何依文

【摘要】金屬切削原理與刀具是一門研究金屬切削過程基本規(guī)律與應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)刀具的選型與使用、非標(biāo)準(zhǔn)刀具設(shè)計(jì)原理與方法的學(xué)科，是機(jī)械制造專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。文章結(jié)合課程內(nèi)容和教學(xué)實(shí)際，認(rèn)為開展小組合作學(xué)習(xí)能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)效果。

【關(guān)鍵詞】小組合作學(xué)習(xí)；金屬切削原理與刀具課程；應(yīng)用

中職學(xué)生學(xué)習(xí)金屬切削刀具，由于角度分析是空間概念抽象難理解，角度多且功用不一，其間又有換算關(guān)系等，大部分學(xué)生感到頭緒繁多，產(chǎn)生畏難心理，就望而卻步，甚至放棄學(xué)習(xí)。本文應(yīng)用的小組合作學(xué)習(xí)教學(xué)課堂，引導(dǎo)學(xué)生梳理教學(xué)內(nèi)容，可以由表及里，由淺入深，由此及彼，從而達(dá)到整體把握刀具幾何角度的全貌和實(shí)質(zhì)，有效引導(dǎo)學(xué)生掌握其內(nèi)在規(guī)律。

一、小組合作學(xué)習(xí)教學(xué)法

小組合作學(xué)習(xí)就是教師制訂有效的學(xué)習(xí)計(jì)劃和策略，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生分組、小組合作學(xué)習(xí)，并且適時(shí)調(diào)節(jié)和控制任務(wù)行為的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)活動(dòng)。評(píng)價(jià)教學(xué)效果以團(tuán)隊(duì)成績(jī)?yōu)闇?zhǔn)則，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

二、小組合作學(xué)習(xí)的應(yīng)用

（一）巧“設(shè)”情景，提出問題

1.使用簡(jiǎn)化的模擬情境，創(chuàng)設(shè)削蘋果機(jī)畫面，展示削皮、切開、去核情景，形成水果刀長(zhǎng)短、厚薄表象。深入情景，選取車間刃磨得到不同類型的車刀展示，營造學(xué)習(xí)氛圍，誘導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生好奇心。

2.再現(xiàn)直觀情境，展示所選刀具進(jìn)行車削的視頻，給學(xué)生真實(shí)感，激發(fā)學(xué)生想象車削零件的結(jié)果。教師設(shè)計(jì)提出問題情境，語言描繪“怎樣的車刀才能耐用”，“怎樣的車刀幾何角度能實(shí)現(xiàn)零件表面粗的糙度小”，引學(xué)生入特定的情境中，讓他們產(chǎn)生內(nèi)心感受和情緒體驗(yàn)。

（二）猜“想”假設(shè)，引入主題

創(chuàng)設(shè)問題情景，以源于學(xué)生生活、簡(jiǎn)單易懂為開始，猜想“磨刀不誤砍柴工”的諺語意思：磨刀把刀刃磨薄了，接觸面積減小，使用同樣大的力，壓強(qiáng)比原來大，自然容易砍柴了。

提出假設(shè)——那為什么不把砍刀磨得像刮胡刀刀片那么薄，這不是更容易砍柴嗎？那樣容易砍進(jìn)去，卻不能把柴劈開，而且不容易拔出來，這跟什么有關(guān)？讓學(xué)生做出合理的解釋，可以引導(dǎo)學(xué)生思考斜面、刀的橫截面形狀、刀刃、刀背等方面因素。教師保持中立者身份，欣賞和尊重學(xué)生的猜想和假設(shè)，讓其敢于猜想和樂于假設(shè)，真正體驗(yàn)猜想的樂趣。其次，教師是引導(dǎo)者，讓學(xué)生的猜想與假設(shè)更具有效性，把砍柴刀換成機(jī)械加工的車刀，在金屬切削時(shí)，是誰影響刀具的切削鋒利程度？引入課程學(xué)習(xí)主題，使合作學(xué)習(xí)順利實(shí)現(xiàn)。

（三）訂“制”計(jì)劃，進(jìn)行實(shí)施

如何訂制計(jì)劃，進(jìn)行實(shí)施，決定了能否順利開展合作學(xué)習(xí)教學(xué)。由于學(xué)生接受新知識(shí)的能力參差不齊，因而教師訂計(jì)劃選目標(biāo)需要切合他們實(shí)際，要正確估計(jì)學(xué)生的能力，估計(jì)其支配的時(shí)間，了解其學(xué)習(xí)上的欠缺和漏洞。突出重點(diǎn)，集中時(shí)間、精力去攻破重點(diǎn)、難點(diǎn)，注意效果，做出必要的調(diào)整。

小組合作學(xué)習(xí)通過學(xué)生組內(nèi)測(cè)繪刀具，學(xué)習(xí)測(cè)量刀具幾何角度的方法及儀器使用，能在刀具設(shè)計(jì)圖樣上正確地標(biāo)注刀具的幾何角度，同時(shí)加深對(duì)刀具幾何角度定義的理解。

實(shí)施的過程是學(xué)生任務(wù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行合作探究的過程，具體是以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主導(dǎo)性，教師組織學(xué)生進(jìn)行分組，布置學(xué)生課題，學(xué)生合作查找相關(guān)的書籍完成以下三個(gè)任務(wù)。

1.使用刀具測(cè)量?jī)x及測(cè)量工具，測(cè)量給定外圓車刀的前角r0、后角a0、主偏角Kr和副偏角Kr′，并將測(cè)量結(jié)果記入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，了解刃傾角λs的定義和作用。

2.以組為單元，每組測(cè)兩把車刀、切斷刀和任選一把外圓刀。

3.根據(jù)測(cè)量結(jié)果，繪制車刀簡(jiǎn)圖。通過討論交流回答刀具各角度的用途、含義及如何區(qū)分車刀標(biāo)注的角度和工作角度的問題。

為了能使學(xué)生進(jìn)行有效的探究活動(dòng)，教師授課之前為學(xué)生安排車刀結(jié)構(gòu)、車刀測(cè)量?jī)x與萬能量角器的使用的課題活動(dòng)，布置預(yù)習(xí)車刀角度課本內(nèi)容任務(wù)，以幫助學(xué)生培養(yǎng)動(dòng)手能力與實(shí)踐能力。

在車刀角度測(cè)量值實(shí)驗(yàn)中，為了讓學(xué)生能更好地觀察和收集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)籌判斷，設(shè)計(jì)測(cè)量后分別完成記錄450、750、900外圓車刀及切斷刀的主剖面Po、基面Pr、切削平面Ps的數(shù)據(jù)。

（四）集“收”證據(jù)，解釋結(jié)論

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，收集證據(jù)是科學(xué)探究中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，猜想與假設(shè)得正確與否，計(jì)劃與方案是否可行，探究能否得出結(jié)論，都需要通過這一環(huán)節(jié)來檢驗(yàn)與支持。這個(gè)環(huán)節(jié)能檢驗(yàn)同學(xué)們掌握與運(yùn)用理論知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)同學(xué)們的觀察力、信息收集力、方法能力和溝通能力等。教師要細(xì)心觀察學(xué)生的神情、行為表現(xiàn)等，注意學(xué)生有哪些困難和認(rèn)知沖突，跟上學(xué)生的學(xué)習(xí)思路，適時(shí)給予必要的引導(dǎo)。

1.滿足求知欲，誘激探究的思考。在學(xué)生探究理解車刀角度作用過程中，如何激發(fā)學(xué)生思考是教師應(yīng)該思考的問題。在學(xué)生查閱相關(guān)資料尋找答案時(shí)，教師可選學(xué)生具體實(shí)習(xí)操作過的900外圓車刀為例，設(shè)疑引導(dǎo)思考角度的必要性。刀具進(jìn)行切削時(shí)，怎樣設(shè)置？提問學(xué)生回答，誘發(fā)學(xué)生思考。

（1）刀具進(jìn)行軸向進(jìn)給切削，如何設(shè)計(jì)才能使主切削刃突出，讓其接觸到工件表面，而且又鋒利？引出在主削刃上設(shè)有前角和主偏角。

（2）刀具進(jìn)行徑向進(jìn)給切削時(shí)，又如何才能進(jìn)行避空，突出副切削，同時(shí)還可以提高表面質(zhì)量？引出副后角和副偏角。

（3）車刀刀尖考慮應(yīng)設(shè)在主切削刃上最高點(diǎn)還是最低點(diǎn)？?jī)烧哂惺裁磪^(qū)別？聯(lián)系實(shí)際車削加工，鐵削究竟往那個(gè)方向流出？引出刃傾角。

（4）刀具又是如何進(jìn)行斷削和排削的呢？在哪設(shè)置？引出刀的前面應(yīng)設(shè)有斷削槽。

2.適時(shí)點(diǎn)撥，誘導(dǎo)探究的方向。在理解角度定義時(shí)，輔助平面是關(guān)鍵。測(cè)量時(shí)很多學(xué)生感到一時(shí)難以掌握，關(guān)鍵在于未能重視和領(lǐng)會(huì)坐標(biāo)平面和測(cè)量平面的概念，而只是死記硬背角度定義，結(jié)果只是停留在表面上的記憶而已。

因此，教師應(yīng)指明選定點(diǎn)，在不考慮車刀的安裝與切削運(yùn)動(dòng)的影響下，即可認(rèn)為鉛垂面為切削平面，水平面為基面，當(dāng)主切削刃水平時(shí)，主剖面則是垂直于主切削刃所作的剖面。因刀具的參考系在切削刃上各點(diǎn)是變化的，所以測(cè)刀具角度時(shí)先假設(shè)車刀刀桿中心線與工件的軸心線相垂直、車刀刀尖與工件軸線等高條件，刀具是放在一定測(cè)量系內(nèi)確定角度。

3.具體形象，誘發(fā)探究的自主。不同的車刀角度，測(cè)量方法也可以不同。教師可根據(jù)學(xué)生特性，誘發(fā)學(xué)生自主選用方法進(jìn)行角度測(cè)量，如使用直尺和萬能量角器來進(jìn)行車刀角度的測(cè)量。為了節(jié)約教學(xué)課時(shí)，又使操作具體形象，教師可制作微課。以測(cè)量主偏角和副偏角為例，示范把車刀平放置在一張白紙上，利用三角板來輔助完成，接著讓學(xué)生思考白紙相當(dāng)于哪個(gè)輔助平面。由此得出測(cè)量進(jìn)給方向與主切削之間的夾角是主偏角，進(jìn)給反方向與副切削形成的夾角為副偏角。

對(duì)一些車刀刃磨基本功比較扎實(shí)、角度概念理解比較通透的學(xué)生，也可以選用估算再測(cè)量驗(yàn)算方法。如利用三角函數(shù)原理檢測(cè)車刀后角，教師示范選用外圓車刀，在直尺的上面并齊放置車刀1刀尖和車刀2刀柄，測(cè)量后刀面與刀柄側(cè)面距離長(zhǎng)度，把測(cè)量結(jié)果寫白紙上，使用車刀量角器測(cè)量給定外圓車刀的角度并將測(cè)量結(jié)果記入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

4.營造氛圍，誘勵(lì)發(fā)散的思維。在學(xué)生繪制車刀草圖中，教師結(jié)合實(shí)際操作營造氛圍，誘勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維。以車外圓為例，讓學(xué)生自制車刀橡皮模型，自行剖切模型，思考將車刀切削部分向正交平面投影，投影后在A-A上得到的是車刀的什么角。將車刀切削部分向基面內(nèi)投影，投影后得到的又是什么角。把知識(shí)賦予真實(shí)感受，讓學(xué)生自己去實(shí)踐、觀察，利用科學(xué)原理與規(guī)律，自己檢驗(yàn)和證實(shí)。這樣，學(xué)生的興趣被激起，探究心理得到增強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的發(fā)散想象思維更有教育意義。

在教學(xué)中，許多學(xué)科的知識(shí)需要學(xué)生通過觀看、聆聽、提問、測(cè)量、描畫、剪接、拼湊等操作方式來總結(jié)出規(guī)律和結(jié)論。操作實(shí)踐得出結(jié)論僅靠個(gè)人完成是比較具有單向性的，需要小組合作學(xué)習(xí)、師生互動(dòng)，依靠集體的智慧去實(shí)施和完成。

（五）反“思”評(píng)價(jià)，表達(dá)交流

在實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)中，學(xué)生合作操作并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師要適時(shí)提問，引導(dǎo)學(xué)生用口頭、書面等方式明確地表述探究的結(jié)果，帶領(lǐng)組間或者組內(nèi)進(jìn)行交流和討論，最后由同學(xué)提出補(bǔ)充意見或反對(duì)意見，也可以通過小組交流互評(píng)，再從多方位進(jìn)行剖析，通過不同觀點(diǎn)的交鋒、辨析討論，加深學(xué)生理解當(dāng)前的問題。同時(shí)讓學(xué)生學(xué)會(huì)反思，透視問題表層，充分挖掘其內(nèi)在規(guī)律，最后回答設(shè)計(jì)問題。這要求學(xué)生在與他人交流討論時(shí)，既要敢于發(fā)表自己的觀點(diǎn)，又要善于傾聽別人的意見，發(fā)現(xiàn)自己與他人的長(zhǎng)處以及存在的不足。

在這個(gè)過程當(dāng)中，每個(gè)組員通過思考、測(cè)量、分析測(cè)量結(jié)果、討論、交流和合作等方式，共同完成任務(wù)。

三、總結(jié)

小組合作學(xué)習(xí)改變了教師的“一言堂”，搭建了師生間、生生間平等交流的平臺(tái)，把不同層次的學(xué)生匯在一起學(xué)習(xí)，探究發(fā)現(xiàn)啟迪其思維。學(xué)生為了能更好地展現(xiàn)自我，學(xué)會(huì)傾聽、批評(píng)、接受和贊美，從而發(fā)現(xiàn)自己的閃光點(diǎn)，使個(gè)性向和諧健康的方向發(fā)展，同時(shí)培養(yǎng)了安全操作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神，認(rèn)識(shí)到進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)對(duì)科學(xué)探究的重要性。

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