務(wù)：傳動(dòng)軸的加工工藝路線如何設(shè)計(jì)。同學(xué)們登錄云課堂，根據(jù)老師布置的任務(wù)思考相關(guān)知識(shí)，并進(jìn)行在線討論，同時(shí)完成課前學(xué)習(xí)并自主完成課前測(cè)試。教師根據(jù)同學(xué)們的預(yù)習(xí)情況并結(jié)合企業(yè)教師的意見進(jìn)行階段性評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)定結(jié)果對(duì)學(xué)生進(jìn)行重新的分組，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

課堂上，首先邀請(qǐng)課程平臺(tái)上課前答題得分最高的同學(xué)進(jìn)行展示，講解工藝路線制定的相關(guān)內(nèi)容并闡述理由。借助這一環(huán)節(jié)，希望每位同學(xué)課前認(rèn)真完成課前作業(yè)，鼓勵(lì)更多的同學(xué)珍惜上臺(tái)的機(jī)會(huì)，同時(shí)也鍛煉了大家的語(yǔ)言表達(dá)能力。

為了更好體現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”的理念，我們將教學(xué)內(nèi)容分為3個(gè)子任務(wù)。

子任務(wù)1：制定加工工藝

沒有切削加工，就沒有機(jī)械制造業(yè)，合理的加工工藝路線是切削加工的重要前提，也是本節(jié)課的重點(diǎn)。課前大家雖然已經(jīng)完成了課前任務(wù)，制定了合理的加工工藝路線，但并不是最優(yōu)、最合理的。課堂上，教師首先講解工藝路線制定的原則，包括加工順序、粗精分開、注重實(shí)效處理等。

加工順序方面。由于工件中間粗兩端細(xì)，加工時(shí)先要加工直徑相對(duì)較粗的一端，再加工直徑較細(xì)的一端。另外，在實(shí)際加工時(shí)，由于零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需要調(diào)頭裝夾。車床上利用三爪卡盤裝夾工件時(shí)，如果工件的直徑超過了30毫米，其懸伸長(zhǎng)度不能超過直徑的三倍，否則會(huì)造成整個(gè)零件軸徑定位差，并且整個(gè)零件無法承受較大的軸向載荷，所以需要采用“一夾一頂”的方法，提醒同學(xué)不要忽略中心孔作為基準(zhǔn)孔的作用。

粗精分開方面。一個(gè)完整的車削工藝通常包含粗車、半精車、精車三步。粗車能夠快速的切除余量，使尺寸和形狀接近于成品，不需要考慮較高的表面粗糙度，可以適當(dāng)?shù)卦黾舆M(jìn)給量，但是多數(shù)毛坯表面都有一層厚厚的金屬氧化層，所以需要適當(dāng)?shù)販p小切削量。半精車是為了進(jìn)一步的切除加工余量，同時(shí)也是完成次要表面的加工。精車的目的是保證零件各主要表面達(dá)到圖紙規(guī)定的要求[2]。但并不是所有的軸類零件都是按照這三步進(jìn)行，需要具體問題具體分析。

時(shí)效處理方面。通過分析零件圖，技術(shù)要求的第一條為“調(diào)質(zhì)處理”，調(diào)質(zhì)處理的重要作用是提高零件的綜合力學(xué)性能[3]，為后續(xù)加工做準(zhǔn)備，通常放在粗車加工之后[4]。而零件的四個(gè)重要的表面，由于要承受較高的載荷，需要有較高的硬度和耐磨性，需要進(jìn)行表面淬火，放在精車之前。

通過細(xì)致的分析，并結(jié)合傳動(dòng)軸的電子圖紙，要求同學(xué)們小組討論重新優(yōu)化車削加工工藝，并將工藝卡片上傳云課堂，學(xué)生代表上臺(tái)講解，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)引導(dǎo)學(xué)生確定合理的車削工藝路線，突出教學(xué)重點(diǎn)。

子任務(wù)2：外圓車削加工

合理的加工工藝是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提，而規(guī)范的操作是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵[5]。課堂上首先請(qǐng)同學(xué)們通過仿真軟件熟悉工藝流程，仿真軟件當(dāng)中車刀的裝夾、背吃刀量的選擇、進(jìn)給量的確定等是強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)。教師示范講解操作步驟以及注意事項(xiàng)。例如，刀具裝夾過程中，刀桿伸出的長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，通常為刀架的1-1.5倍即可[6]；工件的裝夾也不宜過長(zhǎng)，否則工件加工時(shí)會(huì)晃動(dòng)的非常厲害，影響加工。隨后組織學(xué)生按照電子圖紙分工協(xié)作進(jìn)行實(shí)操練習(xí)，實(shí)訓(xùn)過程中借助螢石云實(shí)時(shí)記錄學(xué)生實(shí)操過程，教師巡回指導(dǎo)并對(duì)裝夾、車削以及測(cè)量各環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行糾正，規(guī)范操作過程，化解教學(xué)難點(diǎn)。

子任務(wù)3：零件檢測(cè)

加工的零件是否滿足圖紙的要求，測(cè)量是不可缺少的重要環(huán)節(jié)，而測(cè)量工具的規(guī)范使用又是測(cè)量的前提。課前，教師已經(jīng)將游標(biāo)卡尺、千分尺的微視頻放到了教學(xué)平臺(tái)，課上教師借助實(shí)時(shí)投屏系統(tǒng)規(guī)范演示測(cè)量方法、測(cè)量步驟以及注意事項(xiàng)。加工完成的零件，通過組內(nèi)自測(cè)、組間互測(cè)檢驗(yàn)零件尺寸的合格性，并對(duì)零件進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，完成加工任?wù)。教師將螢石云視頻上傳教學(xué)平臺(tái)，小組對(duì)操作規(guī)范性完成互評(píng)。教師根據(jù)同學(xué)們的完成情況給予合理評(píng)價(jià)。

課后學(xué)生登錄云課堂完成課后任務(wù)，觀看自己的操作視頻實(shí)錄，進(jìn)一步鞏固教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，教師帶領(lǐng)精英團(tuán)隊(duì)走進(jìn)企業(yè)承接企業(yè)橫向課題，在企業(yè)真實(shí)加工任務(wù)當(dāng)中提升職業(yè)能力。

3.考核評(píng)價(jià)的改革。本課程在注重加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)技能的過程中，注重將嚴(yán)謹(jǐn)讀圖、規(guī)范測(cè)量、團(tuán)結(jié)合作等綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)融入其中。每節(jié)課的教學(xué)過程中，采用線上線下、課上課下、校內(nèi)校外三結(jié)合的教學(xué)模式。依托平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)個(gè)人自評(píng)、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)、企業(yè)教師參評(píng)“四聯(lián)動(dòng)”考評(píng)體系，克服了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)的單一性和偶然性問題，使學(xué)生評(píng)價(jià)更加全面、系統(tǒng)，教學(xué)目標(biāo)有效完成。

另外，期末考試注重學(xué)生的過程性考核，將平時(shí)的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、技能操作、期末理論考試等進(jìn)行了分值比例分配，所有分?jǐn)?shù)借助平臺(tái)做到有跡可尋。

四、結(jié)束語(yǔ)

作為高職院校機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，《機(jī)械制造基礎(chǔ)》與專業(yè)技術(shù)崗位能力需求緊密相連，內(nèi)容涵蓋選材、加工制造、產(chǎn)品檢測(cè)等各個(gè)方面，是機(jī)械相關(guān)專業(yè)學(xué)生必須掌握的基本知識(shí)和專業(yè)技能。根據(jù)課程特點(diǎn)，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，提高自身專業(yè)理論與實(shí)際相結(jié)合的綜合能力，同時(shí)結(jié)合畢業(yè)生的崗位需求，注重學(xué)生綜合能力、綜合素養(yǎng)的提升，以強(qiáng)化學(xué)生職業(yè)能力為目標(biāo)，注重教學(xué)手段與教學(xué)方法的改進(jìn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。