新工科背景下《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革策略

舒盛榮 劉樂平

摘要：在當(dāng)今的新工科背景下，《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》這一學(xué)科也開始實(shí)現(xiàn)了教學(xué)模式和教學(xué)方法的全面改革。通過理論和實(shí)踐之間的有機(jī)結(jié)合，可有效解決傳統(tǒng)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》教學(xué)中的相關(guān)問題，提升該課程的教學(xué)質(zhì)量?；诖?，本文就對(duì)新工科背景下的《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革進(jìn)行分析，以此來實(shí)現(xiàn)這一課程教學(xué)質(zhì)量的有效提升。

關(guān)鍵詞：新工科背景;機(jī)械工程專業(yè);《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》;課程教學(xué);改革

中圖分類號(hào)：G64 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）07-0254-02

0 ?引言

在機(jī)械類專業(yè)的教學(xué)中，《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》屬于一項(xiàng)核心性的理論教學(xué)科目，在這一科目的教學(xué)中，主要包括四種類型的裝備設(shè)計(jì)，其一是加工類機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì);其二是工藝類機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì);其三是物料儲(chǔ)運(yùn)類機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì);其四是輔助類機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[1]。因?yàn)檫@一課程所涉及到的知識(shí)面十分廣泛，涉及到的設(shè)計(jì)和技術(shù)也非常多，所以在具體的教學(xué)過程中，學(xué)校和教師都應(yīng)該對(duì)這一課程做到足夠重視，并通過更加先進(jìn)性、科學(xué)性的教學(xué)方法來進(jìn)行該課程的教學(xué)。

1 ?《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀和問題分析

1.1 教學(xué)現(xiàn)狀

在當(dāng)今，《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》這一門理論課程已經(jīng)在各大院校的機(jī)械類專業(yè)教學(xué)中得到了高度重視和廣泛普及，學(xué)校和教師對(duì)這一課程的教學(xué)質(zhì)量也越來越關(guān)注。這樣的情況就為這一門課程的教學(xué)及其發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)，并使其在機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展中發(fā)揮出了一定的作用與優(yōu)勢(shì)。但是在具體的教學(xué)過程中，因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，導(dǎo)致很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中都難以對(duì)相應(yīng)的設(shè)計(jì)做到充分理解，而教學(xué)方法和模式的傳統(tǒng)化更是讓越來越多的學(xué)生對(duì)這門枯燥的理論課程喪失興趣，甚至?xí)a(chǎn)生厭煩心理。這對(duì)于這一課程的教學(xué)和機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的發(fā)展都造成了很大程度的阻礙作用。

1.2 主要問題

就目前機(jī)械類專業(yè)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》這一課程的教學(xué)來看，其主要的問題包括以下幾個(gè)方面：第一，教學(xué)模式比較單一，在具體的教學(xué)過程中，很多教師依然通過傳統(tǒng)的講述方式進(jìn)行教學(xué)，很少和學(xué)生進(jìn)行討論，課堂氣氛也難以得到有效調(diào)動(dòng)，這對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及其主動(dòng)性都造成了很大程度的不利影響。第二，學(xué)習(xí)成果和考核方法太過單一，具體考核中，學(xué)校和教師通常僅注重學(xué)生設(shè)計(jì)作品的完成情況，卻忽略了其分析能力及其創(chuàng)新能力。第三，實(shí)踐訓(xùn)練的不足，具體教學(xué)中，很多院校雖然進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室開設(shè)，但是卻僅僅進(jìn)行數(shù)據(jù)性的實(shí)驗(yàn)，這對(duì)于學(xué)生的創(chuàng)新能力及其實(shí)際應(yīng)用能力都將造成很大程度的不利影響。第四，實(shí)驗(yàn)室存在很多不足，因?yàn)橘Y金不足，導(dǎo)致很多院校的實(shí)驗(yàn)室并不能為學(xué)生全天開放，資源、設(shè)備以及師資力量都存在嚴(yán)重不足，這將會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及其能動(dòng)性都造成不利影響，進(jìn)而導(dǎo)致這門課程的教學(xué)質(zhì)量始終難以提升[2]。

2 ?新工科背景下的《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革的具體策略分析

2.1 改進(jìn)教學(xué)模式

在進(jìn)行《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》這一課程的教學(xué)過程中，可以將其按照典型部件、金屬切削機(jī)床、機(jī)床夾具、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械制造生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)來進(jìn)行教學(xué)。而在實(shí)際教學(xué)過程中，要想有效提升教學(xué)質(zhì)量，就需要對(duì)傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式進(jìn)行改革，豐富教學(xué)內(nèi)容，讓理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)之間實(shí)現(xiàn)良好結(jié)合，幫助學(xué)生更好地理解理論知識(shí)。而在這一學(xué)科的具體教學(xué)中，一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容便是讓學(xué)生全面認(rèn)識(shí)相關(guān)機(jī)械及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。比如，在某院校機(jī)械類專業(yè)的《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》教學(xué)中，教師就在理論教學(xué)的同時(shí)引入了SV-08M型臺(tái)式數(shù)控銑機(jī)床，并對(duì)其 結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析，具體情況如下：

通過這樣的教學(xué)方式，可進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解程度，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。由此可見，教學(xué)模式的合理改進(jìn)將會(huì)對(duì)這一課程的教學(xué)改革起到非常有效的幫助作用。[3]

2.2 增加專題和實(shí)例

在進(jìn)行機(jī)械類專業(yè)的《機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)》教學(xué)過程中，教師應(yīng)注重案例化、專題化的教學(xué)，將基礎(chǔ)、實(shí)踐、創(chuàng)新以及素質(zhì)教育作為基礎(chǔ)，對(duì)理論所具備的應(yīng)用性以及技術(shù)所具備的先進(jìn)性加以著重強(qiáng)調(diào)，在此過程中，教師可以將一些真實(shí)的機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例引入，以此來提升教學(xué)效果。比如，教師可以將數(shù)機(jī)床加工圓弧形零件的應(yīng)用實(shí)例引入到教學(xué)中，首先幫助學(xué)生了解數(shù)控機(jī)床加工零件的具體流程（如圖2所示）。

具體教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生明確數(shù)控機(jī)床的中樞是數(shù)控裝置，明確在數(shù)控機(jī)床的具體應(yīng)用中，該裝置主要的功能是對(duì)信息載體傳輸?shù)南嚓P(guān)指令信息進(jìn)行接收。在對(duì)相應(yīng)的信息進(jìn)行加工處理之后，再指揮伺服系統(tǒng)來完成機(jī)械零件的加工和制作。

然后再引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)，通過數(shù)控機(jī)床來進(jìn)行圓弧形零件的加工制作，具體加工的過程中，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的程序段僅僅有起點(diǎn)、終點(diǎn)以及半徑等的這些，所以需要通過相應(yīng)的算法和描述來進(jìn)行加工，使其在有限的坐標(biāo)點(diǎn)之間自動(dòng)生成所需的中間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后及時(shí)操縱刀具沿著實(shí)時(shí)生成的坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，以此來實(shí)現(xiàn)圓弧的有效加工。

通過這樣的教學(xué)方式，不僅可以讓學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的具體應(yīng)用流程和操作方法做到全面掌握，同時(shí)也可以進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力與創(chuàng)新精神。

2.3 建立教學(xué)平臺(tái)

為有效滿足機(jī)械類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，在進(jìn)行《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》的具體教學(xué)中，學(xué)校應(yīng)注重實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的搭建，將各種的數(shù)控機(jī)床引進(jìn)這個(gè)教學(xué)平臺(tái)中，并將此作為基礎(chǔ)來建立各種的實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供足夠的實(shí)踐機(jī)會(huì)，使其熟練掌握各種數(shù)控機(jī)床的具體操作方法，比如，應(yīng)在教學(xué)中引進(jìn)綠色切削技術(shù)中的綠色低溫冷風(fēng)切削技術(shù)引入到教學(xué)中，并引導(dǎo)學(xué)生做好各項(xiàng)參數(shù)的控制，具體情況如表1所示。

同時(shí)應(yīng)讓學(xué)生明確，這種切削方式有著傳統(tǒng)切削方式所不具備的綠色環(huán)保特征[4]。通過這樣的方式，才可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)對(duì)各種的機(jī)械設(shè)備和先進(jìn)科學(xué)技術(shù)做到足夠的了解與認(rèn)識(shí)，為其提供足夠的實(shí)踐機(jī)會(huì)。通過這樣的方式，不僅可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，滿足其好奇心，也可以實(shí)現(xiàn)其理論和實(shí)踐的完美結(jié)合，以此來實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

2.4 加強(qiáng)校企合作

具體教學(xué)中，為了讓學(xué)生更加深刻地領(lǐng)悟到《機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)》中的理論知識(shí)，并使其在實(shí)踐中得以充分利用，學(xué)校應(yīng)與當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)企業(yè)之間展開積極的合作，通過校企合作、產(chǎn)教結(jié)合的方式，為學(xué)生提供更加符合市場(chǎng)實(shí)際需求的實(shí)踐機(jī)會(huì)，使其接觸到更加專業(yè)的機(jī)械制造團(tuán)隊(duì)，了解到更加先進(jìn)的機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、設(shè)備。在此過程中，也可以通過頂崗試崗的形式讓學(xué)生真正接觸到實(shí)際的設(shè)計(jì)與制造項(xiàng)目，以此來擴(kuò)大其知識(shí)和眼界，更加全面、具體地了解自己未來所從事的工作。通過這樣的方式，不僅可以為相關(guān)企業(yè)解決一定程度的人力資源緊缺問題，同時(shí)也可以幫助機(jī)械類專業(yè)學(xué)生對(duì)《機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)》這一課程的理論知識(shí)做到更加全面、深入的理解和應(yīng)用。另外，通過這樣的教學(xué)模式，也可以為企業(yè)儲(chǔ)備足夠的人力資源，為表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生創(chuàng)造更多的發(fā)展機(jī)會(huì)，讓企業(yè)、學(xué)校和學(xué)生都收獲到滿意的成果。

2.5 加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)

先進(jìn)的技術(shù)和實(shí)踐創(chuàng)新是提升《機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)》課程教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)其有效改革的關(guān)鍵。所以，在具體教學(xué)中，學(xué)校和教師一定要充分注重前沿專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新之間的有效結(jié)合。首先，學(xué)校應(yīng)將當(dāng)今先進(jìn)的3D打印技術(shù)、數(shù)字化三維模擬技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等引入到具體的教學(xué)過程中，為學(xué)生提供充分的技術(shù)和設(shè)備。同時(shí)，學(xué)校、教育部以及政府等相關(guān)部門應(yīng)針對(duì)機(jī)械類專業(yè)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)大賽的舉辦，并鼓勵(lì)每一名學(xué)生積極參與到相應(yīng)的競(jìng)賽中，通過接觸豐富的前沿知識(shí)，結(jié)合先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，比如，在教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)，通過自動(dòng)化控制技術(shù)來進(jìn)行自動(dòng)化、智能化汽車噴涂漆機(jī)械手設(shè)計(jì)。通過這樣的方式，不僅可以讓學(xué)生接觸到更多的前沿知識(shí)和技術(shù)，同時(shí)也可以讓學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力得到良好培養(yǎng)，發(fā)揮出這一課程改革的充分作用，促進(jìn)學(xué)生的良好學(xué)習(xí)與發(fā)展。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)《機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)》這一課程進(jìn)行教學(xué)的過程中，傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)模式已經(jīng)難以跟隨時(shí)代的發(fā)展，收到的教學(xué)效果也十分有限。因此，在這一科目的具體教學(xué)中，學(xué)校和教師應(yīng)明確其主要的教學(xué)內(nèi)容，然后對(duì)當(dāng)今的教學(xué)現(xiàn)狀及其主要問題加以認(rèn)真分析，再以此為依據(jù)來進(jìn)行教學(xué)改革思路的合理設(shè)計(jì)，最后通過合理的教學(xué)改革策略來提升教學(xué)質(zhì)量。具體改革中，應(yīng)注意教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化調(diào)整，案例化、專題化課程教學(xué)方案的實(shí)施，實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的搭建，校企合作、產(chǎn)教結(jié)合模式的應(yīng)用，前沿專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新的結(jié)合，以此來保障改革效果，提升教學(xué)質(zhì)量。

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