《机械制造工艺学》课堂教学方法的探讨

朱建江

（常熟理工学院 科技处，江苏 常熟 215500）

机械制造工艺学是高等院校机械制造专业方向开设的主干课程，在该专业课程体系中占有重要的地位[1]。该课程综合性强，其课程内容涉及面广，与机械制图、金属工艺学、金属切削原理与刀具、金属切削机床、公差与互换性测量等课程均有关联。另外，该课程理论性强，部分内容如基准、定位、加工误差产生原因等比较抽象，学生难以理解。同时，该课程实践性很强，许多教学内容均来自于生产实践，而多数学生没有生产实践经验，对授课内容缺乏直观印象，授课教师较难实现与学生互动。在高等教育大众化的背景下，教学资源、经费更为紧张，直观的现场实践教学大多因条件所限较难开展。因此，抓好课堂教学和课程设计两个环节，深入分析课堂教学中存在的问题，对教学方法和教学手段进行有针对性的探讨，提出改进方法，对实现教学目标，提高教学效果，进而对我校应用型本科人才的培养具有重要意义。

一、课堂教学中存在的问题

机械制造工艺学的主要内容包括：机械零件加工工艺、加工误差和表面质量、产品装配工艺和机床夹具设计。其内容综合性、理论性、实践性强，这些特点决定了该课程在课堂教学中将面临如下问题：

（一）内容综合性强，涉及先修课程较多，学生较难综合运用

机械制造工艺学的学习是建立在机械制图、金属工艺学、金属切削原理与刀具、金属切削机床、公差与互换性测量等课程知识综合运用的基础上的。在课堂教学过程中，随时会用到这些先修课程的知识。学生只有在掌握这些相关知识的基础上，才能理解机械制造工艺学的教学内容。而许多学生对这些先修课程要么时间长忘掉了，要么学的不够好，要么难以将这些分散知识融会贯通。个别学生甚至分不清铸铁、45钢的切削工艺性，不记得退火、调质等热处理工艺，甚至分不清常见机床和刀具。这就造成了“累积误差”，集中反映到机械制造工艺学的课堂教学中，导致“台上教师卖力讲，台下学生很茫然”。

（二）内容理论性强，较为抽象，学生难以理解

机械制造工艺学这门课程主要围绕着零件加工工艺和产品装配工艺展开的。在学习编制机械零件加工工艺规程的过程中，需要学生熟悉零件材料切削特性、熟悉毛坯、能够进行零件设计的结构工艺性分析、建立并掌握基准、定位的概念、熟悉热处理工艺及其适用场景、能够综合运用工序顺序的合理安排、加工方法的合理选择、加工阶段的划分、工序余量选择及工艺尺寸链计算等基本技能。只有在对这些知识综合理解并掌握的基础上才能编制出较为可行的工艺规程。在教学实践过程中发现，金工实习是学生们在学习该课程前唯一的实践环节，而实习时学生们还没有建立起加工工艺的概念，同时时间又较为久远，因此头脑中难以建立完整的加工场景。这就导致学生对授课内容难以建立直观印象，感到非常抽象，难以理解，诸多工艺问题也就无法进行正确的分析。

（三）内容实践性强，传统课堂教学难以再现实际加工现场环境，学生难以掌握

机械制造工艺学的许多内容来源于生产实践，与生产实践密切相关。例如，在编制零件加工工艺之前，首先要熟悉的就是工厂的各种设备、工装夹具、刀具、零件的毛坯材料、生产批量以及工人的技术等级。机械零件加工工艺的编制需要在满足加工质量的前提下，结合生产批量、本厂的实际情况，综合考虑工艺成本和生产效率。这样才能编制出合理、且适应厂情的工艺规程。因此，没有丰富的工厂实践经验，授课教师是无法将课程讲好的。学生没有较为深刻的现场加工场景印象，听起课来也是非常困难的，导致许多东西是无法真正掌握的，难以实现课堂互动。传统课堂教学基本上是以老师讲学生听为主，单靠教材上的一些图片或者教师在黑板上画的图是难以再现实际加工现场环境的，导致理论教学与实践环节相脱节。尽管在学校实训中心或工厂安排零件加工现场观摩有一定的效果，但随着高等教育大众化后教学资源的日益紧张，这种现场观摩实际上是难以真正落到实处的。

基于上述问题，机械制造工艺学既是一门授课教师难讲的课程，又是学生难学的一门课程。传统教学方法、教学模式培养出来的学生虽然可以应付考试，但实际应用能力较差，这与我校应用型本科人才培养的目标是相悖的。研究课堂教学方法，探讨教学模式改革，有针对性的解决教学中存在的问题，对于提高教学质量，培养学生实际应用能力是至关重要的[2]。

二、课堂教学方法的探讨

基于机械制造工艺学课程的特点，在对上述问题分析的基础上，并结合我校实际教学条件，提出针对不同课程内容，采取视频教学、引导式、案例式教学相结合的教学方法，以便再现加工现场情境，加强理论教学与实践教学的结合。

（一）视频教学，再现加工现场情境

目前，在机械制造工艺学的课堂教学上，主要以PPT课件结合教师板书的形式授课。这种方式所展现的内容主要以静态的文字和图形为主，无法再现加工现场情景。对于缺乏实践经验的学生而言较难理解。例如讲解零件材料的切削工艺性以及热处理工艺合理插入机加工工艺过程中时，低碳钢、45钢、淬火后的45钢以及高碳钢的切削加工难易程度、表面质量靠观看图片是不够直观的。而采用视频教学方法，通过让学生观看不同材料在车床上加工的现场视频，学生就比较容易感受不同材料的切削工艺性。他们会发现45钢加工工艺性较好，高碳钢太硬，低碳钢材料软，韧性大；淬火钢硬度高采用普通切削刀具根本无法加工。针对这种现象，将高碳钢、淬火钢退火后再进行试切，则比退火前容易加工。通过这种视频教学，可以将静态图片难以展现、教师难以表达的教学内容直观具体的表达出来，学生比较容易理解，也易于与学生互动。

（二）精选教学案例，灵活运用引导式教学

在机械制造工艺学教学实践中发现，传统课堂教学以教师讲解，学生被动地听讲、记笔记为主。学生学习以通过考试为主要目的，少数学生学习，多数学生陪坐，学习的自主性很差。这样就容易造成学生对教师的依赖性，形成思维惰性，缺乏独立思考、独立解决问题的能力。在学习资料方面，学生主要以教材为主，很少主动到网络上去查找教学内容相关的实际生产视频资料或图文资料。同时由于教学经费紧张，安排学生到厂里参观实际生产的机会较少，更加使得学生对实际生产缺乏感性认识。当讲解定位基准、定位分析等较抽象、难理解的内容时，会导致教师在讲台上讲的很起劲，学生在下面听得很茫然。因此，精选教学案例，采取典型案例教学方法[3]，灵活运用引导式教学，引导学生主动思考，充分调动学生学习的自主性，把学习的主动权交给学生。这对学生真正理解知识，提高其分析问题、解决问题的应用能力是很有帮助的。例如在讲解定位基准、定位分析时，从教学案例的选择上，采取先易后难的方式，先讲解铣台阶面再讲解铣键槽的例子。在课前先布置学生上网查找铣台阶面、铣键槽的加工视频。课堂上讲解铣台阶面工序图时，先让学生观察哪个面是加工表面，再让学生观察与该表面相关的加工尺寸、形位公差、粗糙度、技术要求有哪些，最后回顾定位基准概念、六点定位原理向学生提问为满足这些加工要求针对具体的一个尺寸需要限定几个自由度，以工件上的哪些表面做定位基准，满足所有相关尺寸、形位公差需要限定哪几个自由度，以哪些表面做定位基准。根据学生回答问题的情况总结定位分析的方法，同时进一步阐述欠定位、过定位、定位基准的概念。铣台阶面例子讲解完后，在讲解铣键槽例子时，让学生分组讨论，然后由各小组学生代表上到讲台上来进行讲解，其他学生提问，教师在旁提示，最后总结。这样不仅活跃了课堂气氛，更重要的是充分调动了学生全员参与、主动学习的积极性，在学会知识的同时，有效地培养了学生独立分析问题、解决问题的能力，也锻炼了学生的表达能力。

（三）课程设计内容前置，加强理论教学与实践教学的顺畅衔接

机械制造工艺学的教学常常分为课堂理论教学和课程设计两大部分。课程设计一般安排在课堂理论教学结束后进行。课程设计内容多为编制某个典型零件的工艺规程，完成该零件某道工序加工表面的机床夹具设计。一般而言，学生在做课程设计时，对零件加工工艺编制和机床夹具设计知识已经有所忘记，甚至当时根本就没学懂，或者因已临近期末忙于应付其它课程的考试，这就造成课程设计质量不高，部分学生草草应付了事。课程设计作为一个重要的实践教学环节，因上述原因没能起到应有的作用，这不能不说是个遗憾。为此，将课程设计涉及的具体零件的加工工艺、机床夹具设计等内容以项目分组形式提前布置给学生，引导、督促学生提前收集资料，提前考虑方案，并在阶段复习课上进行分组讨论、教师点评，可以有效地将分散的知识综合起来，促进学生将所学知识融会贯通，实现理论教学与实践教学的顺畅衔接，在提高学生自学能力的同时也提高了学习积极性，有效地培养了学生解决实际问题的应用能力。

三、结束语

合适的教学方法对于提高教学质量是至关重要的。针对传统课堂教学难以再现实际加工现场环境，学生难以理解等问题，本文主张在该课程课堂教学上加强视频教学，再现加工现场实际情景；精选教学案例，灵活运用引导式教学方法，提高学生学习的积极性；加强理论教学与实践教学的衔接，促进学生更好地理解所学内容，更好地培养学生的工程应用能力。

[1]王新荣.高校工科专业《机械制造工艺学》课程的教学改革与实践[J].中国高教研究，2003，（12）：87-88.

[2]陈婷.应用型高校实践教学质量保障的问题与对策[J].高教探索，2008，（3）：72-74.

[3]佟永祥，江树勇，吴滨，等.机械制造基础课程案例教学法的应用[J].高教论坛，2010，（7）：70-71.