丰富《机械制造工程学》课堂教学方法研究

田宪华 郝敬宾 程延海 刘家骅

摘 要：《机械制造工程学》课程的内容综合性与实践性较高，各种加工原理、加工设备、工艺方法等如果只用传统方法来讲解，不仅枯燥无味，而且难以讲述清楚。本论文研究多种教学方法在本课程的课堂教学中的应用策略，以激发学生兴趣，提高教学效果，同时设计考核办法，形成自我激励的教学系统。

关键词：机械制造工程 教学方法 评价制度

一、现状分析

《机械制造工程学》或《机械制造基础》是机械设计及制造专业的主干课程和必修课，是在《金属切削原理及刀具设计》、《金属切削机床》、《机床夹具》和《机械制造工艺学》等课程的内容精选和组合的基础上，形成的一门具有综合性、系统性、实践性、一定难度等特点的专业课程。教师面对诸多内容存在讲授知识取舍、教学方法选择的难题（如何有效的把知识讲授给学生）；而学生由于知识链不完整，对所学内容理解存在一定难度，从而学习积极性不高。如何完成教学目标并取得较好的教学效果，解决教与学“两方有难”的问题，是高校亟待解决的问题。

因此，很多高等学校，比如西安工业大学、太原理工大学等，从课程体系、课程设计、教学方法等方面对该课程进行了相应的改革，也取得了一定的成绩。此外，一些名牌高校，比如天津大学、山东大学、中南大学、哈尔滨工业大学等，通过教学改革与课程建设，使《机械制造工程学》以及相关的课程获得国家级精品课程称号。这不仅有利于提高该课程的教学质量，同时还进一步提高了学校的知名度。

结合以上的课程改革与建设成果，我们可以将《机械制造工程学》课程分为五个教学模块，分别为切削加工基本知识、机床和刀具、机床夹具、加工和装配工艺以及加工质量。其五部分的内容都与生产实践联系十分紧密，各种加工原理、加工设备、工艺方法等只靠传统方法来讲解，不仅枯燥无味，而且难以表达清楚。本论文研究将多种教学方法合理地应用到本课程的各个教学模块，提高教学效果，激发学生兴趣，并研究考核办法，以形成自我激励的教学系统。

二、多种教学方法的应用

（一）多媒体教学法

多媒体教学法是目前普遍使用的教学方法。其利用文字、图像、动画、视频等多种媒体向学生传递知识信息。应用以PPT为主的各种软件制作多媒体课件并应用到日常的教学中，有利于学生对知识的理解和记忆。在扩大信息知识量的同时，还能缩短讲课的时间，达到更好的教学效果。比如，在讲述车削、铣削、拉削等加工方法时，可以通过图片以及动图，形象生动的展示出其加工过程与原理；在讲授加工方法选择、加工顺序安排内容时，通过录像资料再现车间生产过程，以理解加工方法、加工顺序对加工品质的影响。

但多媒体课件的使用，存在着巨大的弊端，那就是教学过程很可能完全依赖课件，尤其是工程背景较少的教师，容易照本宣科，滋生惰性，使其有机会跳过仔细备课的重要环节，影响教学效果。因此，《机械制造工程学》教学课件的使用，一定牢牢把握适宜的“度”，切勿忽略备课以及与学生的互动环节。同时，任课老师应该精心设计适宜本專业学生使用的教学课件，并在使用中不断补充、改进，使课件在教学中发挥真正的辅助作用。

学院可以成立课程组，课程组老师集思广益，积累素材，并让善于利用这些软件的老师进行课件的制作，可以大大提高课件的水平和质量；同时要注意课件的多样性，不同的教师要按照自己的特长或者研究特点等扩展课件内容。此外，任课老师更要不断更新教学内容，防止因教学内容超过“保鲜期”而出现学生厌学现象的出现。

（二）网络教学法

本文中的网络教学法是比较狭隘的定义，特指利用网络技术，实现教学信息的收集、传输、处理、共享，来辅助课堂教学的一种教学模式。随着计算机与网络技术的发展，网络以及网络资源的应用已经越来越便捷，在教学中引入网络教学法，是切实可行的。

首先，要充分应用现有网络资源。作者所在学校以及其他部分高校，都积极进行了网络课程的构建，可以轻易找到电子课件、教案以及教学视频等资源，教师通过甄选，给学生推荐优秀的网络资源，供学生预习与学习使用。比如讲述加工原理中一些比较难懂的内容时，利用网络收集的三维动态原理图，可以激发他们学习兴趣，提高学习效果。

其次，要积极储备网络资源，并及时更新发布。教师在日常的学习备课过程中，注意教学资源的储备积累，比如一些机械类网站以及公众号中的优秀文章、动画、图片、视频等，可以通过个人主页、微信公众号或者师生联系群等进行发布，并及时更新。积极建立教学资源库，比如各种机床、刀具、量具、夹具示意图和实物照片，机床运动的动画与视频等，以增强学生的感性认识，提高他们的学习兴趣。同时，鼓励学生将自己看到的优秀资源也发布到上述系统中，让大家同时进行学习。对于作出贡献的学生，要注意记录，并相应的反映在平时成绩中。从教学效果来看，学生通过这些有趣的教学材料，能够对相关知识理解得更为透彻，能把书本知识和实践知识很好地联系在一起。

第三，利用网络进行考核。手机等电子设备的广泛使用极大丰富了学生们的课余生活，但是也分散了他们的精力。部分学生课堂玩手机的现象，屡禁不止，让好多老师头疼不已。我们在监管好课堂纪律的同时，不妨充分利用这一先进通讯工具辅助组织课堂教学。比如，作者应用麦客CRM制作签到或者考核表单，然后嵌入微信公众账号平台，使学生通过扫描二维码的方式，进行课前签到或者课间考核，这极大地节省了点名签到的时间，也提高了后期数据统计的效率，还能使教师及时了解学生的课堂知识掌握情况，做到有的放矢。实际上，在国外高校中，比如论文作者曾访学的堪萨斯州立大学（Kansas State University），已经广泛应用这一教学手段。常用的有iclicker以及Kahoot等，前者是一个课堂表决器或者叫即时答题工具，后者是一个实时答题网站，这两者都可以让任课教师及时掌握学生的听课以及知识掌握情况，并进行相应的调整，也提升了课程的乐趣。

（三）项目教学法

《机械制造工程学》课程实践性强，由于学生尚未有工程概念，结果造成学生对教学内容理解不足，不知道课程知识有什么用以及如何用，难以激起学生的学习热情和积极性。我们可以采用项目教学法，将所学知识转化为具体的项目，以项目为主线、教师为引导、学生为主体，使学生在实践中发现新知识，掌握新内容。

项目教学法的典型应用是在加工与装备工艺模块中。此时，如果只是单纯讲解工艺路线编制的基本内容和基本原则，学生没有直观的认识，很难理解深刻，在其后期课程设计或者毕业设计具体应用时，往往不能确定加工顺序和加工方法等。所以在讲授这部分内容时，可以采用项目教学法，以典型零件加工为例，如轴类零件、叶轮或者连杆等，引导学生从其功能出发，提出技术要求，确定加工工艺过程，同时学习应用到材料处理、工序基准选择、刀具选用、机床应用等各方面的知识。通过项目的完成，使学生深入理解工艺规程制定的过程，能够学以致用，大大地提高学生的学习质量。还可以应用类似的零件，建立新的项目，由学生自主完成。

在应用项目教学法时，建议按照自愿组合、先进与后进结合的方法，将学生进行分组，组织大家进行组内讨论，完成项目。按照项目完成情况，由教师给每个组打分。

（四）讨论式教学法

对课程的基本内容和核心知识可以采用课堂讨论的教学方法，要始终让学生参与到教学过程中，改变“一言堂”的教学模式，这样能很好地激发学生的学习积极性和主动性，使其更深刻的理解所学知识，并能养其独立思考能力与创新精神。例如，在教学中对刀具的讲解原则上只以车刀为例，对于成形表面加工刀具、螺纹加工刀具等常用表面的加工刀具讲得很少，而这些内容在工艺设计中又是非常重要的，会影响学生的理解程度以及之后的毕业设计水平，可以应用讨论式教学法，鼓励大家积极发言，就刀具常用角度、刀具加工方式等进行讨论。再如，在讲解CA6140型车床螺纹进给传动链时，先通过公制螺纹讲解，教会学生如何分析螺纹传动链，使他们掌握分析传动链的方法和步骤。然后对于模数制螺纹、英制螺纹等就可以采用讨论式教学法引导学生建立正确的传动链。

对于讨论结果，同样建议以小组为单位进行，组长进行主要阐述，而其他组员可以做出补充，任课教师要注意记录讨论情况并打分。

（五）实践式教学法

机械制造工程学是一门重视实践的课程，一定要重视学生的实践教学。实践教学法有助于学生更好更准确的掌握所学知识，从理论性快速有效地过度到实践性环节，有助于培养其应用现在的设计方法和手段提高自身的解决工程实际问题的能力。

首先，要充分利用本单位机械制造实验室的各种资源。比如在讲述刀具角度时，可以借用实验室的车刀、量角仪等，在课堂上让大家分组进行观察和测绘；在讲述机床的传动时，可以将部分课堂搬到实验室进行，结合透明的车床传动系统结构进行现场教学。

其次，要广泛的与学校周边的企业进行合作。由于学校资源有限，一些教学样品往往更新不及时，很难满足现代教学实践的要求。所以为了解决这个问题，就要充分的利用社会资源。学校可以联系学校周边的企业，安排学生去工厂里面进行教学实践，借助实物进行教学。结合所在工厂的生产产品，从具体零件的功能分析开始，进行有关加工方法选择、加工顺序安排、工序基准确定、切削用量和工时计算等能力训练。这能提高学生的学习兴趣，增强学习效果，提高学生的自主学习能力、实践能力，学到很多在课堂、学校里面学不到的东西。也建议学校定期让专业课教师到一些大型企业挂职锻炼，在指导学生实习的同时自己也接受了培训。

第三，要鼓励学生参加各种科技竞赛活动，并进行辅导。科技活动可以使学生将学习的内容应用到实践当中，加强其对知识的理解与掌握程度，同时还可以培养学生的团队意识和合作精神，提高学生的责任感。对于积极参加这类活动的学生，在平时成绩一项，要适当的进行加分。

（六）拓展式教学法

对教师来讲，教学内容不应局限于教材，应注重和实际生产、当今技术前沿、国际国内形势相结合，注重相关知识的拓展和补充。比如，在授课之前，可以以图片或者视频的形式，展示国内外机械制造领域先进的技术或者产品，包括高铁、航天器、超级计算机等等；在学习各类机床前，可向学生播放当今世界上最先进的机床加工视频，包括五轴数控机床、并联机床等；或者，结合目前“工业4.0”、“中国制造2025”等国际国内策略，向学生展示相关资料。该方法可拓展学生知识面，丰富学习内容，能够帮助学生了解机械制造技术的发展前沿和发展趋势，从而帮助学生了解专业，增强学生对本课程的学习兴趣，甚至增强国家荣誉感，建立起对机械制造行业的信心，这对其之后就业也会有积极的影响。

对学生来讲，可以根据教学内容，要求学生介绍一种机械制造领域先进的切削机床、加工方法或者产品，由学生自行搜集资料，书写小论文或者学习报告，这对于提高学生查阅专业文献的能力以及扩大学生该课程的知识面大有裨益。也可制作PPT进行展示，其他学生可对展示内容进行提问。学生展示结束后，应注意对每一名学生加以肯定和鼓励，对表现突出的学生可给予额外奖励。该方法能较好地激发学生学习的主动性和积极性，帮助学生树立自信心，锻炼学生表达和交流的能力。

结语

为达到良好的教学效果，既需要教师的教，还需要学生的学，为了完成这两方面的统一，本论文研究了多种教学方法在《机械制造工程学》课程教学中的应用策略，实现教师教的方法得当，学生学的积极。本论文的研究内容有利于激发学生的学习兴趣，改变枯燥无味的课堂现状，提高教学效果。增加学生的课堂参与度，使他们积极动脑动手，有利于提高其实践以及创新能力。此外，对于青年教师而言，教学知识和教学经验的储备需要一个循序渐进的过程，而及时掌握和应用多种教学方法，可以在较短的时间内提高自己的教学水平和教学效果。需要注意的是，这些教学方法有的是相互交叉的，應该重视多种方法的综合应用。

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