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[摘要]分析了当前机械制造技术基础课程教学中普遍存在的问题,并结合教学实践,以知识点为主线,以典型零件为载体,将案例教学法应用到教学中,通过案例分解,将案例与知识点进行有机结合,引导学生主动学习,培养其工程意识。
[关键词]机械制造技术基础 案例教学法 知识点
引言
“机械制造技术基础” 是全国高等教育专业目录合并以来,新培养计划中明确规定的工科机械类各专业学生都必需学习的主干技术基础课程[1]。本课程的内容是将原“机械制造工艺及设备专业”所开设的《金属切削原理》,《金属切削刀具》、《机床概论》、《机床设计》、《机械制造工艺学》等专业课程中的最基础的内容抽出来,进行有机的整合与重组,使它成为一门研究机械制造原理和方法的新课程。因此,该课程内容丰富,综合性、灵活性很强,同时又具有很强的实践性特点。因此如何在新形式下进行教学改革,进一步提高教学质量是我们一直以来研究的课题。总结几年来的教学与实践经验,我们认为必须克服灌输式教学、被动式学习的模式,教师要引发学生去学、去想、去做,方能感受和理解知识。教师在教会学生知识的同时,还要教会如何学习知识,让学生具备自己拓宽知识的能力。为此,根据案例教学法的特点,我们把它大胆地应用于该课程教学中,取得了一定的效果。
一、本课程教学中存在的问题
(一)教学内容多而学时少
“机械制造技术基础”是按照宽口径机械工程类培养模式,在原机械制造专业开设的5门专业课程基础上,按照重基础、少学时、宽面向、知识新的原则,对其基本内容进行有机的整合与重组,使其成为一门研究机械制造原理和方法的新课程,主要目的是为宽口径新专业的学生奠定在现代机械制造技术方面基本的知识基础。因此,该课程内容丰富,具有很强的基础性、综合性和灵活性。但是课程课时锐减。《机械制造技术基础》课程现为54学时,而原5门专业课总学时为250学时。在有限的课时内,教师不可能向学生教授的面面俱到,学生也不可能一一接受。
(二)学生听得多而实践少
“机械制造技术基础”课程内容与生产实践紧密相连,学生不仅要掌握基本的理论基础,还要有较丰富的实践知识,如对机床和刀具的认识、机床操作、零部件加工与装配过程[2]。因此,教学内容的实践性很强。而学生实践经验少。在以往教学中,我们大多采用代理式的教学方法,教师负责的是“传”、“授”、“解”,单项信息传递,灌输知识;而学生是处在“接”、“受”、“听”的位置上,是被动的接受者。因此,难以保证在较少学时内既完成教学大纲的教学要求,又能培养学生的工程意识、理论联系实际的应用能力和创新能力。
(三)教学资源少而学生多
受硬件资源、实验室人员编制限制,使得如此多的学生参加实践教学环节矛盾日益突出。因此,多数实验限于对课堂理论验证的程度上,学生仅仅是看老师示范,听老师讲,结论等着老师下,因此很难培养学生动手实践能力和分析能力。同样,如此众多的学生到工厂实习,实习单位很难一下子接收,加之市场经济的影响,生产实习受到企业生产任务以及实习经费等限制,原本是一次获得一定现场工作经验的生产实习,实际上变成了走马观花式的参观,或者是学校教学内容的一种重复。结果是“劳命伤财”。学生呢也得不到锻炼和提高。
二、本课程案例化教学思路
(一)案例化教学的基本思想
案例教学最早是在工商管理领域提出并采用,而后被引入到医学领域,用来教授从业人员业务实践中的重要思想、技能及内在原理。随着案例教学的内容、方法和经验的日趋丰富和完善,案例教学在世界范围内产生了巨大的影响。现在,案例教学逐渐地被运用到教育中来[3]。在教育领域中,案例教学指的是教育者根据一定的教育目的,以案例为基本教学材料,将学习者引入教育实践的情境中,通过师生之间、生生之间的多向互动、平等对话和积极研讨等形式,提高学习者面对复杂教育情境的决策能力和行动能力的一系列教学方式的总和。其中,案例就是一个实际情境的描述,包括有一个或多个疑难问题,同时也可能包含有解决这些问题的方法。案例教学不仅仅强调教师的“教”(引导),更强调学生的“学”(研讨),要求教师和学生的角色都要有相当大程度的转变。把案例教学法引入计算机基础课程教学中,是近年来教学工作者们在教学改革过程中的一种新尝试。
(二)以学生发展为本的课程培养目标
“以学生发展为本”既是教育教学工作的根本出发点,也是教育教学工作的归宿。首先,教学要以学生的发展(包括知识、能力、个性、创造性等)为出发点来确定教什么和怎样教,教学要适应学生发展的需要,而不是使学生的发展适应教学:其次,在教学过程中要充分尊重和发挥学生的主体地位与作用,使学生积极主动地参与教学,得到生动活泼、创造性的锻炼;最后,要把学生的发展情况作为衡量教学成败的主要标准,以此来衡量教学的效率和质量[4]。
(1)知识目标:通过本课程的学习,使学生具有对机械加工方法及机床、刀具、夹具等方面的基础知识;具有机械加工过程中与工件安装、工序设计相关的基本知识。
(2)能力目标:通过本课程的学习,结合基础课程内容,使学生能够针对典型零件,分析其在设备中的作用、结构特点与工艺性,从而正确选择合适的加工方法以及工艺装备,进行工艺规程设计,能够进行工艺方案改进,并对关键工序进行工装设计或改进。
(3)素质拓展目标:通过本课程的学习,使学生具有较扎实的专业技术基础理论知识和专业知识;培养学生提出问题、分析问题兵解决问题的能力和良好的工程职业素养。
(三)以知识点为主线的案例化教学方案
机械制造的理论来源于生产实践并最终服务于生产实践。因此,课堂讲授要本着理论联系实际,以用为主的指导思想,对一些纯理论推导的内容应尽量少讲或不讲,与生产现场联系密切的内容用生产实例贯穿起来讲,这样会收到事半功倍的效果。
本课程案例化教学的基本思路是,以知识点讲解为主线,以典型零件加工为载体,进行基础知识的讲解。教师按照图1左所示分解案例展开教学,结合图1右所示知识点进行讲解,融入教学重点和难点展开教学。每一次上课时,首先向学生展示本案例,提出问题并引导学生进行积极思考,然后进行本次课知识点的讲解与学习,以逐步增强学生对案例中存在的理论或者技术基础知识点有一个清晰地感性认识;最后,再结合案例进行其科学性和可操作性评价,从而启发学生提出自己解决问题的方法。
三、教学案例举例
(一)典型零件
提供的零件是某扇形导向座零件,如图2所示。本次课堂教学的知识点:如何确定工件定位方法。
(二)实施计划
按照案例化教学的流程组织教学,教师展示该零件并提出问题,学生明确问题后互相讨论一会儿,然后引出本课堂的主要内容。具体计划为:
1.展示扇形导向座零件图
通过课件演示其在机器中的作用,进而展示其零件图,尤其突出结构特点和设计要求5分钟。
2.提出问题
若加工圆周上的三个孔ф8,如何设计定位方案?
3.学生明确问题后互相讨论5分钟
板书:讨论后的方案
4.以教师为主的启发式讲解:定位基准的选择
(1)根据加工特征,找出零件上最容易想到的定位基准有哪些?
当前工序:加工圆周上的三个孔ф8。最容易想到的定位基准有:扇形导向座的主孔ф22,与主孔ф22中心线垂直的左、右两个端平面;三个孔ф8所在的外圆周面;外圆周面ф44;扇形面的两个斜侧面。
(2)根据三个孔的设计要求,结合零件的结构特点,分析(1)中各定位基准的合理性
知识点:此处重点强调基准重合原则的概念。
a.以主孔ф22为定位基准,可以较地保证加工出来的三个孔ф8的中心线过主孔ф22的中心线;
b.以与主孔ф22中心线垂直的右端平面B,或者与之相对应的左端平面为基准,可以保证三个孔的中心线与之平行;根据图示要求,优先选择右端平面B,以保证位置尺寸22;同时右端平面B比左端平面要大,定位较可靠;
c.以外圆周面ф44为基准,看上去也可以保证图纸上的位置要求200,但是该特征为毛坯面。若先安排加工,则降低了生产效率,没有必要。
5、师生互动:定位方法讨论
思考题:根据三个孔的设计要求,工件应该被约束几个自由度?
知识点:完全定位、不完全定位、欠定位、过定位等概念;
可能的定位方式:
组合定位方式一:主孔ф22+右端平面B分别限制工件的4个自由度和1个自由度;
组合定位方式二:右端平面B+主孔ф22+分别限制工件的3个自由度和2个自由度;
思考:有否其他方案?哪种方案最合理?
6、知识点总结
四、结束语
机械制造技术基础课程的教学目的是使学生掌握和了解机械加工方面的基础理论、基本知识和基本技能,为学生从事相关领域工作夯实基础,开展案例教学法,灵活运用设计好的教学方案,引导学生参与教学过程,激发了学生专业学习的热情,引导学生主动学习,合作学习和探究性学习等学习模式,发挥了任课教师的指导作用。这种教学方法不仅能够最大限度地保持学生学习的信心与兴趣,还可提高学生学会学习的能力,培养其工程意识,拉近学业与就业的距离。
[参考文献]
[1]尹明富,孙会来.机械制造技术基础课程教学改革研究.科技创新导报,2009(11),132
[2]杨俊茹,张悦刊.《机械制造技术基础》课程理论教学与实践教学的结合探索.高教论坛,2010(4):86～88
[3]朱涛,马恒.专业技术课程案例教学方法研究.高等教育研究学报,2010(3):91～93
[4]赵丽,张东.环境影响评价精品课程建设的实践与探索.中国现代教育装备,2010(7):105～106
(作者单位:东华大学机械工程学院)
[关键词]机械制造技术基础 案例教学法 知识点
引言
“机械制造技术基础” 是全国高等教育专业目录合并以来,新培养计划中明确规定的工科机械类各专业学生都必需学习的主干技术基础课程[1]。本课程的内容是将原“机械制造工艺及设备专业”所开设的《金属切削原理》,《金属切削刀具》、《机床概论》、《机床设计》、《机械制造工艺学》等专业课程中的最基础的内容抽出来,进行有机的整合与重组,使它成为一门研究机械制造原理和方法的新课程。因此,该课程内容丰富,综合性、灵活性很强,同时又具有很强的实践性特点。因此如何在新形式下进行教学改革,进一步提高教学质量是我们一直以来研究的课题。总结几年来的教学与实践经验,我们认为必须克服灌输式教学、被动式学习的模式,教师要引发学生去学、去想、去做,方能感受和理解知识。教师在教会学生知识的同时,还要教会如何学习知识,让学生具备自己拓宽知识的能力。为此,根据案例教学法的特点,我们把它大胆地应用于该课程教学中,取得了一定的效果。
一、本课程教学中存在的问题
(一)教学内容多而学时少
“机械制造技术基础”是按照宽口径机械工程类培养模式,在原机械制造专业开设的5门专业课程基础上,按照重基础、少学时、宽面向、知识新的原则,对其基本内容进行有机的整合与重组,使其成为一门研究机械制造原理和方法的新课程,主要目的是为宽口径新专业的学生奠定在现代机械制造技术方面基本的知识基础。因此,该课程内容丰富,具有很强的基础性、综合性和灵活性。但是课程课时锐减。《机械制造技术基础》课程现为54学时,而原5门专业课总学时为250学时。在有限的课时内,教师不可能向学生教授的面面俱到,学生也不可能一一接受。
(二)学生听得多而实践少
“机械制造技术基础”课程内容与生产实践紧密相连,学生不仅要掌握基本的理论基础,还要有较丰富的实践知识,如对机床和刀具的认识、机床操作、零部件加工与装配过程[2]。因此,教学内容的实践性很强。而学生实践经验少。在以往教学中,我们大多采用代理式的教学方法,教师负责的是“传”、“授”、“解”,单项信息传递,灌输知识;而学生是处在“接”、“受”、“听”的位置上,是被动的接受者。因此,难以保证在较少学时内既完成教学大纲的教学要求,又能培养学生的工程意识、理论联系实际的应用能力和创新能力。
(三)教学资源少而学生多
受硬件资源、实验室人员编制限制,使得如此多的学生参加实践教学环节矛盾日益突出。因此,多数实验限于对课堂理论验证的程度上,学生仅仅是看老师示范,听老师讲,结论等着老师下,因此很难培养学生动手实践能力和分析能力。同样,如此众多的学生到工厂实习,实习单位很难一下子接收,加之市场经济的影响,生产实习受到企业生产任务以及实习经费等限制,原本是一次获得一定现场工作经验的生产实习,实际上变成了走马观花式的参观,或者是学校教学内容的一种重复。结果是“劳命伤财”。学生呢也得不到锻炼和提高。
二、本课程案例化教学思路
(一)案例化教学的基本思想
案例教学最早是在工商管理领域提出并采用,而后被引入到医学领域,用来教授从业人员业务实践中的重要思想、技能及内在原理。随着案例教学的内容、方法和经验的日趋丰富和完善,案例教学在世界范围内产生了巨大的影响。现在,案例教学逐渐地被运用到教育中来[3]。在教育领域中,案例教学指的是教育者根据一定的教育目的,以案例为基本教学材料,将学习者引入教育实践的情境中,通过师生之间、生生之间的多向互动、平等对话和积极研讨等形式,提高学习者面对复杂教育情境的决策能力和行动能力的一系列教学方式的总和。其中,案例就是一个实际情境的描述,包括有一个或多个疑难问题,同时也可能包含有解决这些问题的方法。案例教学不仅仅强调教师的“教”(引导),更强调学生的“学”(研讨),要求教师和学生的角色都要有相当大程度的转变。把案例教学法引入计算机基础课程教学中,是近年来教学工作者们在教学改革过程中的一种新尝试。
(二)以学生发展为本的课程培养目标
“以学生发展为本”既是教育教学工作的根本出发点,也是教育教学工作的归宿。首先,教学要以学生的发展(包括知识、能力、个性、创造性等)为出发点来确定教什么和怎样教,教学要适应学生发展的需要,而不是使学生的发展适应教学:其次,在教学过程中要充分尊重和发挥学生的主体地位与作用,使学生积极主动地参与教学,得到生动活泼、创造性的锻炼;最后,要把学生的发展情况作为衡量教学成败的主要标准,以此来衡量教学的效率和质量[4]。
(1)知识目标:通过本课程的学习,使学生具有对机械加工方法及机床、刀具、夹具等方面的基础知识;具有机械加工过程中与工件安装、工序设计相关的基本知识。
(2)能力目标:通过本课程的学习,结合基础课程内容,使学生能够针对典型零件,分析其在设备中的作用、结构特点与工艺性,从而正确选择合适的加工方法以及工艺装备,进行工艺规程设计,能够进行工艺方案改进,并对关键工序进行工装设计或改进。
(3)素质拓展目标:通过本课程的学习,使学生具有较扎实的专业技术基础理论知识和专业知识;培养学生提出问题、分析问题兵解决问题的能力和良好的工程职业素养。
(三)以知识点为主线的案例化教学方案
机械制造的理论来源于生产实践并最终服务于生产实践。因此,课堂讲授要本着理论联系实际,以用为主的指导思想,对一些纯理论推导的内容应尽量少讲或不讲,与生产现场联系密切的内容用生产实例贯穿起来讲,这样会收到事半功倍的效果。
本课程案例化教学的基本思路是,以知识点讲解为主线,以典型零件加工为载体,进行基础知识的讲解。教师按照图1左所示分解案例展开教学,结合图1右所示知识点进行讲解,融入教学重点和难点展开教学。每一次上课时,首先向学生展示本案例,提出问题并引导学生进行积极思考,然后进行本次课知识点的讲解与学习,以逐步增强学生对案例中存在的理论或者技术基础知识点有一个清晰地感性认识;最后,再结合案例进行其科学性和可操作性评价,从而启发学生提出自己解决问题的方法。
三、教学案例举例
(一)典型零件
提供的零件是某扇形导向座零件,如图2所示。本次课堂教学的知识点:如何确定工件定位方法。
(二)实施计划
按照案例化教学的流程组织教学,教师展示该零件并提出问题,学生明确问题后互相讨论一会儿,然后引出本课堂的主要内容。具体计划为:
1.展示扇形导向座零件图
通过课件演示其在机器中的作用,进而展示其零件图,尤其突出结构特点和设计要求5分钟。
2.提出问题
若加工圆周上的三个孔ф8,如何设计定位方案?
3.学生明确问题后互相讨论5分钟
板书:讨论后的方案
4.以教师为主的启发式讲解:定位基准的选择
(1)根据加工特征,找出零件上最容易想到的定位基准有哪些?
当前工序:加工圆周上的三个孔ф8。最容易想到的定位基准有:扇形导向座的主孔ф22,与主孔ф22中心线垂直的左、右两个端平面;三个孔ф8所在的外圆周面;外圆周面ф44;扇形面的两个斜侧面。
(2)根据三个孔的设计要求,结合零件的结构特点,分析(1)中各定位基准的合理性
知识点:此处重点强调基准重合原则的概念。
a.以主孔ф22为定位基准,可以较地保证加工出来的三个孔ф8的中心线过主孔ф22的中心线;
b.以与主孔ф22中心线垂直的右端平面B,或者与之相对应的左端平面为基准,可以保证三个孔的中心线与之平行;根据图示要求,优先选择右端平面B,以保证位置尺寸22;同时右端平面B比左端平面要大,定位较可靠;
c.以外圆周面ф44为基准,看上去也可以保证图纸上的位置要求200,但是该特征为毛坯面。若先安排加工,则降低了生产效率,没有必要。
5、师生互动:定位方法讨论
思考题:根据三个孔的设计要求,工件应该被约束几个自由度?
知识点:完全定位、不完全定位、欠定位、过定位等概念;
可能的定位方式:
组合定位方式一:主孔ф22+右端平面B分别限制工件的4个自由度和1个自由度;
组合定位方式二:右端平面B+主孔ф22+分别限制工件的3个自由度和2个自由度;
思考:有否其他方案?哪种方案最合理?
6、知识点总结
四、结束语
机械制造技术基础课程的教学目的是使学生掌握和了解机械加工方面的基础理论、基本知识和基本技能,为学生从事相关领域工作夯实基础,开展案例教学法,灵活运用设计好的教学方案,引导学生参与教学过程,激发了学生专业学习的热情,引导学生主动学习,合作学习和探究性学习等学习模式,发挥了任课教师的指导作用。这种教学方法不仅能够最大限度地保持学生学习的信心与兴趣,还可提高学生学会学习的能力,培养其工程意识,拉近学业与就业的距离。
[参考文献]
[1]尹明富,孙会来.机械制造技术基础课程教学改革研究.科技创新导报,2009(11),132
[2]杨俊茹,张悦刊.《机械制造技术基础》课程理论教学与实践教学的结合探索.高教论坛,2010(4):86～88
[3]朱涛,马恒.专业技术课程案例教学方法研究.高等教育研究学报,2010(3):91～93
[4]赵丽,张东.环境影响评价精品课程建设的实践与探索.中国现代教育装备,2010(7):105～106
(作者单位:东华大学机械工程学院)