案例教學法在機械制造技術課程中的應用研究

朱明浩　周美娟　陳海濤

摘 要：在機械制造技術課程的教學中，通過案例教學法，把工件的精基準選擇原則應用到實際生產中，從而提高學生對基本概念和理論知識的理解，同時使學生初步具備了工程思維能力，增強了運用專業(yè)知識解決技術問題的能力。

關鍵詞：機械制造技術 精基準選擇 案例教學法 工程思維能力

Research on the Application of Case Teaching Method in the Course of Mechanical Manufacturing Technology

Zhu Minghao Zhou Meijuan Chen Haitao

Abstract：In the teaching of machinery manufacturing technology courses， through the case teaching method， the principle of precise benchmark selection of workpieces is applied to actual production， to improving students’ understanding of basic concepts and theoretical knowledge. At the same time， students are initially equipped with engineering thinking ability and strengthen the ability to use professional knowledge to solve technical problems.

Key words：machinery manufacturing technology， fine benchmark election， engineering thinking ability

1 引言

機械制造技術課程涉及金屬切削和機械制造工藝等專業(yè)知識，概念多、理論性較強，與生產實際聯(lián)系緊密。學生普遍反映課程難、不易理解，對于概念和符號常常感到混亂，進而對知識的理解和認識比較孤立，不能把所學知識有效串聯(lián)起來解決生產實際問題[1]。而傳統(tǒng)的教學模式以教師為導向，對于書本知識著重于講授，讓學生死記硬背下來，學生遺忘的也特別快。關于重點和核心的內容缺少深入的分析和練習，導致學生對所學的知識一知半解，理解十分膚淺，更談不上綜合利用所學知識去解決生產實際問題。久而久之，學生產生倦怠情緒，理論知識不能夠和生產實際相結合，讓學生產生一種學而無用的錯誤觀點，缺乏解決問題的成就感和滿足感，導致學生的學習積極性大大下降[2]。因此，本文提出案例教學的應用特點。

2 案例教學法特點

（1）案例教學有很強的的針對性和目的性

教師根據教學要求和教學目標，在分析完學生的知識結構、先前經驗后，對案例進行處理。使用案例教學時，有著明確的教學目標，學生和教師圍繞著此目標進行深刻討論，能夠提高學生對這些知識點的理解和認識，培養(yǎng)學生的初步工程思維，進而增強學生的綜合素質和工程實踐能力。在下文中的案例很明顯加深了學生對基準選擇的理解，學生在學習過這些案例后，能夠更深刻全面利用所學知識解決實際生產問題[3]。

（2）案例具有深刻的工程屬性

案例教學通過對案例的綜合分析，能夠引導學生獨立思考和探究問題，學生擺脫了被動地接受知識的局面，可以通過個人的分析、思考，把先前的知識和理論用到實際案例中，進一步促進了學生學習的遷移性，教案深刻的工程屬性，保證了學生能夠全面利用所學知識解決問題的能力，激發(fā)了學生的學習積極性[4]。

（3）案例教學過程的動態(tài)性

學生對教學案例進行分析時，逐步養(yǎng)成分析問題、解決問題的能力，動態(tài)的教學過程，讓學生不在拘泥于標準答案，而是積極的參與討論，在不斷的討論和試錯中，學生可以逐步完成知識的重新建構，加深對某些概念的理解。比如：在下文精基準選擇案例中，學生可以不在局限于幾個基準選擇的原則，而是通過計算分析，根據企業(yè)實際情況，得出最終的解決方案。

3 精基準選擇的案例教學

3.1 引入案例

以輸出軸零件作為一個案例，如圖1所示，面向基準選擇的知識點，是一個不錯的選擇。但是，圖中有太多不相關的特征，看起來比較復雜，如果在課堂上講授，學生需要大量的時間去閱讀消化圖紙。因此必須把圖紙簡化，去掉一些不必要的特征，如圖2所示，讓學生把注意力集中在加工基準的選擇上。

3.2 定位基準的選擇

基準和定位的選擇是機械制造技術的核心問題，精基準選擇的原則主要集中在以下幾點：基準重合、基準統(tǒng)一、便于裝夾和互為基準等原則，而在實際生產中這些原則是相互矛盾的，導致很多學生甚至教師都無法合理正確的選擇基準。同時，很多教師在授課時，由于生產實踐經驗少，對這些原則的的內涵并不太理解，用簡單的實例去解釋這些原則時，學生可以聽懂，老師也覺得能夠講授清楚，但是這些原則的選擇屬于哲學范疇，每個人的理解不太一致，導致在處理實際問題時，很容易陷入迷惑。在和企業(yè)的一些技術人員交流時，有些技術人員甚至也過于糾結這些基準的選擇，沒有明白其中的含義，導致工藝水平停滯不前。

3.3 實際問題的解決

以輸出軸為例，在加工10-φ20孔時，按照基準統(tǒng)一原則，應該使用兩中心孔作為定位基準;而按照基準重合原則，10-φ20孔與基準D有位置度要求，因此應該選用φ80孔作為定位基準;而按照便于裝夾原則，φ176外圓作為基準則比較合適。

如果單純按照基準的選擇原則，學生會感到迷惑，因為基準選擇的原則出現矛盾，老師需要進一步引導學生做好基準選擇。生產制造時，基準的選擇首先要保證產品質量，也就是要保證零件的尺寸和位置公差。保證零件尺寸，首先要確定定位基準是否合適，定位誤差能否滿足要求，通過計算定位誤差，來判斷定位基準選擇是否合適，而不是僅僅通過以上的幾個原則進行選擇，這樣可以把問題轉為數學計算問題，更符合學生的邏輯思維方式。實際生產中，由于φ80孔在零件內部，安裝時零件不太容易與工件配合，需要把定位銷做成菱形銷，導致定位銷沿削邊方向定位不準確，由于10-φ20孔的對φ80孔位置度要求很高，因此這種定位方式不太能夠保證工件的定位基準，導致工件位置度超差。

3.4 引導學生解決問題

此時可以向學生提出問題，如果選用φ176外圓作為定位基準，需要滿足哪些條件？可以引導學生復習定位誤差的來源，大部分學生都可以分析出定位誤差來源于三個方面：

①φ176外圓與D80孔的同心度誤差。

②φ176外圓的圓度和圓跳動誤差，實際上，由于學生公差配合掌握的不太好，只有個別同學能夠回答出問題，因此在遇到形位公差時，教師都需要進一步復習形位公差的知識點。

③φ176外圓的尺寸公差。

繼續(xù)向學生提供第二個問題，如果使用φ176外圓作為定位基準，沒有限制其他條件的話，是否可以滿足加工工藝要求。

很明顯，按照取值0.05的1/3原則，外圓的定位誤差是不能夠滿足定位要求，因此，一定要限制φ176外圓與φ80孔的同心度，同時，還要限制φ176外圓的定位誤差。從上面的分析來看，第一個條件很容易滿足，只需要求φ176外圓和φ80孔一次裝夾加工而成就行，同心度誤差取決于機床本身的誤差，誤差很小，一般小于0.005mm，可以忽略。第二個要求φ176外圓靠機床精度保證，也可以忽略。第三個要求，工件的定位v型塊需要選擇120°，根據定位誤差計算公式dw=Td/2×sin60=0.02mm，估算Td=0.035mm，對φ176尺寸公差進行壓縮。

通過以上分析，可以得出如下結論：

①按照精基準的選擇原則去選擇基準，并不能獲得滿意的答案。

②基準是否合適，首先要能夠保證定位精度，保證工件的加工質量。

③基準選擇出現矛盾時，要綜合分析工件是否便于裝夾、是否符合企業(yè)的生產實際問題，比如：企業(yè)是否有現成的夾具，哪種裝夾方式更便于生產。

定位誤差的計算才是基準選擇的關鍵和核心，而不是基準選擇的原則。

4 總結

通過案例教學，根據已知的信息，教師從易到難提出問題，讓同學們一起思考、分析和討論，幫助學生建立工程思維模式。在解決生產實際問題時，學生把學到的知識重新梳理和建構，把以前死記硬背的知識運用到生產實際中，不斷加深對切削基本理論的理解，同時擴展了知識的應用，對學生產生了積極的遷移。由于真實的案例極大地激發(fā)了學生的學習熱情，課題氛圍非常熱烈。學生能夠認識到學習的價值，這些知識不是通過死記硬背來應對考試問題，而是可以解決生產實際問題，學生的卷入程度越深，知識掌握的越牢固，對知識的理解越深，越容易產生正向遷移。解決問題帶來的成就感和滿足感又可以疊加學生學習的興趣，案件分析的越多，學生對知識的理解越深刻。

參考文獻：

[1]陳海濤， 張建偉.“金屬切削技術應用”課程案例教學研究[J]. 科教導刊（中旬刊）， 2018，No.353（10）：113-114.

[2]李杰. 案例教學法在機械制造基礎課程教學中的應用研究[J]. 制造業(yè)自動化， 2012（11）：153-156.

[3]佟永祥， 江樹勇， 吳濱. 機械制造基礎課程案例教學法的應用[J]. 高教論壇， 2010， 000（007）：70-71，116.

[4]朱迪恩·H·舒爾曼， 郅庭瑾主. 教師教育中的案例教學法[M]. 華東師范大學出版社， 2007.