数控加工机械基础教学项目设计实践研究

徐炜

摘 要：本文通过对浙江省数控加工专业新课改教材《数控加工机械基础》教学项目的梳理，对部分项目的教学设计提出了具有可操作性的教学实践，对培养学生的学习能力和提高教师的教学能力提供参考。

关键词：新课程 教学项目 教学设计

2007年，浙江省教育行政部门启动中等职业学校课程改革，数控加工作为第一批实施新课改的专业，实施以“项目教学”为特征的新课程改革。2009年，作为本专业新课改核心课程之一的《数控加工机械基础》教材出版；2011年，在广泛听取中职学校意见和建议的基础上，课改小组对该教材作了较大修改，出版发行第二版。笔者作为教材（第二版）的执行主编，下面针对新教材谈几点教学实施建议。

一、教材编写特点及不足

1.设置教学项目

教材整合了金属材料与热处理、机械零件和传动、液压与气压传动等相关知识，以“教学项目”为主线，设置了“常用金属材料”“常见热处理”“机械传动装置及零部件”和“液压与气压传动装置”四个项目，每个项目设置了若干个课题，每个课题又分为若干个任务，每个任务以应用实例为先导，配置了生产、生活中常见的实例图片，并对知识进行了梳理，条理清晰、通俗易懂。

同时，考虑到学生拓宽就业面和继续学习的需求，第二版教材扩充了“轮系”的相关知识，新增了“平面四杆机构”课题作为选学内容。

2.设备与内容结合

区别于同类型教材，本教材较紧密地将数控专业设备与教学内容相结合。如在绪论中，有别于其他同类教材，将数控车床结构作为“认识机械”的设备；在学习“认识齿轮传动”任务时，以“数控机床分段无级调速装置”为例进行学习。

3.教材编写的不足

教材以教学项目为主线进行编写。但是，由于是第一次进行项目教学改革，教材没有充分体现操作性强的项目化教学特点，这就使得教师无从下手。

二、师生教学理念的转变

不少教师反映，教材内容太浅，大多是“是什么、怎么做”的学习，鲜有“为什么”的理论学习。笔者认为，本课程学习对象定位为初中起点中职数控加工专业三年制学生，学生以就业为基本目标，教学中应突出對学生技能和核心能力的培养。这个“最低目标”并不低，因此，在教与学的过程中，师生均应转变理念和方法。

1.提升教师教学能力

新教材的教学对教师的教学能力提出了较高要求。一是教师要领会项目教学的实质，即以学生学习为主，将一个相对独立的子项目（课题或更小的任务）交由学生自己处理；二是将知识点与技能和能力融合在一起进行教学设计；三是要精心组织课堂，驾驭能力要强；四是创新评价方式。

2.提高学生学习能力

提高学生学习能力是实施新课改的重要目的之一。项目教学要求在教师的指导下，学生自主学习，主动参与，从尝试入手，从练习开始，收集信息，设计学习方案，实施项目及评价学习，了解并把握整个过程及每一个环节。因此，在课程学习过程中，教师应教会学生学习方法，提高学生学习能力。

三、教学组织与实施实例

即使是本课程的课改新教材，从出版那一刻起，在一定程度上也是滞后于教学的实际，教师应在教学中贯彻新理念，以新教材为基础又不拘泥于教材。下面笔者通过在教学中的一些实例，对本教材的教学项目实施提供几点参考。

1.金属材料项目的教学

“金属材料教学项目”往往被认为是最枯燥的教学内容，不易开展项目教学。新的课程大纲将本项目定位于“在了解材料力学性能的基础上，掌握材料分类、牌号、性能及选用”。加之数控专业新生大多已在入学初进行过钳工实训，据此，教师可以设计一些教学任务结合教材进行教学设计。

任务一：学生参观、调查。

教师设计相关表格和问题，明确调查任务，学生分组由组长带领，组内同学分工带着任务进行调查。

（1）参观学校机械实训工厂，询问实训同学并收集加工原料、刀具、量具以及诸如螺母、轴承、键、齿轮及机床材料等碳钢、合金钢、铸铁的基础知识，观察钢和铸铁的切屑的不同之处等。

（2）业余时间收集学校、家庭生活设施等方面的金属材料、用途（也可以是非金属材料）。如各种水龙头、门窗、电线、炒菜锅、菜刀、快餐盘、自行车零件等制造材料。

任务二：应用能力锻炼为主的教学。

教师在讲授材料力学性能、材料牌号识读基本知识后，由学生识读同一类材料的其他牌号，举一反三。但教学重点是材料性能、牌号与用途的统一掌握。教师要提出问题让学生思考、讨论。如：自行车上的螺母与机床螺母材料如何选择，为什么？丝锥为什么容易断在孔里？车削加工45号碳钢和加工合金调质钢选用的刀具为什么不一样？教师要精选一些典型的材料应用题目让学生进行连线填空，强化材料选用知识。

任务三：学生探究，表达认识。

学生是课堂的主人，教师要把更多的时间留给学生。学生调查的第一手材料常常是零散的，对知识的理解能力也有差异，但每个、每组学生观点的磨合使得“真理”逐步显现。教师要善于引导更多的学生发表“高见”，不管说的是否正确、完整，都要表扬学生，满足学生自我实现的需要。通过一定时期的锻炼，有效提高学生的语言组织能力和表达能力。

2.认识主轴零部件项目的教学

中职学生大多是从形象思维走向抽象思维的。因此，在项目教学中采用“先入为主”的方式往往效果较好。以“认识滚动轴承”为例，谈谈教学项目设计。

任务一：“玩”轴承、看代号。

每个学习小组得到若干个不同类型、不同内外径的轴承，先让学生抢着“玩”，以兴趣为“诱饵”，满足其好奇心。“新鲜”一阵后，学生对轴承的结构有了直观的认识，再观察轴承外圈上的代号钢印，记录在教师设计的表格中。

任务二：信息处理能力的锻炼。

课堂是培养和锻炼学生核心能力的场所之一，自我学习和信息處理能力是其中两个方面。学生自我学习教材中关于轴承代号相关知识后，教师提供常用轴承类型、基本代号表等知识，要求每个学习小组根据轴承实物，查找轴承类型名称、内径尺寸，并展示学习成果。

任务三（可选）：轴承装卸。

有条件的学校，教师还可以提供学生对轴承进行装配、拆卸和润滑、密封的训练。也可以在学习轴的结构后，与平键装拆一并训练。

3.齿轮传动项目的教学

齿轮及轮系传动是教材重点教学项目之一。此项目的教学可以模拟简单的齿轮制作和轮系设计来进行，以培养学生的发散性思维。

任务一：先讲授，后测量。

和上述两个项目不同的是，本项目拟采用教师先讲授，再进行齿轮尺寸、啮合实践。教师先讲授标准直齿圆柱齿轮（下同）的主要尺寸、参数、尺寸计算公式和传动比概念，分组测量一些真实齿轮的一系列尺寸，计算齿轮模数并对照标准模数表，查找误差原因。这样，将测量技术也运用到了本课程的教学中，课程之间不再是“单打独斗”，确保知识点的融合。

任务二：先失败，后成功。

教师提供齿数、模数不相同的多个齿轮，学生将两个齿轮分别安装在两根轴上（将轴固定）对齿轮进行啮合传动实验（在这个过程中，学生还可大致学会装拆齿轮、平键的技术，对键的作用理解更加深刻）。当学生发现不是随便两个齿轮都可以装配在一起，也不是都能传动的时候，在失败感中激发发现、解决问题的热情。教师作为引导者，对于学生提出的问题加以辅导，帮助学生解决问题，得到啮合条件。

学生再根据任务一的结果，选择相同模数的齿轮再次进行啮合实验，得到成功的体验，最后计算传动比。

任务三：先设计，后实践。

在教学项目的最后，教师让学生设计一个简单的二级齿轮传动（有条件的学校还可采用变速滑移齿轮），计算轮系传动比，学生进行拆装减速箱试验。

4.连杆机构项目的教学

考虑到生产设备、生活中连杆机构的运用，新教材第二版新增了连杆机构教学项目。

任务：在小制作中学习。

对于中职学生，铰链四杆机构及其演化机构的学习要求并不高，主要是了解常见平面四杆机构的工作原理、工作过程及在生产、生活中的应用实例，可以采用学生自制教具的方式进行教学。

发动学生准备一些竹条（甚至可以用硬纸片裁成条状代替）和小螺栓螺母，在学习结合连杆机构判断条件的情况下，根据连杆长度要求，用竹条制成四杆机构。学生操作机构，遇到机构卡死情况，鼓励学生分析原因（尺寸原因、叠层原因或铰链原因等）并加以改进。

四、新教材项目教学的几个注意点

第一，教学项目是一个独立的项目，项目容量可大可小，可以设置大项目下的子项目。因此，教师在进行教学设计时应注意项目的完整性。

第二，项目教学不排斥教学环节，也不排斥传统讲授。一般而言，复习（或导入）、新知识传授、学生活动、学生展示、师生总结评价和作业布置等环节不可或缺。

第三，项目教学更注重学生学习能力的培养，学生活动的内容、要求是重点。教师在教学准备阶段需要付出更多的精力对项目和活动进行设计（包括设备、材料、教具等）。此外，教师除了教案、课件准备，还需要编制学生的学案。

五、后续思考

《数控加工机械基础》教材第二版尽管已经出版发行，但笔者认为新教材和教学实际还存在诸多问题。

首先，课改不够彻底，对项目内容没有实质性改变。作为全省乃至全国首批课改教材，编写时以项目教学理念编排内容，但编写中受到理念的局限，对“项目教学”的体现不够深入，仍保留了较多的知识传授体系，项目教学可操作性不强。

其次，需要教师及时转变理念，提高教学设计能力。项目教学的关键是教学设计，教师既要将教学所用到的材料、仪器设备进行合理选用，又要设计学生的活动，体现项目的教学要求，不仅工作量大，还对教师的教学设计能力、课堂组织能力等方面提出了更高的要求。

最后，需要加强对学生学习方法的指导。课改的落脚点是学生，加强对学生学习方法的指导，使他们获得受益终生的学习能力，这是课改的最终目标。

（作者单位：海宁市高级技工学校）