閻青松+歐陽雪俊+付曉嵐
隨著制造技術的發(fā)展,專用夾具已成為機械制造業(yè)技術改造和技術更新的核心內容,它直接影響著產品的加工質量、加工精度、勞動生產率和加工成本,夾具的選擇和設計是制定工藝規(guī)程里必不可少的環(huán)節(jié),是保證產品加工質量和提高勞動生產率的重要技術工作,加速培養(yǎng)掌握夾具設計的應用型人才已成為當務之急?!秺A具設計》作為機械類專業(yè)的技術基礎課之一,在基礎理論課與專業(yè)技術課之間起著承上啟下的作用,在機械類專業(yè)的理論課教學中有著重要的地位。但《夾具設計》課程內容抽象,設計牽涉的知識點很多,對于高職生而言,掌握起來有相當的難度,影響了學生的學習積極性。隨著職業(yè)教育課程與教學改革的不斷深化,需要積極探索適合高職學生的教學模式。
基于工作過程的項目化教學方法是當前較為先進的職業(yè)教育教學方法,即師生通過共同實施一個個完整的工作項目而進行的教學活動。在教學過程中,學生通過完成工作項目任務,既可以掌握相關的理論和方法,又能養(yǎng)成獨立解決問題的能力,同時還可以激發(fā)學習興趣,使課程教學在師生共同研究、討論和完成工作任務的過程中實現教學目標。
一、教學改革的目標
(一)初步建成以工作項目引領型課程
《夾具設計》課程按照工作體系構建知識體系,按工作任務引領課程內容,課程內容共分八大工作項目,其設計內容和工作任務如表1所示。
(二)按照工作項目的工作過程組織教學
按照工作項目的工作過程組織教學,從工件分析——確定夾具的類型——定位設計,根據六點定位規(guī)則確定工件的定位方式,選擇合適的定位元件——確定工件的夾緊方式,選擇合適的夾緊裝置。使夾緊力與切削力靜力平衡,并注意縮短輔助時間——確定刀具的對刀導向方案,選擇合適的對刀元件或導向元件——確定夾具與機床的連接方式——確定其它元件和裝置的結構形式,如分度裝置、靠模裝置等——確定夾具總體布局和夾具體的結構形式。并處理好定位元件在夾具體上的位置——繪制夾具方案設計圖——進行工序精度分析——對動力夾緊裝置進行夾緊力驗算等一整套實際工作流程,進行設計、開發(fā)本學習領域。教學組織流程如圖1所示:
(三)實現“開發(fā)型”“設計型”教學
把實際設計問題直接擺在了學生面前,如何設計也就成了自然而然的課題,學生的學習思維就有了明確的目標性,認知過程也就獲得了內在的積極性與主動性,把以課堂講解為中心轉變?yōu)橐詫嶋H設計為中心。待到一個實際設計設計完畢,這一設計過程中的一切有關知識和細節(jié)都被融入其中,實現“開發(fā)型”“設計型”教學,學生的學習質量自然就高。
如在完成簡單通用夾具設計這個項目:首先給出套類零件的工件圖紙,進行圖紙分析,得到加工目標;通過提問芯軸有什么用途引導大家擬定通用夾具類型:芯軸;通過多媒體課件動畫演示各種芯軸,選定設計最簡單的芯軸——無夾緊裝置的錐度芯軸;通過分析芯軸的最大和最小軸徑、與工件的定位、夾緊、間隙等問題,介紹設計錐度芯軸所需要的公式尺等知識;然后指導學生設計計算、查表、制圖。
二、教學改革的內容
改革的主要內容是打破以知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)學科課程學習方法,建立以工作項目為中心組織的課程內容,讓學生在完成具體工作項目的過程中來構建相關理論知識,并發(fā)展職業(yè)能力。
首先,根據調研,確定工作項目的制定,《夾具設計》應具備的理論知識與實踐能力目標,通過分析高職學生的現有知識水平與能力,編寫適合他們使用的專業(yè)課程教材,設計理論和實踐兩條路徑實施工作項目的教學。其中理論路徑包括:注重學生“四性”的培養(yǎng),夯實基礎,教學相輔;實踐路徑包括:采用啟發(fā)、探索、反思、互動、六步法等工作項目導向策略,提高動手能力?!秺A具設計》離不開課內理論知識的傳授,更離不開設計的訓練。而它們均共同服務于由教學目標、學習者、學習內容而決定的工作項目這一核心。擬采取的教學改革實施方案如圖2所示。
(一)加強教師自身建設
《夾具設計》上課的教師,不僅要系統(tǒng)地掌握機械設計與制造知識,具有夾具工程實際的背景,具備復雜工件加工工藝和夾模具設計能力、零件加工工藝編制能力、夾具裝配與調整技能,還要掌握一定的教學方法與藝術。
積極培訓擔任《夾具設計》課的教師,使之教育觀念更新,改革意識加強,到企業(yè)或專家工作室參與技術服務,使教師貼近社會需要,承接企業(yè)的真實項目,反過來又審視教學內容、計劃,在此基礎上不斷調整自身的知識結構、提升教學實踐與科研的能力。只有教師內涵提升了,具有很強的專業(yè)理論知識,在學生自主探究、設計和模擬操作中才能隨時回答學生提出的問題,及時解決他們遇到的困難;掌握一定的教學方法與藝術,才能培養(yǎng)學生的興趣和提高教學質量,才能在探索、解決問題的過程時向學生展示自己的認識過程,以引導學生積極探索與嘗試,共同完成教學任務。
(二)對現有課程進行項目化教學改造
首先,進行“鏈條式”工作項目設計。工作項目的設計考慮到學生具備相應的知識和接受能力,考慮到與崗位實際工作的結合程度以及所涉及知識的全面性。《夾具設計》課程共分八個大工作項目,在工作項目訓練中所有的工作項目都是環(huán)環(huán)相扣,一個工作項目的完成程度直接影響下個工作項目的開展。一個大項目按工作過程分解為若干小項目,課程教學圍繞小項目展開,形成項目化教學。合理設計教學的工作項目,是項目教學法成功的關鍵。然后,以工作項目為中心組織課程內容,讓學生在完成具體項目的過程中來構建相關理論知識,并發(fā)展職業(yè)能力;課程內容突出對學生職業(yè)能力的訓練,理論知識的選取緊緊圍繞工作任務完成的需要來進行。每個項目的學習都按以典型產品為載體設計的活動來進行,以工作任務為中心整合理論與實踐,實現理論與實踐的一體化。基于工作過程為導向的教學活動,把職業(yè)活動的各個元素滲透到整個教學過程中,培養(yǎng)出的學生能較快地適應工作崗位的要求,很受企業(yè)歡迎。
(三)教學按5WIH改革
教學按5WIH改革,確定每一個工作項目的5WIH。為什么設計(Why)——為什么非設計專用夾具不可?能不能選用通用夾具?為什么要設計成這個形狀?為什么采用這個技術參數? 設計什么(what)——設計什么類型的夾具?設計什么機床上用的夾具?設計什么樣的定位元件?設計什么夾緊方式?何時設計(When)——為什么要在這個時候才能設計夾緊方案?把后面的設計提到前面行不行?能不能在設計后驗算?公差值達到多少才可以設計?哪里設計(Where)——在哪里設計?為什么偏偏要在機房這里設計?是在課堂里畫圖還是課后宿舍里設計?誰設計(Who)——定位元件或對刀元件或導向元件誰設計?如何安排、分配組員?為什么要讓他設計分度裝置?如果他最擅長電腦軟件,但計算粗心,是不是安排他畫圖?如何設計(How))——我們是怎樣設計的?為什么用這種方法來設計?有沒有別的方法可以設計?到底應該怎么設計?有時候設計方法一改,全局就會改變。
(四)培養(yǎng)學生的四性
培養(yǎng)學生的主動性、靈活性、綜合性、獨特性。激活學生的主動性是教師的重要工作,學生主動積極地學習是獲取知識的來源和動力;教師要引導學生克服習慣性心理,從多角度多方面啟發(fā)學生的設計意識,培養(yǎng)學生的靈活性;教師還要積極結合生產實際綜合選工作項目,結合多門學科知識培養(yǎng)學生的綜合性,使學生的知識有機結合和整體化;學生因性格興趣不同、成長環(huán)境、知識積累、學習程度等差異,設計的夾具也會不同,對那些有自己想法和創(chuàng)新的設計給予特別贊揚,培養(yǎng)學生的獨特性。
三、教學改革的措施
以工學結合為平臺,以課程建設為根本,以工作項目為驅動,以典型零件為載體,按工作體系設計課程并選擇教學內容,實現知識體系按工作體系的重構,實現“開發(fā)型”“設計型”教學。
(一)改革教材——按工作體系構建知識體系
《夾具設計》新教材的編寫以工作項目為核心重新選擇和組織專業(yè)知識體系,圍繞夾具設計的能力培養(yǎng),用工作任務引領專業(yè)知識,盡可能全面地介紹夾具設計各方面的內容,側重知識的應用,重點突出專用夾具設計,適應職業(yè)教育。
(二)改革學習環(huán)境——模擬工作氛圍
通過一項項工作任務,模擬夾具設計工作的場景,讓學生不僅置身于學習環(huán)境中,更置身于職業(yè)氛圍中,在校期間就已經開始涉足、熟悉真實職業(yè)崗位的典型工作任務是怎樣被完成的,從而實現畢業(yè)生與就業(yè)崗位的無縫對接。
(三)改革學習方式——讓學生主動學習
師生共同實施一個完整工作項目的學習、研究過程中,學生會積極主動地去探索、嘗試,改變學生被動接受的學習方式。從信息的收集、計劃的制訂、方案的選擇、目標的實施、信息的反饋到成果的評價,學生參與整個過程的每個環(huán)節(jié),成為學習活動中的主人。
(四)改革學習方法——“茶館式”分組討論法
首先分組,同一小組的學生坐在一起,教師在布置設計任務后,學生分組討論——“茶館式”分組討論法,并分別上講臺闡述本小組討論的設計方案,教師對各組的結構、方案進行比較和評估,指出各優(yōu)缺點,充分利用學生的好勝心理調動學生的主觀能動性,讓學生在辨析中得到較好的設計方案。
(五)改革教學設計——“鏈條式”工作項目
《夾具設計》的工作項目訓練中,一個大項目按工作過程分解為若干小項目,所有的工作項目都是環(huán)環(huán)相扣,一個項目的完成程度直接影響下個項目的開展,構建了遞進式、知識點內在邏輯聯系緊密的課程體系。
(六)改革訓練方法——“無紙化”設計法
讓學生的夾具設計過程大部分采用三維軟件,如ProE軟件、CAWCAM/CAE軟件或UG軟件等,讓學生在軟件中客觀地看到自己的設計結果,知道自己設計方案的優(yōu)缺點,讓學生“學中做、做中學”。而且夾具元件的制作、裝配、定位誤差的計算、夾緊誤差、影響夾具精度的因素等各方面的知識都變得非常直觀。通過三維軟件建模、虛擬裝配等功能,降低了學習的難度,提高了授課效率。最后還可利用其NC模塊模擬加工使用過程,驗證其設計夾具的實用性。
(七)改革考核評價方法——過程性考核
廢除傳統(tǒng)的一考定乾坤的課程考核和評價的模式,積極探索以學生為中心、切實提高學生就業(yè)能力的考核評價方法。實行多元、動態(tài)發(fā)展的過程性考核,在學習過程中時刻檢驗學生的接受掌握情況,用“知識技能考核+綜合素質考核”的模塊化積分,通過平時設計作業(yè);階段設計考核;課堂提問;設計演講;實驗操作情況等層層監(jiān)控,加大了課程全程質量監(jiān)控力度,考核結果基本能夠反映學生學習后真正的設計應用能力?!秺A具設計》課程總體考核和具體設計實踐考核標準見表2和表3。
四、結語
對高職學生來說,學習成果的精髓不是知識的積累,而是職業(yè)能力的提高,職業(yè)的形成不僅是靠教師的教,更重要的是在親自參與職業(yè)實踐中形成的。基于工作過程的《夾具設計》項目化教學改革,師生共同實施一個完整工作項目的學習、研究過程中,從信息的收集、計劃的制訂、方案的選擇、目標的實施、信息的反饋到成果的評價,學生會積極主動地去探索、嘗試,成為學習活動中的主人;將相對獨立的工作項目在教師引導下,通過學生在小組中各自分工合作、共同努力來完成工作任務,培養(yǎng)了學生團隊、交流、妥協等綜合職業(yè)能力和社會能力;讓學生在校學習期間就已經置身于真實的職業(yè)氛圍和環(huán)境之中,熟悉真實職業(yè)崗位的典型工作任務是怎樣被完成的,將會實現畢業(yè)生與就業(yè)崗位的無縫對接。
責任編輯 何麗華