《机械制造技术》教学方法探讨

郝兴安 杨键 尹涛

摘   要：机械制造技术是现代机械制造专业高级专门技术人才和管理人才必修的专业核心课程之一，具有很强的实践性，是强化学生创新精神和综合应用能力的重要途径，课程特点是知识结构复杂、抽象。为此，通过采取改进教学方法和更新教学内容等措施，提高课程教学效果。

关键词：机械制造技术  启发式教学  理实一体式教学  学生竞赛

中图分类号：G642                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）02（b）-0220-02

机械制造技术是现代机械制造专业高级专门技术人才和管理人才必修的专业核心课程之一，课程综合了金属切削原理与刀具设计、金属切削加工机床等方面的知识，具有很强的实践性，是强化学生创新精神和综合应用能力的重要途径。

通过本课程的学习，使学生掌握有关机械制造技术的基本理论、基础知识、基本技能和方法;拓宽机械制造技术知识空间，吸收先进制造技术知识;能够正确认识机械制造技术与社会、环境和可持续发展的关系;初步具有分析和解决机械制造实际问题的基本能力。

本课程知识包含金属切削原理与刀具、金属切削机床、以及机床夹具设计等内容，知识结构复杂、抽象。传统的课堂讲授教学模式，学生难以掌握课程的关键知识点，影响教学效果。为此，在机械制造技术基础课程教学中对教学方法进行了改革。

1  启发式教学方法

启发式教学，就是根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律，运用各种教学手段，采用启发诱导办法传授知识、培养能力，使学生积极主动地学习，以促进身心发展。

如分析CA6140车床的双向多片式摩擦离合器及制动器工作原理时，以往采用课堂教授法，教师针对挂图讲解，然后播放动画，学生在课堂上理解了，但记忆不深刻，不久就忘了。

改用启发式教学方法后，在讲原理前让学生先自学，然后提出问题如：（1）把该车床主轴正反转手柄放在中间位置（停），主轴总停不下来的原因;（2）主轴要转一段时间才能停下来的原因。由学生分组讨论研究，各组同学派出代表阐述本组分析结论，各组对不同意见进行辩论;最后，由教师根据摩擦离合器及制动器工作原理对同学提出的结论逐条分析，采用排除法找到最终的正确结论。通过这种方式，可以使分析正确的同学获得成就感，提高了学习兴趣;也可使答错的同学知道错误的原因;达到培养学生分析和解决问题能力的目的。

在应用启发式教学方法初期会面临师生互动过程中，学生不愿意主动发言的问题。为此，建立激励机制，提高学生主动发言在平时课堂讨论成绩所占比例的权重;对于发言同学的结论教师不立即进行点评，而是把结论记录下来，对每位发言同学都进行表扬;待所有论点及论据都表述完后，教师带领同学一起进行分析，得到正确答案。通过这种方式，可以促进学生课堂讨论的积极性，活跃课堂气氛。

对于工科大学生来讲，团队协作精神尤为重要，通过应用启发式教学方法也可以培养学生的协作精神。在课堂讨论时，各讨论小组同学共同讨论，相互协作进行问题分析;讨论成绩评定由小组内自评、小组间互评和教师评价三部分，充分调动每位同学的积极性，锻炼学生的团队合作能力。

2  启发式和理实一体教学模式融合

理实一体化教学法在整个教学环节中，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，通过设定教学任务和教学目标，让师生双方边教、边学、边做，充分调动和激发学生学习兴趣，提高教学质量。

例如在讲解CA6140型车床的主轴箱结构时，以往教师在课堂上应用挂图针对主轴箱结构特征进行分析时，教师讲的内容复杂，显得空洞，学生没兴趣。把这部理论课教学内容放到机床结构剖析实验课讲授，学生到实验室面对机床实体，有真实感。讲解主轴箱结构时，先采用任务法，让学生结合机床主轴箱结构图分析讨论CA6140型车床轴Ⅰ、轴Ⅱ受热后可以伸长的方向。然后，由教师结合机床现场讲解主轴箱结构特征，同时让同学观察轴Ⅰ、轴Ⅱ前后端支承轴承的实际安装情况，掌握如何在设备中通过调整轴承安装方式消除热变形方法。学生在分析过程中，可以提高识图能力，也复习了机械传动原理中轴承定位的知识，锻炼了学生解决复杂机械工程问题所需的专业知识。

3  与学生竞赛相结合

任务驱动教学法，将知识、方法、能力结合在一起，在做中学、做中教，有利于提高学生的学习兴趣和动手实践能力。

学习机械制造技术课程的学生，要参加大学生工程训练综合能力大赛，大赛要求学生设计制造参赛的“S”或“双8”形赛道無碳小车，小车的制造涉及到轴类、盘类、套类零件和齿轮的加工。以学生竞赛为任务导向，建立以学生为主体，教师为辅的教学模式。如：在讲解CA6140型车床的螺纹加工传动原理时，学生主动学习新知识的兴趣高，学生不但理解了螺纹传动原理，还可以根据运动平衡式计算螺纹加工所需机床主轴转速、进给箱的基本组、倍增组的传动比。同时，还由教师演示螺纹车刀的磨削和车削外螺纹的操纵方法。学生学会了分析机床运动、传动和调整的基本方法，能根据工艺要求合理选择和使用刀具，锻炼了学生解决复杂机械工程问题所需的技能，培养学生工程实践能力。

4  更新课程教学内容

机械制造技术课程教学内容需要跟踪新技术、新理念的更新和变化，不断充实和调整，一些传统的机械制造工艺和机床正被一些先进的工艺技术和数控机床所替代，需要把最新的先进制造技术融入到课堂教学中来，开阔学生的视野，使学生对先进制造技术和发展趋势有一定的了解。

4.1 機床的热性能

机床的零部件通常由钢或铸铁等金属制成，机床的热变形是影响加工精度的主要原因之一。机床的发展趋势是高速、高效和精密，减少和控制机床热变形是现代精密加工领域的一个重要课题。

机床的热性能教学内容包括：机床的温升及温度分布、机床热性能的测试方法、机床热变形的控制措施、机床热性能的建模和仿真、机床热误差的补偿技术等知识，学生可以了解先进的机床实验测试方法，能够理解机械设备的建模和仿真的应用，锻炼学生解决复杂机械工程问题所需的技能。

4.2 机床的主轴单元

主轴是机床的核心部件之一，传统机床主轴的驱动方式是电动机通过皮带、联轴器或齿轮变速传动机构，以不同的传动比驱动主轴。随着高速切削加工技术的发展，对机床主轴转速的要求越来越高，传统主轴驱动方式已不能满足高速切削加工机床的要求。

1980年代电主轴的出现 ，从根本上突破了主轴驱动在变速方式、调速范围和功率-速度特性方面的局限，越来越多地应用于机床上。教学内容包括：电主轴的内部结构、电主轴在机床上应用的发展趋势、主轴系统的能源供应、电主轴的轴承、电主轴冷却方式、主轴单元建模和仿真等知识。学生可以了解先进的电主轴结构特点及应用范围，理解机械设备的建模的方法。

4.3 机床的生态与环保

机床是制造业的基础，是制造机器的机器。除了制造机床的过程会对环境产生影响外，机床在加工其他产品的生产过程也会对生态产生影响。机床使用过程所产生的生态影响，将直接计入所加工的产品的生态表现当中。

在课程中增加机床全寿命周期对环境影响的分析，机床的能耗分布情况，提高机床的能源利用率方法如：能量回收、机床运动部件的轻量化设计，高效刀具，刀具路径优化，干切削和微量润滑技术，切屑处理技术等知识。

培养学生设备全寿命周期和面向环境的设计理念，在设计过程中就应考虑提高资源和能源利用效率，节能减排，保护生产者和使用者的健康，树立绿色化和可持续发展的观念。

5  结语

通过在“机械制造技术”课程教学过程中实施应用新的教学方法，可以触发学生学习积极性，由被动学习变为“我要学习”，提高了学生对课程知识点的理解和掌握，培养了学生协作精神能力，锻炼了学生应用专业知识分析工程问题和工程实践的能力;也为学习后续的课程打下了基础。

参考文献

[1] 张曙.机床产品创新与设计[M].南京：东南大学出版社，2014.

[2] 王宏立.“金属切削机床”课程教学改革探索[J].黑龙江教育，2016（8）：8-9.

[3] 张慧云.全启发式教学法在“金属切削机床与刀具”课程中的应用[J].成都工业学院学报，2016（9）：93-95.

[4] 孙建民.改善《金属切削机床》教学效果的七点思考[J].山东工业技术，2019（15）：227.

[5] 徐铭，王美美.金属切削机床教学探讨与实践[J].安阳工学院学报，2019（3）：116-118.