機(jī)械制造工藝學(xué)理實(shí)一體化教學(xué)改革探索

霍文國，邵 娟

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津 300222）

1.引言

機(jī)械制造工藝學(xué)課程是天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)械類專業(yè)一門綜合性極強(qiáng)的專業(yè)必修課。該課程具有極強(qiáng)的綜合性和理論性，也具有極強(qiáng)的實(shí)踐性特征，對學(xué)生來講，也是一門大課、收尾課、檢驗(yàn)性課程[1]。在傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式中，機(jī)械類專業(yè)有關(guān)機(jī)械制造工藝的課程內(nèi)容存在條塊分割、不成體系的現(xiàn)狀，比如分成《機(jī)械加工質(zhì)量》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》等多個(gè)教學(xué)模塊。機(jī)械加工表面質(zhì)量、機(jī)械加工精度、機(jī)床夾具、加工工藝規(guī)程以及裝配工藝往往分別獨(dú)立講授，而實(shí)際應(yīng)用中卻需要學(xué)生具有解決問題的綜合能力，本文通過對機(jī)械制造工藝學(xué)課程內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合，以實(shí)際加工生產(chǎn)案例為主線，對教學(xué)環(huán)節(jié)中的教師、教室、教具和教材進(jìn)行四教融合，然后再在每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行產(chǎn)教融合，最終形成四教與產(chǎn)教的雙融合，大大提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，形成一種新型先進(jìn)的雙融合教學(xué)模式[2]。

2.機(jī)械制造技術(shù)課程教學(xué)改革研究意義

目前我校在機(jī)械工藝技術(shù)等機(jī)械類專業(yè)學(xué)生教學(xué)中均以理論教室課堂講授為主，教室內(nèi)沒用任何教具和機(jī)床、夾具和量具等實(shí)物，實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)單獨(dú)進(jìn)行，與理論內(nèi)容講授相互獨(dú)立[3]。然后中間再穿插課堂提問、課堂檢測、筆記抽查等教學(xué)手段督促學(xué)生學(xué)習(xí)。由于我校學(xué)生以技校生源和高考收底二本學(xué)生生源為主，學(xué)生普遍文化基礎(chǔ)較差，但是動(dòng)手實(shí)踐能力較強(qiáng)，對實(shí)物和實(shí)際操作比較感興趣。因此從目前來看這種教學(xué)模式，課堂氣氛單調(diào)，學(xué)生注意力不容易集中，控制力差的一部分同學(xué)很容易分神并看手機(jī)或者睡覺等，這種教學(xué)模式相對落后，從教學(xué)效果來看，目前很難滿足職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦、全面發(fā)展的培養(yǎng)要求。

基于四教融合和產(chǎn)教融合的雙融合理實(shí)一體化教學(xué)模式是實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)課教學(xué)中的一種模式，研究認(rèn)為理實(shí)一體化不僅僅是理論教學(xué)和課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在形式上的機(jī)械結(jié)合，而是從學(xué)生的基礎(chǔ)現(xiàn)狀、課程教學(xué)規(guī)律、用人單位對畢業(yè)生的需求出發(fā)，將理論和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合配合的一種雙融合全新教學(xué)模式。理實(shí)一體化教學(xué)過程既要讓學(xué)生加強(qiáng)對理論知識的掌握，又要確保學(xué)生學(xué)以致用，以生產(chǎn)案例加強(qiáng)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，以扎實(shí)的基礎(chǔ)提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力[4-5]。

3.機(jī)械制造工藝學(xué)理實(shí)一體化教學(xué)思路

雙融合理實(shí)一體化教學(xué)思路涉及到教學(xué)內(nèi)容更新，增加企業(yè)實(shí)際案例內(nèi)容，編制適應(yīng)職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)生的教材，新建機(jī)械制造理實(shí)一體化教室，購置課程相關(guān)教具及教學(xué)模型，新增教學(xué)視頻、動(dòng)畫、視頻、微信公眾號等新媒體教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方式，任務(wù)完成式考核評價(jià)方式。

課程改革堅(jiān)持以實(shí)際生產(chǎn)案例為載體，將以項(xiàng)目式教學(xué)為手段，以學(xué)生解決實(shí)際企業(yè)典型加工零件的加工方法分析及機(jī)械制造工藝規(guī)程制定為教學(xué)主線，并認(rèn)真分析新時(shí)代下企業(yè)機(jī)械加工崗位的員工要求，制定機(jī)械工藝崗位員工技能培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和要求，按照教學(xué)、教材、教室、教具四教融合與產(chǎn)教融合的新理念，創(chuàng)造性地將企業(yè)生產(chǎn)中的加工零件、加工設(shè)備（包括機(jī)床、刀具、夾具、量具和輔助設(shè)備等）、加工案例、加工技術(shù)文件等融合進(jìn)教學(xué)的所有環(huán)節(jié)，以情景再現(xiàn)的方式展現(xiàn)在學(xué)生面前，大大調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的機(jī)械制造工藝的職業(yè)能力。整個(gè)教學(xué)過程均采用以生產(chǎn)需求任務(wù)驅(qū)動(dòng)、加工案例項(xiàng)目式引導(dǎo)的一體化教學(xué)形式，實(shí)現(xiàn)學(xué)中教、教中學(xué)、做中學(xué)、學(xué)中做的綜合場景化教學(xué)[6-7]。

整合教學(xué)內(nèi)容。將內(nèi)容整理為幾大項(xiàng)目模塊和教學(xué)案例，并采用項(xiàng)目作為導(dǎo)向，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行大調(diào)整，以加工案例的需求順序安排教學(xué)內(nèi)容順序，以完成實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)確定教學(xué)目標(biāo)[8]。確定幾大類典型加工零件案例庫，并根據(jù)我校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備實(shí)際，按照我校學(xué)生基礎(chǔ)現(xiàn)狀，將理論知識學(xué)習(xí)、工藝工程師能力培養(yǎng)、職業(yè)素質(zhì)提升三項(xiàng)培養(yǎng)任務(wù)揉合在一起，重新編排教學(xué)內(nèi)容，并將引入的企業(yè)元素編排在課程教材和教案中。

根據(jù)一體化教學(xué)要求，對教學(xué)過程優(yōu)化設(shè)計(jì)。課程教學(xué)過程分別由課前教學(xué)內(nèi)容制定、教學(xué)場景布置，課中學(xué)生分組學(xué)習(xí)、教師講解引導(dǎo)完成項(xiàng)目任務(wù)，課后總結(jié)分析和互評等環(huán)節(jié)組成。以學(xué)生團(tuán)隊(duì)完成指定項(xiàng)目任務(wù)的各種需求選擇教案、教具、視頻音頻資料、教法和教室場景，確定教學(xué)詳細(xì)過程，最佳教學(xué)環(huán)節(jié)、手段和實(shí)踐教學(xué)方案，選擇教師授課。這種模式需要教師在課前做好大量的準(zhǔn)備工作（比如教學(xué)環(huán)境布置、教具安排等）。

以追求學(xué)生理論實(shí)踐綜合能力提升為目的的組織課堂教學(xué)，并且有針對性地開展課外訓(xùn)練，選擇最佳教學(xué)場景。同時(shí)在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)都注重學(xué)生理論和實(shí)踐的一體化培養(yǎng)，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)、課堂教學(xué)和課外教學(xué)融合在整個(gè)教學(xué)過程中，形成實(shí)實(shí)在在的一體化教學(xué)新模式。

4.機(jī)械制造技術(shù)課程理實(shí)一體化教學(xué)模式

4.1 理實(shí)一體化教學(xué)模式內(nèi)涵

理實(shí)一體化作為職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)生培養(yǎng)最為重要的教學(xué)模式，主張圍繞實(shí)踐操作的需要開展課程教學(xué)，以實(shí)踐操作技能為指導(dǎo)，通過技能訓(xùn)練使學(xué)生掌握與實(shí)際結(jié)合的專業(yè)知識，機(jī)械制造工藝學(xué)的理實(shí)一體化教學(xué)模式讓學(xué)生更多地參與到實(shí)踐操作環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)習(xí)需要理論和實(shí)踐結(jié)合，制造專業(yè)學(xué)習(xí)更是依賴實(shí)踐，通過實(shí)踐推動(dòng)理論知識學(xué)習(xí)，理論知識進(jìn)一步提高實(shí)踐能力，在教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)真正學(xué)以致用，理實(shí)一體化教學(xué)作為一種融合教學(xué)模式，解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式中理論課程與實(shí)踐環(huán)節(jié)相互獨(dú)立分割的問題。通過重理論聯(lián)系實(shí)際，契合天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)的雙師型職教師資的培養(yǎng)需求，是保障我校學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的重要措施[9]。

4.2 整合教學(xué)內(nèi)容，采用項(xiàng)目式教學(xué)

打破教材各章節(jié)的條塊分割，根據(jù)課程設(shè)定的加工案例需要，把相關(guān)課程內(nèi)容的理論知識點(diǎn)重新排序分配，以項(xiàng)目為中心，理順理論知識點(diǎn)，將課程培養(yǎng)目標(biāo)的相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容集中到一個(gè)項(xiàng)目案例中，每一個(gè)項(xiàng)目案例都有設(shè)計(jì)有理論知識學(xué)習(xí)要求、實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)、綜合素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，通過一個(gè)個(gè)生動(dòng)教學(xué)案例，使單調(diào)的理論知識更加形象有條理、前后知識點(diǎn)形成一個(gè)整體系統(tǒng)，課程培養(yǎng)目標(biāo)更加清晰和容易實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)“機(jī)械制造工藝學(xué)”課程內(nèi)容比較偏重理論知識學(xué)習(xí)，課程內(nèi)容必須進(jìn)行整合和刪減。首先，保留金屬切削方法、機(jī)床夾具、機(jī)械加工質(zhì)量、工藝和裝配的主要知識點(diǎn)，因?yàn)槔碚撝R的系統(tǒng)學(xué)習(xí)有助于學(xué)生更好地掌握專業(yè)知識。其次，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，增加典型加工方法、機(jī)床結(jié)構(gòu)、常用夾具、零件的工藝設(shè)計(jì)和典型部件的裝配內(nèi)容，更新原有的典型零件工藝分析。比如主軸加工目前已經(jīng)完全是數(shù)控加工，不是傳統(tǒng)普通機(jī)床的加工，選擇比較復(fù)雜的階梯軸或者齒輪軸作為學(xué)習(xí)項(xiàng)目反而更貼近生產(chǎn)實(shí)際。第三，擴(kuò)大知識面結(jié)構(gòu)，融入先進(jìn)制造技術(shù)、精密制造技術(shù)、典型零件制造技術(shù)、高速切削加工等新技術(shù)和新方法?，F(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)更趨近于生產(chǎn)集中，新工藝能帶來更可觀的收益。

4.3 改革教學(xué)手段，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，通過交互式、啟發(fā)式教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。把教具、教材、教師和教室結(jié)合起來，并將企業(yè)實(shí)際案例融合到教學(xué)環(huán)節(jié)中，進(jìn)行機(jī)械制造工藝學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)的理實(shí)一體化教學(xué)。購置量具和刀柄等教學(xué)教具，通過實(shí)物零件、教具模型等進(jìn)行課堂演示和實(shí)際操作教學(xué)，大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于增強(qiáng)學(xué)生的快速理解加工原理；針對教學(xué)中的夾具如何定位、機(jī)床的傳動(dòng)、進(jìn)給以及操縱機(jī)構(gòu)、六點(diǎn)定位的原理等內(nèi)容有針對性地安排學(xué)生制作的教學(xué)演示三維動(dòng)畫、視頻、實(shí)物圖片等加以強(qiáng)化教學(xué)；在講解定位元件對自由度約束的時(shí)候借助于剛體在空間中的運(yùn)動(dòng)與限制教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行引導(dǎo)；在加工精度教學(xué)環(huán)節(jié)，課堂內(nèi)同步讓學(xué)生實(shí)際操作各種儀器設(shè)備測量各種零件尺寸。在基準(zhǔn)不重合誤差的產(chǎn)生原因?qū)W習(xí)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生模擬加工現(xiàn)場，實(shí)地測量分析因定位方法和夾具精度原因?qū)庸ふ`差產(chǎn)生的原因，并對誤差產(chǎn)生的各種影響因素進(jìn)行深入分析，研討減小誤差的對策，并得出各類誤差的計(jì)算公式；通過實(shí)際操作檢測分析與課后計(jì)算習(xí)題、測驗(yàn)等強(qiáng)化夾緊誤差產(chǎn)生原因知識點(diǎn)。

分組討論教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)意識，小組內(nèi)分工明確，榮譽(yù)感的提升也有促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)動(dòng)腦思考并主動(dòng)解決問題。工藝研究小組的創(chuàng)建能夠給予在這方面有優(yōu)勢的同學(xué)更大的展示平臺，并且能激勵(lì)其他同組同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。在課程進(jìn)行中間適當(dāng)安排實(shí)踐內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)例加工中理解工藝規(guī)程的擬定方法，在加工時(shí)學(xué)會(huì)定位和夾緊，通過產(chǎn)品的檢測學(xué)習(xí)提高加工質(zhì)量的方法。這樣既能夠保證課程的連續(xù)性，又能增加學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，同時(shí)也有利于學(xué)生開拓思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

4.4 選擇合適的教學(xué)案例

目前典型零件的教學(xué)普遍都是以普通機(jī)床的主軸、主軸箱、連桿、齒輪等零件的加工為案例，內(nèi)容既和實(shí)際脫節(jié)，知識點(diǎn)也比較陳舊，學(xué)生缺少學(xué)習(xí)興趣；大量增加機(jī)器人零件、數(shù)控機(jī)床零件等適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的新機(jī)器零件的加工案例。從企業(yè)角度出發(fā)，選擇合適的工裝，與學(xué)生一起拆開夾具，與學(xué)生共同分析討論零件工藝加工路線，然后針對該零件設(shè)計(jì)合適的機(jī)床夾具，讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)并制造夾具上的零部件，最后裝配。通過這一連續(xù)的訓(xùn)練，學(xué)生對各類典型零件的工藝安排有了直觀了解，并且親自完成了產(chǎn)品的制造，并查找不合理的地方并提出改進(jìn)方案。

4.5 編制適合的教材

目前的職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)的機(jī)械制造技術(shù)課程教材基本上都是普通本科教材的翻版，實(shí)踐內(nèi)容較少。針對職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)生的特點(diǎn)，必須對教材內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和更新。教材內(nèi)容要更加注重生產(chǎn)實(shí)際，還要適應(yīng)社會(huì)技術(shù)的進(jìn)步。

5.理實(shí)一體化教學(xué)模式實(shí)施建議

本課程擬采用的四教融合和產(chǎn)教融合的雙融合模式進(jìn)行教學(xué)。具體實(shí)施方式包括理實(shí)一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)室綜合教學(xué)、機(jī)械加工實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室操作強(qiáng)化集中教學(xué)、到機(jī)械制造企業(yè)的機(jī)械加工車間進(jìn)行參觀教學(xué)、頂崗操作等學(xué)習(xí)形式。由于機(jī)械制造工藝學(xué)是一門對實(shí)踐能力要求很高的專業(yè)性綜合大課。除了在學(xué)校內(nèi)部學(xué)習(xí)外，還應(yīng)強(qiáng)化與企業(yè)內(nèi)部的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、加工質(zhì)量檢驗(yàn)、數(shù)控加工、自動(dòng)化生產(chǎn)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)融合教學(xué)，在課程教學(xué)內(nèi)容、教材和編排上體現(xiàn)出學(xué)校與企業(yè)的深度產(chǎn)教融合，引入企業(yè)工程師作為兼職教師，在生產(chǎn)企業(yè)劃定教學(xué)區(qū)等措施保證學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)際教學(xué)質(zhì)量。

機(jī)械制造工藝學(xué)課程對前期刀具、工程材料、機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、機(jī)床和公差等課程內(nèi)容要求較高，本課程內(nèi)部涉及的知識點(diǎn)較多，因此在教學(xué)時(shí)需要特別注意前期基礎(chǔ)課程的掌握和訓(xùn)練。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)是以培養(yǎng)職教師資為主的高校，是培養(yǎng)工程師老師的學(xué)校，因此在學(xué)生培養(yǎng)教學(xué)工作中需要由本課程知識作為引領(lǐng)，對前述課程知識點(diǎn)進(jìn)行鞏固加強(qiáng)，教學(xué)中全面采用加工案例項(xiàng)目式教學(xué)，一方面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)大學(xué)生在本學(xué)科領(lǐng)域的知識面。對課程的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容要加以強(qiáng)化教學(xué)，比如典型零件的加工工藝程序制定，常用定位元件及夾緊裝置、裝配工藝等的確定等知識點(diǎn)需要反復(fù)強(qiáng)化學(xué)習(xí)，在教學(xué)過程中調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，引入問題，通過學(xué)生思考、解決問題，提升學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力。

6.結(jié)語

現(xiàn)在制造業(yè)已經(jīng)逐步進(jìn)入了“工業(yè)4.0”時(shí)代，職業(yè)技術(shù)教育也隨著時(shí)代的進(jìn)步提出更高的要求，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)人才需求。同時(shí)，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)作為職教師資為主的培養(yǎng)高校，面對生源和機(jī)械企業(yè)的新變化更應(yīng)該率先對教學(xué)模式進(jìn)行改革。因此職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)類高校需要在教學(xué)模式和教學(xué)方法方面不斷進(jìn)行改革，以提高課堂效能，真正培養(yǎng)出職業(yè)院校和工業(yè)企業(yè)需要的教師和工程師。本文提出的四教融合和產(chǎn)教融合的雙融合教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)了理論知識場景化學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作實(shí)際生產(chǎn)化訓(xùn)練、教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容理實(shí)一體化、教學(xué)過程的項(xiàng)目案例化。本文提出的雙融合理實(shí)一體化的教學(xué)模式真正實(shí)現(xiàn)了知識、能力、經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，最大限度地讓學(xué)生在實(shí)際場景中完成整個(gè)學(xué)習(xí)，幫助職業(yè)技術(shù)師范類高校培養(yǎng)高質(zhì)量和高職業(yè)技能素養(yǎng)人才。