段現(xiàn)銀 蔣國(guó)璋 夏緒輝 周敏 周艷 王蕾

【摘要】機(jī)械制造工藝學(xué)是具有較強(qiáng)工程性和實(shí)踐性的機(jī)械類專業(yè)核心課程，本文針對(duì)該課程教學(xué)面臨的問(wèn)題，研究了問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的教學(xué)改革應(yīng)用。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、課程參與度和學(xué)習(xí)效果，而且對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及實(shí)際問(wèn)題的探究能力有較好鍛煉。

【關(guān)鍵詞】問(wèn)題驅(qū)動(dòng) 教學(xué)改革 教學(xué)模式

【基金項(xiàng)目】湖北省高等學(xué)校省級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目“基于制造業(yè)信息化特色的工業(yè)工程專業(yè)研究生培養(yǎng)模式研究”，（項(xiàng)目編號(hào)：2014237）；2017武漢科技大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目：面向綜合能力提升的服務(wù)型工程訓(xùn)練體系改革與實(shí)踐（項(xiàng)目編號(hào)：2017X062）。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）04-0209-02

一、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式的構(gòu)建

（一）課程內(nèi)容的提出與導(dǎo)入

學(xué)生在生活中熟知或在現(xiàn)實(shí)生活中了解較多的實(shí)際話題能夠更好更迅速地建構(gòu)知識(shí)的意義，生發(fā)于親身體驗(yàn)的思考能夠比灌輸?shù)慕?jīng)驗(yàn)講授能夠更到位地觸碰學(xué)生的興趣點(diǎn)。問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式在課程內(nèi)容的提出階段就強(qiáng)調(diào)營(yíng)造現(xiàn)實(shí)情境吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生感興趣的背景話題可以通過(guò)多種媒介提出，諸如視頻片段、虛擬模型和現(xiàn)場(chǎng)照片等，亦可由教師描述。目的都是引導(dǎo)學(xué)生思考話題對(duì)應(yīng)在實(shí)際工程中的背景。這一過(guò)程需要教師的循循善誘，啟發(fā)學(xué)生逐步地發(fā)現(xiàn)與課程內(nèi)容相關(guān)的問(wèn)題上。由問(wèn)題驅(qū)動(dòng)工程背景能夠在課程開(kāi)始就設(shè)法抓住學(xué)生的興趣點(diǎn)，以及訓(xùn)練學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)現(xiàn)工程問(wèn)題的能力。

（二）理論建模與分析

由發(fā)現(xiàn)問(wèn)題自然過(guò)渡到解決問(wèn)題，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式注重由學(xué)生運(yùn)用力學(xué)、物理和數(shù)學(xué)等背景知識(shí)自主地分析工程問(wèn)題，建立對(duì)應(yīng)的理論模型，抽象出工程背景對(duì)應(yīng)的相關(guān)理論。這一階段既需要教師為學(xué)生提供準(zhǔn)確適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)資料，也需要教師在過(guò)程中積極引導(dǎo)與師生互動(dòng)?；A(chǔ)資料要與課程內(nèi)容密切相關(guān)，具有較好的指導(dǎo)性，可由教師提前梳理和準(zhǔn)備，或由教師引導(dǎo)學(xué)生自主搜索與整理。師生互動(dòng)過(guò)程要引導(dǎo)學(xué)生將問(wèn)題逐層分解到足夠解決的程度，為學(xué)生的思考過(guò)程提供支撐和自信。在這一過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅可以很好地促進(jìn)和提高學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)科理論知識(shí)與技術(shù)方法對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)表達(dá)、模型建立和分析求解等方面的能力。

（三）專業(yè)知識(shí)的歸納與總結(jié)

在應(yīng)用一般理論到解決特殊問(wèn)題之后，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生從特殊問(wèn)題中歸納總結(jié)出具有普遍性意義的專業(yè)知識(shí)。在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式中，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)理論模型與分析結(jié)果等進(jìn)行整理及歸納，總結(jié)得出工程背景所蘊(yùn)含的具有指導(dǎo)意義的專業(yè)知識(shí)，該過(guò)程有助于學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵與意義。

（四）實(shí)際問(wèn)題的探究與解決

分析現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，學(xué)習(xí)理論知識(shí)是一個(gè)從實(shí)際到理論的過(guò)程，是學(xué)生學(xué)習(xí)與認(rèn)知的第一次跨越。而應(yīng)用理論知識(shí)探究與解決新的實(shí)際問(wèn)題是一個(gè)從理論回到實(shí)際的過(guò)程，是學(xué)生學(xué)習(xí)與認(rèn)知的又一次跨越。作為第一次跨越的補(bǔ)充和發(fā)展，第二次跨越還是教學(xué)意義所在。問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)拓展或遷移運(yùn)用到新對(duì)象的該類問(wèn)題中，學(xué)生通過(guò)自主探索，綜合運(yùn)用學(xué)科理論知識(shí)與技術(shù)方法，鍛煉自身探究解決工程中的實(shí)際問(wèn)題以及進(jìn)行科學(xué)研究的能力。

二、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)在機(jī)械制造工藝學(xué)中的應(yīng)用

（一）課程導(dǎo)入部分

簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課所學(xué)知識(shí)，即工件在機(jī)床夾具中的定位中的相關(guān)知識(shí)，并通過(guò)設(shè)問(wèn)“如何衡量定位精度？”引出本節(jié)課的話題，讓學(xué)生知道章節(jié)內(nèi)容之間的聯(lián)系，為引起學(xué)生對(duì)本節(jié)定位誤差的學(xué)習(xí)興趣做鋪墊。接此話題，選擇汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞零件作為舉例引入課程內(nèi)容，通過(guò)動(dòng)畫(huà)形式展出汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，并以“發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟”、“活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的中樞”的形象比喻，提升課程內(nèi)容對(duì)學(xué)生的吸引力。從汽車性能要求到發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求日益提高，再到活塞高速高壓高溫的惡劣工作環(huán)境，接著到作為支承部分的活塞銷孔負(fù)荷顯著增加，逐步引出核心零件中的關(guān)鍵工序。然后提問(wèn)“如何保證活塞銷孔的加工精度？”激發(fā)學(xué)生的好奇心。讓學(xué)生思考列舉活塞加工中的各種誤差源，順勢(shì)引入“定位誤差”，并通過(guò)分析讓學(xué)生體會(huì)到“定位誤差分析與計(jì)算”對(duì)于零件加工誤差控制的重要性。

（二）理論分析部分

通過(guò)讓學(xué)生思考如何理解和定義定位誤差進(jìn)入課程的理論分析部分，從引起的過(guò)程和數(shù)值的大小兩方面逐步引導(dǎo)學(xué)生的回答，直到學(xué)生理解引起的過(guò)程是工件定位過(guò)程中的不準(zhǔn)確，數(shù)值的大小是工序基準(zhǔn)沿工序尺寸的最大偏離量。接下來(lái)自然地引出問(wèn)題“工序基準(zhǔn)偏離理想位置包括哪些原因？”也就是產(chǎn)生定位誤差的因素包括哪些。對(duì)此，結(jié)合一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)際生產(chǎn)案例，比如在一批盤形零件上銑削鍵槽，讓學(xué)生結(jié)合這個(gè)案例進(jìn)行分析。該實(shí)例的定位元件與定位方法較為簡(jiǎn)單，其定位基準(zhǔn)分析和工序尺寸的工序基準(zhǔn)分析都比較容易，方便學(xué)生通過(guò)實(shí)例判斷出定位產(chǎn)生定位誤差包括兩項(xiàng)基準(zhǔn)不重合和定位基準(zhǔn)位移兩種因素。這個(gè)過(guò)程需要強(qiáng)調(diào)“工序基準(zhǔn)”、“定位基準(zhǔn)”兩個(gè)概念，通過(guò)學(xué)生的思考與聯(lián)系達(dá)到熟練掌握這兩類基準(zhǔn)之間的區(qū)別，并能夠準(zhǔn)確地分析和確定出工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)。

然后逐步引導(dǎo)學(xué)生分析兩種因素單獨(dú)引起的定位誤差。讓學(xué)生通過(guò)思考理解清楚第一種是通過(guò)定位方式判斷定位基準(zhǔn)→通過(guò)工序尺寸的定義判斷工序基準(zhǔn)→確定兩基準(zhǔn)間尺寸公差。第二種是要通過(guò)提問(wèn)影響定位基準(zhǔn)位移的子因素，讓學(xué)生思考回答出定位元件公差、定位基面公差、定位副的配合間隙這三項(xiàng)子因素；接著綜合這三項(xiàng)子因素，引出同時(shí)考慮這三項(xiàng)制造誤差時(shí)的定位副制造誤差；最后，由學(xué)生分析工件的受力和運(yùn)動(dòng)，提問(wèn)“什么情況下會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)量最大？”，并自然地得出定位基準(zhǔn)的最大移動(dòng)量，即計(jì)算出由定位基準(zhǔn)位移產(chǎn)生的定位誤差。在進(jìn)行因素分析以后，再提問(wèn)這兩類因素并存時(shí)定位誤差的如何計(jì)算。引導(dǎo)學(xué)生思考定位誤差的合成計(jì)算方法，在此過(guò)程要分三種不同情況詳細(xì)分析了應(yīng)用合成法計(jì)算定位誤差中正負(fù)號(hào)的判定方法。