机械制造工艺学课程基于项目的教学新模式探索与实践

1、    机械制造工艺学课程基于项目的教学新模式探索与实践    摘要：主要阐述“机械制造工艺学”课程开展教学改革的实践经验，分析总结该课程的主要特点，反思目前课程教学方法和手段存在的主要问题，以面向应用、重视实践为基本教学思想，结合机械工程人才培养目标，提出以零件工艺项目化教学为主线，主张采用先进手段发挥课堂教学的优势，构建整体优化、结构合理的机械制造工艺学课程新体系，以更好培养学生的工程应用分析能力、知识拓展能力和创新能力。关键词：机械制造工艺学，教学改革，教学方法，基于项目的教学0 引言机械制造工艺学是高等学校机械制造专业方向开设的专业主干课，在专业

2、课程体系中占有重要的地位1。从课程内容看，该课程具有如下特点：一是综合性强，涉及多门课程的相关内容，如机械制图、金属工艺学、金属切削原理与刀具、金属切削机床等课程，其涵盖的知识体系非常丰富，很多问题都是在这些课程的基础上进行讲授的；二是理论性强，该课程主要解决零件加工工艺和产品装配工艺的共性问题，包括加工工艺分析和加工工艺理论，要求学生针对不同结构的零件，能够正确地进行机械加工工艺过程设计及工序设计，并可正确地编制装配工艺规程，需要学生掌握大量的基本概念、基本原理和基本技能；三是具有很强的实践性和应用性，主要任务是向学生讲授零件从毛坯到合格产品的主要过程、方法等知识，加强学生工艺理论研究、工艺

3、设计开发、先进制造工艺探讨和应用等方面的能力，并培养学生分析问题和解决问题的创新能力，在教学过程中要注重对学生解决实际问题能力的培养。故而，该课程教学的总体目标地位在于：为现代制造业培养面向工程应用的具有复合型高级工程技术和自主创新能力的人才，重点培养学生了解和运用机械制造基本知识的能力、机械加工技术应用能力、工艺实施的应用能力。机械制造工艺学课程的特点、目标决定了课程教学过程中需要打破传统的课堂讲授为主的教学模式的束缚，构建以能力培养为目标，以工作过程为导向，以具体的项目化实践性教学为基本点的新型教学模式。这一教学模式要以实践型的项目教学为中心，围绕项目的实施开展学习活动，活动内容是以经过精

4、心准备的课程项目为中心进行设定和组织。1 反思目前课程模式存在的问题及原因机械制造工艺学课程内容涉及零件机械加工工艺过程及产品装配工艺过程中保证质量、生产率和经济性的全部工艺问题。工艺是生产中最活跃的因素，它既是构思和想法，又是实在的方法和手段，并落实在由工件、加工工具、机床和夹具所构成的工艺系统中。机械制造工艺学包含和涉及的知识范围很广，需要多门学科知识的支持，同时又和生产实际联系紧密。传统教学模式存在如下问题：教学内容过多，“主次不清”，教学效果不理想；课堂教学量大，学生对各章节之间的教学联系缺乏清晰的认识，对知识点的理解和运用仍然没有质的提高，感觉上课听得懂，但一遇到具体的工艺问题又不知

5、从何处入手解决。出现上述情况的主要原因有以下几点：1)目前的教学方法主要是教师课堂授课，学生几乎完全是被动听课。学生学习没有明确的目的，只是老师完全灌输，自然就缺乏积极性、主动性，教学的结果只能是老师讲多少，学生听多少。“满堂灌”的填鸭式教学形式使学科的重点根本无法凸现出来，学生考试的时候也只能是照方抓药，单一的简单的问题可能会做，但真正综合应用，解决实际问题就显得力不从心了。2)机械制造工艺学课程内容繁杂，教材的系统性又不强。学生单学某一部分时，原理和方法都听懂了，单一做针对性很强的作业及考试题问题不大，但是由于工艺问题的复杂性和综合性，一旦要将许多知识点综合起来去分析解决整个工艺问题，就会

6、觉得很难。实际上还是缺乏一个清晰而完整的概念，这样对学习每一部分的目的和用法理解不够深刻，综合应用时自然就很难将它们串连在一起。3)课程的实践性很强，需要有很好的生产实际知识。这些知识最最基本的是必须在头脑中有一个加工现场的场景，即工件、夹具、机床和夹具之间的空间加工关系，包括加工运动和各部分的相互位置。金工实习是学生们在学习该课前的唯一的实践环节，而实习时学生们还没有建立起完整的加工工艺的概念，因此头脑中已经对加工场景淡忘了。如果不能很好地建立起一个完整的加工场景，诸多加工工艺问题就无法正确地分析解决。2 机械制造工艺学课程基于项目的课程教学模式的构建2.1 总体思路基于项目的课程教学模式要

7、打破传统的课堂讲授为主的教学模式的束缚，在课堂理论教学模式的基础上，引入一系列与课程理论教学内容密切相关的基于团队的课程项目，学生按照课程教学进度，边进行理论课程学习，边利用一定的课内时间和大量课外时间自主开展项目的实施，使学生能够有机会主动学习，在做中学，学以致用。通过这种基于项目的课程教学模式，学生不但能够很好掌握课程的基本知识和技能，而且分析问题、解决问题、自主学习、思想表达、团队合作等能力有了很大提高。这是一种以能力培养为目标，以工作过程为导向2，理论教学与基于项目的实践教学有机结合的教学模式。这一教学模式要以实践型的项目教学为中心，围绕经过精心准备的课程项目进行教学过程的组织和实施。

8、基于项目的教学模式要努力为学生营造“真实的”加工现场的场境或环境，使其以工程师的角色审视自我，在项目实践中将所学课程知识有机结合起来，从认知、感知的感性认识到项目化的实践认知，再到实际能力的培养与提高的升华。通过项目的设计、组织、实施、评价等活动，实现“学中做，做中学”学用结合，理论联系实际，完成学生综合能力的培养。2.2 构建方法机械制造工艺学课程基于项目的课程教学模式是在机械制造工艺学课程的教学过程中，为学生构建一系列不同结构的零件工艺项目，按照每个项目的总体工作量大小安排一定数量学生为一个小组，学生按照课程教学进度，边进行机制工艺理论课程学习，边利用少量的课内时间(主要用于小组讨论和难点

9、的集体辅导)和大量的课外时间按照事先规定的考核节点自主开展具体零件的工艺设计。在具体构建项目时可以通过不同结构的零件来构建具体的项目内容，结合实习工厂和实验室现有的加工设备，来搭建设置“虚拟”的加工现场情境，进一步完成项目的工艺实施路线及具体工艺。具体的方法是将机械制造工艺学课程的各章节知识点进行分类整合，结合课程的教学目标构建若干具体的项目，各项目以具体的任务为引领，若干知识点和若干小任务为支撑，最终构建完整的实践性课程项目教学体系。项目的大小、难易程度与教学要求要符合学生自身知识与能力水平的实际，可以是设计型或综合型。在项目组织上要处理好教师与学生的角色关系，项目化教学过程中的主体是学生，

10、教师只是在其过程中做好组织、协调、协助、服务和监督工作。项目确定后，教师要梳理相关理论知识，精心预测可能出现的问题，提供有关的参考资料和获取信息的渠道，准备必要的项目实施所需要的硬件与软件，组建相应的项目小组，组织学生进行项目的设计与实施。2.3 机械制造工艺学课程基于项目的课程教学模式的实施项目化教学模式的主要特点在于强调分工合作和自主实施，项目的实施有明确的时间、具体的内容、实施方法、评价标准等，让学生了解项目所需要解决的问题或需要完成的任务，设置项目讨论与学习小组，确定小组负责人和成员的任务分工与合作要求，学生依据项目计划，查阅资料，提出解决方案，在讨论中增强团队意识和思考技能，增进小组

11、成员之间的相互学习与交流，拓宽解决问题的思维。设计一些能激发学生积极参与讨论的主题，并分解主题，让学生预先按所分解的主题进行必要的准备，在准备的过程中进行分析、比较、应用，并提出切实可行的解决方案。下面以燕山大学机械工程学院07级机械制造专业项目教学的具体过程为例，说明具体的实施方法和步骤。1)成立项目小组。为保证项目顺利实施，首先要成立项目小组，小组成员由34名学生组成，由教师根据项目的大小和难易程度而定，一般按学生花名册自然排定，让学生学会服从工作安排。每个小组由学生推选1名小组长负责项目的开展工作。2)项目准备。项目准备是项目实施的必要前提保证。根据课程的教学目标，选择足量的具有一定工艺

12、特点的零件图，在课程开始时就发给各个小组，在整个课程的教学过程中，每个知识点(或章节)都要求学生针对自己手中的零件或其中某道工序的加工工艺问题进行分析，并提出问题。3)确定项目主题制定计划。课程中期要求学生结合教学内容和自己总结的问题，确定项目的主题，由学生制定项目计划书，计划书的内容包括项目实施的时间、内容、方法，并将项目分解成若干小任务落实到小组的每一名成员。4)项目实施。在项目准备完成后，学生依据项目分解的具体任务实施项目内容，项目实施过程中，教师要解决项目执行中出现的问题，做好相应的辅助与监督工作，保证项目顺利实施。5)分析讨论。为实现项目的预期目标，对项目分解后执行的结果，小组定期分

13、析讨论，达成共识，并分配下一步的项目计划。6)撰写报告。项目实施结束后，在分析讨论的基础上，以小组为单位撰写项目报告。7)考核与反馈。项目完成后，由学生项目小组制作ppt汇报总结，教师考核小组对项目完成情况及质量予以评价并认真总结，以便以后进行项目化教学时提高项目实施的质量。3 机械制造工艺学课程理论教学模式的改进基于项目的课程教学模式的开展，并不是说完全丢弃现有的课堂教学模式。学生还处在长知识、打基础的学习阶段，理论课堂教学中的某些知识、能力训练是学生们成长所必需的。3.1 课堂讲授、相互讨论、辅导自学相结合的教学模式课堂上教师讲授的内容必须精简，而且要求学生做笔记。课程的绪论特别重要，绪论

14、课在机械制造工艺学的教学中具有举足轻重的作用，绝不能忽视，它是龙头，对课程的学习起着引导作用。在绪论课介绍本门课程的研究对象、内容，使学生对该课程的体系和内容有个感性认识。减少学习的盲目性；介绍本门课的特点、学习方法和要求，使学生有章可循；通过实例，把机械加工的基本概念及基本原理直观地介绍给学生，消除一部分学生惧怕新课的心理；介绍这门学科的发展历史及对社会变革产生的巨大作用，帮助学生认识学习这门课程的重要性；介绍我国机械工业的现状及国内外先进的制造技术和工艺水平，坚定学生的使命感、责任感，激发学习动力。通过绪论课的教授，要让学生对整个课程有一个清晰的认识，要明确学习该课程的总目标。对每一章节都

15、要首先清楚地讲明教学目的，学习后能解决什么问题，重点要掌握的要点。还要讲清所涉及的重要概念(绝不是仅仅写出概念)，学习时应注意的问题，以及分析思考问题的方法。这些常常是教材中没有直接写出的，而又特别重要的东西，它将教会学生学会学习。对于某些重要的、学生自己难以理解的关键知识点由教师讲授。对于某些易于理解的、常识性的知识或者某些图表可以提出要求，辅导学生自学。对于一些比较重要，但应用已学知识或刚讲解过的知识就能够推导或演绎的内容，引导学生相互讨论以加深记忆和理解。“讨论”不仅可以考察学生知识的深度和广度，还可以从个性化发展的角度考察学生的创新思维能力和对问题的理解能力，“讨论”也是教师和学生沟通

16、的一种渠道。通过师生之间的探讨，会发现学生在知识掌握理解上存在的偏差，能够及时的给予纠正，使教学效果更加完善。3.2 充分利用多媒体教学，使教学过程形象直观，学生更易于接受随着教育改革的不断深入，教学内容与学时的矛盾越来越突出。为了能用较少的课时较好地完成教学内容，教学中除了做到精讲以外，还应借助现代化的教学手段使得教学内容更形象直观。本课程实践性、综合性较强，各部分教学均应注意同生产实际相结合，利用幻灯片、录像等直观教学手段，利用计算机的图形、动画功能将难理解的内容形象、生动地表现出来，增加学生的感性认识。例如，在机械制造过程概述中讲解基本概念时，通过观看录像让学生直观掌握机器的生产过程，包

17、括生产技术准备过程，如产品的设计、生产准备、原材料的运输和保管；毛坯的制造过程；机械加工和热处理；装配和调试过程；生产服务过程，如检验和试车、喷漆和包装等。生产过程的实质是由原材料(或半成品)变为产品的过程。对工序、工步、走刀、安装、工位等较难掌握且易混淆的概念，教学中利用车削、钻削加工录像片，有针对性地讲解概念及其区别，可以使学生感到直观易于接受。3.3 结合实习工厂、实训基地进行理论教学与企业的交流中发现，工科实践教学获得的认同度并不高3。以前机械制造工艺学课程通常只在教室里进行课堂讲述，虽然对有些内容尽管讲得很详细，如车削工艺过程和磨削加工中加工误差对工件质量的影响，学生一直很难完全理解

18、，总以为太抽象、不实际，结合学校的生产实习以及金工实习，将车削和磨削等加工部分放在实习工厂现场教学，让学生在老师的指导下实践操作，并观察加工工艺过程，加工工件的质量情况，分析产生缺陷的原因。通过这一过程，学生对书本上介绍的理论就有了实践上的认识：对教材上介绍的参数和经验范围有了感性认识；对砂轮磨粒的硬度，切削性能和加工表面质量也有了进一步的理解。另外，对刨、铣类机床的结构在实习工厂或实训基地对照机床实地讲解，同时结合工人师傅现场加工工件操作演示教学，同学们对各类机床的工艺特点，应用范围、工作内容和操作安全注意事项也易于理解。这样得来的知识浅显、易懂、印象深刻，同时也培养了学习的兴趣、学生的应用能力，获得了良好的教学效果。4 基于项目的课程教学模式的综合考核评价标准为了使基于项目的课程教学模式更好的适应应用型人才的培养需求4，全面考核学生的综合能力，促进学生知识能力和素质的全面发展，采用作业成绩、项目成绩、闭卷考试等综合成绩作为课程学习的最终成绩。评价考核标准如下：1)作业成绩考查学生对课本知识的掌握程度，以及分析问题及解决问题的能力，作业成绩满分为10分。2)项目成绩考察学生对知识运用、工艺路线、团队协作等综合能力。根据项目选取的难易程度，项目内容多少，工艺制定的合理程度和研究的情况