應(yīng)用型本科院?！督饘偾邢鳈C床》課程教學(xué)方法探討

◇黃山學(xué)院 蒲家飛 汪洪峰 劉勝榮 宋娓娓

金屬切削機床是機械制造業(yè)主要加工設(shè)備，是機械類專業(yè)基礎(chǔ)專業(yè)課程。基于金屬切削機床課程內(nèi)容繁多、知識抽象、教學(xué)方式單一等現(xiàn)狀，提出重構(gòu)課程內(nèi)容優(yōu)化考核機制，構(gòu)建線上+線下學(xué)習(xí)平臺，引進校企導(dǎo)師和培養(yǎng)校內(nèi)雙能型教師，增設(shè)工程實踐教學(xué)案例等課程探索性改進措施，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和工程實踐能力。旨在提高應(yīng)用型本科院校金屬切機床課程教學(xué)效果。

金屬切削機床是一門機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用性基礎(chǔ)課程，主要教授的內(nèi)容是機床的類型、結(jié)構(gòu)、功能、刀具、夾具、傳動裝置以及金屬零件成形運動分析。旨在培養(yǎng)學(xué)生對金屬切削類加工機床的認識，了解機床運動及工作原理，從而掌握金屬加工過程中機床和刀具的選擇、機床的調(diào)整及機床的操作等能力，為進一步學(xué)習(xí)機床設(shè)計、制造工藝、夾具設(shè)計、刀具設(shè)計打下必要的基礎(chǔ)。近些年，重工業(yè)制造企業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代革新，其中金屬切削機床占有量約是生產(chǎn)設(shè)備總數(shù)的60-80%，金屬切削機床的先進性和使用直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和未來的發(fā)展。隨著工業(yè)生產(chǎn)的深入改革，不斷推進機械制造向智能制造高質(zhì)量發(fā)展，掌握機床的應(yīng)用至關(guān)重要[1-2]。隨著我國“十四五”規(guī)劃發(fā)展戰(zhàn)略的實施，堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展背景下，促使創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的需求日益增加[3-4]，對應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)人才方案提出了更高的要求，不僅要培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，同時還要提高學(xué)生的創(chuàng)新能力[5]。應(yīng)用型本科院校為了加強應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，除了課堂教學(xué)作為主陣地之外，增設(shè)了大量的工程實訓(xùn)類課程，有效的提高了工科類專業(yè)學(xué)生的實踐動手能力[6]。為了培養(yǎng)工程實踐類綜合人才，分析當(dāng)前金屬切削機床課程教學(xué)現(xiàn)狀和原因，通過探索建立新的教學(xué)體系以提高教學(xué)效果。

1 《金屬切削機床》課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程內(nèi)容繁多

金屬切削機床課程內(nèi)容主要分為兩大部分。一是介紹金屬零件的切削成形運動，成形運動包括了簡單運動和復(fù)合運動，主要是機床的執(zhí)行件的運動和刀具的運動。二是介紹了十二大類各種切削加工機床的基礎(chǔ)知識，涵蓋了車、磨、刨、銑、鉆等其它類機床，尤其是一些特種加工設(shè)備、專門化設(shè)備及專用設(shè)備，其中各類機床中因結(jié)構(gòu)功能不同又衍生其它類別。要求學(xué)生不僅清楚各機床種類及功能，同時還需要掌握機床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及刀具的選用。因此，教學(xué)內(nèi)容較多，學(xué)生需要掌握的知識面較廣，對學(xué)生的學(xué)習(xí)要求較高。

1.2 課程內(nèi)容較抽象

課堂教學(xué)過程中，主要通過視頻、圖文及板書形式進行知識的講授，因金屬切削機床課程內(nèi)容偏向于對機床的認識，包括機床內(nèi)部的運動以及如何完成零件的成形運動相關(guān)知識，其整個切削加工過程較為復(fù)雜抽象，例如普通車床加工錐形螺紋、齒輪加工機床加工齒輪等。不僅需要有很好的想象能力，同時需要理解機床加工零件時機床內(nèi)部傳動裝置，及如何實現(xiàn)換向、變速等功能。如果通過課堂教學(xué)教授相關(guān)知識，在不具備對機床運轉(zhuǎn)及零件加工較為熟悉前提下，則要求學(xué)生有較好的抽象理解能力。雖然機械類專業(yè)學(xué)生參與了學(xué)習(xí)工程實訓(xùn)課程，但是對本課程的學(xué)習(xí)卻起到作用較小。一是機床實訓(xùn)內(nèi)容較為單一，二是實訓(xùn)內(nèi)容與課程教學(xué)內(nèi)容貼合度較小，實訓(xùn)內(nèi)容偏向于機床的操作，對機床的工作原理和零件加工的成形運動原理講解較少，在實訓(xùn)前沒有接受到相關(guān)理論知識的學(xué)習(xí)，實訓(xùn)過程學(xué)生目標(biāo)單一缺乏思考和反思，導(dǎo)致工程實訓(xùn)中對機床的認識不深刻，加上工程實訓(xùn)與本課程間隔時間較長，會造成學(xué)生的遺忘，降低了工程實訓(xùn)對金屬切削機床課程學(xué)習(xí)的影響。

1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

金屬切削機床課程主要講授的是機床的認識，其課時量較少，在學(xué)生看來該門課的重要程度不是很高，偏向于認知性課程，機械類本科專業(yè)學(xué)生在自己的職業(yè)規(guī)劃中，絕大數(shù)同學(xué)給自己未來的工作定性為機械設(shè)計相關(guān)工作，對車間操作機床加工零件并不愿意，所以對該門課學(xué)習(xí)不夠重視。同時課本中涉及的機床種類繁多，很多設(shè)備學(xué)生之前沒有接觸過，學(xué)生主要還是停留在對普通車床的認知，而對于數(shù)控機床的認知甚少。在對機床不了解的情況下，課堂教學(xué)中涉及到相關(guān)的機床加工過程的理論知識，增加了學(xué)生理解難度。介紹不同種類的機床時，其知識體系較為單一，使得內(nèi)容較為枯燥。另一方面，當(dāng)今大學(xué)生面臨的誘惑很多且自身自制能力較差，缺乏學(xué)習(xí)主動性。

2 課程教學(xué)模式探索

當(dāng)前應(yīng)用型本科院校作為地方人才培養(yǎng)基地，為區(qū)域經(jīng)濟和工業(yè)技術(shù)革新提供有力的保障。金屬切削機床是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的重要設(shè)備，作為產(chǎn)品生產(chǎn)的主動力，機床技術(shù)人員的培養(yǎng)至關(guān)重要。應(yīng)用型本科院校機械類專業(yè)在新工科背景下金屬切削機床課程的教學(xué)改革順應(yīng)發(fā)展需求，為了滿足地方企業(yè)應(yīng)用型人才的需要，大力改革專業(yè)基礎(chǔ)課程，作為機械專業(yè)學(xué)生必修的金屬切削機床課程改革勢在必行。針對課程主要現(xiàn)狀及問題，通過深化改革教學(xué)體系，包括課程內(nèi)容、教學(xué)方式、課程考核評價、師資隊伍的建設(shè)等方面進行改進。重組知識框架精簡課程章節(jié)，將繁雜難的相關(guān)機床知識從課上學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)移到課下實踐，工程實訓(xùn)及其它專業(yè)實踐與專業(yè)課程精密貼合，實現(xiàn)理論與實踐相輔相成，讓學(xué)生不僅知其然同時知其所以然，很大程度上可激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)習(xí)難度，提高課程教學(xué)效果。

2.1 課程體系設(shè)計

本課程直接與應(yīng)用接軌，在培養(yǎng)制造類專業(yè)應(yīng)用人才中占有重要地位。通過金屬切削機床知識的教學(xué)，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生具備機床基礎(chǔ)知識及應(yīng)用能力，使學(xué)生掌握金屬切削機床的機床運動、傳動系統(tǒng)、機床選用、機床調(diào)整、部件設(shè)計方法等知識。目前本課程教學(xué)主要是線上理論教學(xué)，就目前而言課程學(xué)時不足，教學(xué)形式單一缺乏實踐教學(xué)，達不到本課程教學(xué)的主要目的。在明確本課程的教學(xué)目的后，以下主要從課程內(nèi)容及課程計劃探索該課程體系的建設(shè)。

（1）重構(gòu)課程內(nèi)容。金屬加工類機床共分為12大類，而每一大類又根據(jù)機床的結(jié)構(gòu)及功能演變出其它類型，造成機床種類繁多。為了能將有限的課時有效利用，突出重點知識，在同類機床的講解上不能面面俱到，要做到深入簡出。如同類機床其功能一致，可根據(jù)常用機床或本校現(xiàn)有機床為案例，著重講解該類機床。本課程從機床的概述開始詳細介紹機床的基礎(chǔ)知識，掌握機床的種類及各類機床的工藝范圍。引入數(shù)控車床和齒輪加工機床作為主要內(nèi)容，詳細介紹機床組成、傳動系統(tǒng)、成形運動分析、零件加工工藝等相關(guān)理論知識。并且參考課堂零件加工教學(xué)案例，讓學(xué)生自主設(shè)計零件及加工工藝，在指導(dǎo)老師的協(xié)助下實踐操作機床加工零件，通過實踐教學(xué)不僅將理論與實踐相結(jié)合降低知識理解難度，同時很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及加深知識記憶。在上述兩種機床的機床上延伸出其它通用性機床、數(shù)控加工中心、特種加工機床及組合機床等，為進一步學(xué)習(xí)夾具設(shè)計、金屬切削原理及機床設(shè)計打下必要的基礎(chǔ)。圖1為數(shù)控車床傳動原理圖，圖2為車床常見加工工件表面。

圖1 數(shù)控車床傳動原理圖

圖2 車床常見加工工件表面

（2）課程計劃制定。因金屬切削機床課程內(nèi)容繁雜難，僅依靠線上課堂教學(xué)很難達到教學(xué)目的，為了提高教學(xué)效果增設(shè)實踐教學(xué)，對現(xiàn)有機床進行理論教授時，指導(dǎo)學(xué)生實操機床完成零件的加工，整個過程不僅實現(xiàn)了理論指導(dǎo)實踐，同時完成了實踐驗證理論，降低理論知識的理解難度，起到輔助課堂教學(xué)的目的。如何將工程實踐教學(xué)與課堂教學(xué)有機結(jié)合，是目前教學(xué)改革的主要任務(wù)。首先對于各類機床的基礎(chǔ)知識教學(xué)，可以通過視頻及圖文的形式講解，通過案例分析著重突出重難點知識，其次在分析機床成形運動、傳動系統(tǒng)等抽象知識時，可以借助實踐課程完成教學(xué)。實踐課程的教學(xué)要與課堂教學(xué)形成承上啟下的作用，在教學(xué)進度設(shè)計中明確實踐課程的安排，通過穿插形式融入課堂教學(xué)中去。具體課程內(nèi)容安排如表1 《金屬切削機床》課程內(nèi)容分配表所示。

表1 《金屬切削機床》課程內(nèi)容

2.2 教學(xué)方法改革

傳統(tǒng)教學(xué)過程中，主要是根據(jù)參考教材以及教學(xué)大綱進行開展教學(xué)進度，對于金屬切削機床課程每章主要內(nèi)容為一類機床的知識，各章節(jié)知識具有一定的分割性和獨立性使得知識點關(guān)聯(lián)性較差，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中沒有形成一定的學(xué)習(xí)體系。為了使知識點形成系列化整體化，在教學(xué)過程中將知識串聯(lián)起來，使知識點形成知識線然后以知識“樹”形式拓展相關(guān)知識。例如，在介紹機床的過程中，以一個多因素組成的零件加工為案例，分析零件加工工藝，講解對于每道工序選擇何類機床、刀具、夾具、機床運動等相關(guān)知識，以此類推詳細介紹相關(guān)知識點，借助三維設(shè)計軟件，通過仿真動畫來模擬機床的運動和零件的加工。同時，應(yīng)建立線上學(xué)習(xí)資源庫，將每章節(jié)知識點以文字、圖片和視頻的形式呈現(xiàn)給每位同學(xué)，讓學(xué)生在上課前有一定的認知。

2.3 課程考核評價方案設(shè)定

目前該課程考核成績由平時成績和期末考試成績組成，成績占比分別為3:7，平時成績主要包括作業(yè)、出勤、筆記，同時平時成績也存在權(quán)重比，出勤和作業(yè)作為主要部分，由于作業(yè)抄襲等原因，平時成績體現(xiàn)不出個體差異性。所以為了平衡平時成績的權(quán)重，將課堂參與納入平時成績，比如課堂認真聽課，課堂積極探討回答問題等。期末考試內(nèi)容主要有基礎(chǔ)知識和計算題組成，對于實踐性知識沒有辦法考核出學(xué)生的個人掌握程度。為了培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力，課程考核評定中增設(shè)實踐考核成績，所占權(quán)重比為20%，平時成績?yōu)?0%，線上學(xué)習(xí)進度為10%，期末考試成績?yōu)?0%。這樣很大程度上全面考核一個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力。

2.4 師資隊伍建設(shè)

金屬切削與機床課程實踐內(nèi)容主要涉及金屬零件工藝方案設(shè)計及加工，對于增設(shè)的實踐課程涉及各類機床的操作和零件的加工，目前現(xiàn)有專業(yè)課老師普遍缺少機床工程應(yīng)用能力，對課程實踐內(nèi)容定位不準(zhǔn)確，只是將課堂理論知識重復(fù)的講解一遍，而非根據(jù)理論知識應(yīng)用到實踐加工零件案例分析中，達不到實踐教學(xué)的目的。為了解決教師隊伍實踐經(jīng)驗不足的問題，現(xiàn)通過地方校企合作單位引進實踐導(dǎo)師。考慮企業(yè)實踐導(dǎo)師生產(chǎn)經(jīng)驗豐富，但是理論教學(xué)經(jīng)驗不足等因素，如果單純以導(dǎo)師制的形式引進企業(yè)技術(shù)生產(chǎn)人員也很難實現(xiàn)與課堂知識有效聯(lián)系。同時因企業(yè)生產(chǎn)會受生產(chǎn)產(chǎn)品種類的限制，制約了金屬切削機床設(shè)備的使用，造成機床種類較為單一，很難全面的介紹金屬切削機床的主要內(nèi)容。教學(xué)中避免不了企業(yè)生產(chǎn)與教學(xué)活動時間發(fā)生沖突，單純以導(dǎo)師制引進生產(chǎn)技術(shù)人員很難保證實現(xiàn)對學(xué)生實踐課程教學(xué)工作的穩(wěn)定開展。為了提高專業(yè)課程教學(xué)效果，不僅支持企業(yè)工程技術(shù)人員走進校園，同時鼓勵專業(yè)教師入駐企業(yè)單位，跳出地域限制給專業(yè)課老師尋找企業(yè)導(dǎo)師，在企業(yè)生產(chǎn)中學(xué)習(xí)工程技術(shù)，掌握當(dāng)今企業(yè)先進技術(shù)以彌補課本內(nèi)容的滯后性。通過培養(yǎng)在校年輕雙能型教師和企業(yè)導(dǎo)師引進制度，可以增強師資隊伍的工程實踐能力，為提高金屬切削與機床課程教學(xué)效果起到?jīng)Q定性作用。

3 結(jié)束語

綜上所述，為了提高金屬切削機床這門課程的教學(xué)效果，首先重構(gòu)課程內(nèi)容，通過教學(xué)改革實現(xiàn)實踐與理論教學(xué)相結(jié)合，建立線上學(xué)習(xí)資源庫，讓學(xué)生有充足的的學(xué)習(xí)資源，完善師資隊伍建設(shè)，引進企業(yè)導(dǎo)師和培養(yǎng)雙能型教師，在課堂教學(xué)中多引入前沿生產(chǎn)技術(shù)與企業(yè)實際生產(chǎn)接軌，避免學(xué)生產(chǎn)生學(xué)無可用的想法，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再者，提高課程學(xué)時和學(xué)分績點，優(yōu)化課程考核評價方案，讓學(xué)生認識這門課程的重要性。