《金属切削原理与刀具》课程教学改革研究

周俊俊 赵俊岭 郭莹莹

摘要：随着民办应用型本科的飞速发展，金属切削原理与刀具作为机械专业应用性很强的核心课程，必须与时俱进，进行教学改革。文章根据机械加工行业对于加工型人才的需要特点，结合金属切削原理与刀具课程的自身特点，总结现有教学过程中存在的问题，主要包含课程讲授、实践、考核方式等方面，提出一些改革教学模式的方案，主要是在授课方式、授课模式，课程评价体系进行完善。针对提出的教学方案进行教学案例分析。

关键词：金属切削原理与刀具；应用型本科；教学改革

Abstract：With the rapid development of private application-oriented undergraduates， metal cutting principles and tools， as core courses with strong application in mechanical majors， must keep pace with the times and carry out teaching reform.According to the characteristics of the machinery industry for talent needs， combined with the characteristics of the course itself， the article summarizes the problems existing in the existing teaching process in terms of course teaching， practice， assessment methods， etc.， and puts forward some plans to reform the teaching mode， mainly in the teaching mode， teaching mode， and course evaluation system to improve.Conduct teaching case studies on the proposed teaching solutions.

Keywords：Metal cutting principle and tool；Applied undergraduate；Pedagogical reform

1 課程简介

《金属切削原理与刀具》是机械加工领域的基础知识之一，主要分成两个模块，分别是金属切削原理和刀具。其中金属切削原理涉及到金属材料的切削过程以及相应的机械原理和方法。刀具则是则是针对机械加工过程中所使用的各种刀具进行学习的模块。该课程是一门理论与实践联系比较紧密的课程，理论知识服务与实践应用。要求学生在掌握了一定的理论知识基础上，加以应用，更好的完成零件的切削加工。基于本课程的特点，在实际的教学过程中应将理论知识进行筛选，突出课程的重难点，选出实际应用较多的那一部分，将该块知识进行调整，应用到实际应用中，实现理论知识服务与实际应用的目的。

2 当前教学过程中存在的主要问题

实际教学过程中，《金属切削原理与刀具》课程教学情况：

2.1 知识传授不够实践性

传统的金属切削教学主要侧重于理论知识的讲解和书本上的例题，在这种教学过程过于注重理论知识的传授，忽视了学生对实际操作的培养，学生缺乏真实的实践环境和操作经验。学生只是在黑板上看到了切削原理的推导公式，只是被要求背诵切削原理的公式和概念，但缺乏实际操作经验，没有亲自实际操作和体会切削过程中的挑战和技巧。这使得学生难以将理论知识应用到实际切削过程中，影响了他们的实践能力的培养[1]。

2.2 缺乏实践训练机会

金属切削是一门实践性较强的学科，教学过程中要根据需要结合实际案例进行，让学生更直观地了解和掌握切削的过程和技术。然而，在目前的一些教学中实践环节的时间和机会较少，同时，缺乏引入实际案例，学生很难将理论知识与实践结合起来。实际教学案例的可能导致学生对切削原理的应用能力的有所欠缺。同时，由于教学过程中缺少实践环节。学生在课堂上只是被要求观摩一些演示操作，缺乏自主实践和操作能力的培养。这些问题容易导致学生眼高手低，对于问题的把握不够深刻，进入工程实践时动手能力较弱，需要花费大量的实践实践达到应有的工作能力要求。

2.3 设备更新滞后

现实中，金属切削设备的更新换代速度较快，但部分学校机床设备可能老化或者功能有限，教学中使用的设备往往是老旧的，无法满足当前工业发展的需求，同时，无法满足学生对切削原理应用的实际需求。存在的设备精度不高、切削能力不足等问题，限制了学生对切削原理的深入理解和实践能力的培养。学生在学校接触的设备与实际工作环境存在较大差异，导致学生在毕业后需要重新适应工作需要，部分学生可能无法适应新设备的工作需要，可能产生就业难的问题。

2.4 教学方式单一

《金属切削原理与刀具》课程所采用的普遍教学方式为：按照已有教学大纲中规定的教学计划要求，参考教材与教辅资料，对知识的讲解采用课堂授课的方式。部分切削过程教学的授课方式可以采用视频展示的教学方法，由于教学条件所限，基本采用的是示范性教学的方式进行授课，学生对于课堂的参与程度比较低。为了让学生能够达到理解书本知识的基础之上将知识应用到实际生产过程充分的认知本课程，应采用多样化的教学方式进行授课，同时要重视学生的实践能力培养和自主学习能力培养。

2.5 考核方式单一

《金属切削原理与刀具》课程考核通常采用的考核评价方式为平时成绩与期末成绩相结合，虽然平时成绩占有一定分值比例，但是所占比重值相对较低。同时，平时成绩中通常包含有考勤、作业、实验三部分成绩，而实验以金属切削刀具角度测量、CA6140机床传动部分认知等为主。由于实践时间往往较短，所以，对学生的考查方式仍然是通过期末考试的卷面成绩来评定学生对该课程的学习效果。该种评定方式显然是具有一定的局限性，学生对于知识运用的掌握情况很难被老师掌握和了解，因此，更新的课程考核方式更应该注重学生在掌握理论知识的基础之上对于实际实践知识的掌握情况，只有突出实践考核的考核方式才能促进学生对于该课程的理论了解，同时促进对于实践知识的掌握。

3 针对问题的教学改革

3.1 加强实践教学

金属切削原理与机床是一门理论与实践相结合的学科，通过对金属材料的理论研究，了解金属在切削过程中的行为和性质，指导切削加工的设计和操作。旨在培养学生将理论知识应用于实际切削加工中的能力，并提高他们的技术水平和职业素养。因此，通过实践，学生能够亲自操作机床，了解切削加工的过程和注意事项，培养实际操作的技能和创新思维[2]。

3.2 加强与企业合作

在进行金属切削原理与刀具的课程教学时，一定要采用理论联系实践的教学方式。传统的课堂讲授方式，以老师为教学核心，该种教学模式导致学生对知识的接受程度非常有限，部分授课教师对于知识的掌握仍然停留在理论知识层面上，对于实践经验的了解相对较少。因此通过加强校企合作这种方式，可以显著提升学生和授课教师的实践水平，做到教学相长。具体措施可从以下几个方面实施：（1）结合机械加工制造行业对于技术人才需求的特点和课程知识以及授课学生的特点，探索出一套符合现代课程特点的学生培养方案。（2）制定学生培养体系时，设置实践课程，提供给学生大量的机会去工厂实习参观，这样才能促进学生将理论知识与实际生产相结合。（3）在指定学生上课的教材时，可以结合合作的对口企业，让企业导师提供指导意见，同时编写或者指导所使用的实践课程指导书，将生产经验融入到理论知识中。（4）优化教师队伍，具体措施可以是采用“双向聘任、双向服务”的模式。（5）加强与企业之间的人才输送和实训指导，未毕业的学生對未来工作环境有一定的熟悉和了解，知道自身需要具备的知识体系，课程学习时更有针对性，从而实现所学知识与工作需求的无缝衔接。同时企业技术专家也可定期到高校开展讲座和教学，讲解行业的新动态，围绕生产案例进行剖析，使教学内容贴近生产实际，真正做到学与需求相结合[3]。

3.3丰富课程考核方式

目前《金属切削原理与刀具》课程普遍采用的考核方式为：以期末考试成绩为主，平时成绩为辅的考核方式，平时成绩所占总成绩的比例为20%-30%。按照最新培养方案要求学习与实践相结合的要求，优化课程考核方式就显得至关重要。参考实际的课堂教学情况与制定的人才培养方案，基于学生整体学习程度表现，针对课堂实时表现、实践过程比重、期末考试成绩这三方面的表现进行综合评价。同时在评价方式上可进行优化，更多的让学生参与到评价过程中，完善评价过程更，教学评价贯穿始终；由合作工厂导师对其课余实践表现给予评分。课堂学习表现、实践表现、期末考试成绩三者按照合理的比例组成课程的考核标准，从而在课程评价和考核方式上进行优化，真正做到合理的评价方式合理评价学生。

4 教学改革

4.1 教学分析

本次以《金属切削原理与刀具》课程中的滚齿加工为例，讲解了本次教改的内容。齿轮零件加工的重要部分——滚齿加工是《金属切削原理》教程中的重点内容。滚齿加工在现代齿轮加工方法中应用广泛，适用性强，具有加工效率高、产品质量好、适用性强以及工作可靠等优点。对学生后续学习和就业有较大影响的是对滚刀和滚齿加工方法的掌握。因此，以滚齿加工为例进行教学实施讲解。本教学内容根据最新机械行业最新人才培养方案对学生能力的要求，结合制造业类型企业对机械技能型人才的需求特点，按照滚齿机滚齿原理、滚齿刀具的形成、滚齿刀具的种类及应用等三个方面的内容，结合本企业的设备优势特点，分为三个部分。教学目标分为三个方面：掌握知识目标，能力养成目标，素养养成目标。其中掌握知识目标包括滚齿原理相关的知识内容，滚齿刀具形成方法，滚齿刀具的类型和应用内容；能力养成目标涉及滚齿原理，滚齿刀具的制造方法，滚齿刀具的种类及其应用领域等多个方面。素养养成目标涵盖基本的滚齿刀结构知识，有能力使用滚齿刀并正确选用；素养养成目标包括对安全规范的掌握，对团队协作精神的把握，对一丝不苟的工匠精神追求等[4]。

4.2 教学设计

针对学生的学习特点，本教学设计将以任务驱动为主要方法，以学情为切入点、为导向，设计教学环节。首先，同学们会根据这个来观看齿轮加工的录像，激发同学们对相关问题的答题动力，并对学习情况进行相应的设计。我们提出了以下几个思考问题，以激发学生的学习兴趣，加强学生对安全意识的重视，促进工匠精神的精益求精。为达到在机床主轴箱内加工齿轮的目的，我们将设置三个教学任务：第一层，要懂得滚齿加工的工作原理分析；第二层是研究滚齿刀的成形工艺；第三层，分类应用滚齿刀刀具。同时设置相应的教学情境，促使分析结果可以互相沟通，描述滚齿刀的形成原理，并对其应用目的进行追踪。

4.3教学实施

4.3.1 课前

教师通过学习通学习平台上传本节课程的学习资料。采用多种方式推送预习任务，布置任务清单，例如：QQ群、微信群等方式。学生可以通过多种方式进行相关的齿轮图片，齿轮进行滚齿加工的过程视频，滚刀的形成过程的动画视频进行观看，从而完成预习任务，例如：电脑、手机等方式。

4.3.2 课上

首先，学生通过移动设备，中的APP学习通软件通过签到的方式进行考勤，该软件能够准确记录学生出勤记录。然后，演示滚齿的加工过程，让学生对于滚齿加工有一定了解，接下来，通过PPT，板书等教学手段对知识进行讲解。学生通过学习通学习平台观看对应的加工视频，将讲解的理论知识应用于实际切削加工，对以后要从事的岗位及工作状态有一定的了解。最后，安排实验课，带领同学们走进实验室，亲身接触齿轮的滚齿加工，让学生对滚齿的加工原理、滚齿的加工运动及特点有更深入的了解。

4.3.3 课后

老师通过学习通后台查看学生学习资源观看记录，学生对于预习任务的完成情况通过后台数据可以精确掌握，通过观察数据发现学生问题，针对学生存在的问题进行解答。让学生填写本次课程的学习任务清单，对本节课的重点及难点内容进行梳理，强化自己所掌握的知识。然后，通过于同学和老师之间的交流，丰富自己的学习经验，增长自己的知识。

4.3.4 教学反馈

以个性化、信息化的学习方式，协助学生独立完成学习任务、拓宽学习时空范围。学生对照任务表对学习任务进行了分析交流，学生的自学能力、交流沟通能力和团队协作能力得到了明显提高。通过视频和动画的方式，将滚刀加工齿轮的过程更加生动立体地让学生们明白，从而对理论知识的理解更加深刻，滚刀的基本原理掌握的更好。让学生通过实验课的形式，在学习成本得到有效压缩的情况下，亲身感受加工过程、了解后期工作状态、缩短后期适应时间。课后通过学习通学习记录及作业完成情况更好的把握学生对于本节课知识的掌握情况，获得教学反馈信息。学生通过跟同学和老师的交流有效丰富了自己的知识[5]。

4.4 教学改革的成果及特色

本课程通过互动课程体验、动画演示、模拟加工、实例分析等方式，积极利用国家教学资源库平台，使学生在学习过程中达到与之相适应的教學内容，既愉悦心情，又轻松自如。通过多元的信息化教学方式，使学生的学习兴趣得到了很大的提高，使整个教学过程更加灵活生动，使学生在实际操作中能更深入地理解理论知识、更好地掌握知识的实际应用、更简便直观地进行实际加工、更易于操作。在教学资源库中占有重要地位的金属切削原理和刀具课程的改革是一个很大的突破。通过理论化、平面化、条块化地修改原有课程知识资源，并加以改造。利用网络平台，通过整理、更新、改进，达到比较完善的一体化教学体系。在实际教学中，立足于学生能力的培养，立足于学习任务，在日常教学中融入实际工作项目。这样做，才能做到“在学中做，在学中做”的“做中学”的教法。充分结合民办应用型本科的教学特点和学生的学习特点，体现应用型本科的职业发展特点，通过一体化模式，实现教、学、做一体化。

结语

本文结合《金属切削原理刀具》课程特点及当前教学过程中存在的问题，紧密结合本校学生特点，探索适合本校学生特点的人才培养方案。充分利用现有的教学资源，丰富考核方式，加强学生的实践操作能力培养，构建多层次、立体化的人才培养保障体系。提供可供参考的思路，培养应用型创新人才。《金属切削原理与机床》课程的现有课程教学资源库通过《滚齿加工刀具-滚刀》这一课程的学习任务说明了教学改革的重要性，实现了学生在课程教学资源库的平台上自主学习、教师辅助教学、学生与教师之间不分时间、不分地点、持续交流的模式。以“滚刀”为例，借助现有网络平台的突出优势，借助课程资源，运用信息化手段，形成了一种新的教改模式，结合典型案例，将学习库共享到网上。

参考文献：

[1]杨扬，张国忠，周勇，等.新工科背景下的线上线下“四部曲”混合教学模式探索——以金属切削原理及刀具课程为例[J].大学教育，2021（10）：62-64+76.

[2]唐庆菊，于凤云，张文生，等.新工科建设背景下《金属切削原理与刀具》课程教学改革探索与实践[J].教育现代化，2020，7（24）：16-18.

[3]王立铮.民办高校内涵发展下机械设计基础课程教学改革研究[J].时代汽车[2023-09-01].

[4]高妮萍.基于“金属切削原理与刀具”的教学改革与探究[J].现代制造技术与装备， 2019（11）：2.

作者简介：周俊俊（1993—  ），男，河南驻马店人，助教，硕士研究生，研究方向：金属切削加工。