劉鳳 郭大路 李海玉
(濰坊職業(yè)學院,山東 濰坊 262737)
《機械制造基礎(chǔ)》是機械制造類專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程,而其中的金屬切削加工部分又是重要的內(nèi)容。普通車床加工是職業(yè)院校學生機工實訓的一門重要基礎(chǔ)實訓內(nèi)容,更是數(shù)控車床操作高手修行的良好筑基工具。對于將來想從事機械加工的有志青年來說,深入學習普車加工對日后的職業(yè)生涯有著極大的幫助。但是,傳統(tǒng)的金屬切削加工多以教師講授和操作演示為主,學生操作過程中,規(guī)范性和安全性不能得到保證,學生也缺乏積極性和主動性。結(jié)合高職學生特點,將現(xiàn)代信息化技術(shù)和傳統(tǒng)教學手段結(jié)合,以典型的減速器傳動軸的加工實訓教學設(shè)計為例,分析如何合理的將信息化技術(shù)手段來融入實際課堂教學,優(yōu)化教學的內(nèi)容,從而達到提高學生學習的主動性和研究能力,從而提升教學效果。
本課程為《機械制造基礎(chǔ)》,屬于機械設(shè)計制造類專業(yè)基礎(chǔ)課程,既要有專業(yè)的理論,又需要有實踐動手操作的內(nèi)容,需要在校學生掌握規(guī)范且熟練的操作能力。課程教學的重點是使同學們能夠根據(jù)零件性能特點進行合理選材,難點是掌握規(guī)范的操作加工方法,為將來順利走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ),并積累一定的知識和技能。
通過對畢業(yè)生就業(yè)調(diào)查問卷結(jié)果顯示,很多同學對這門課程與工作崗位對接關(guān)系模糊不清。筆者在實際的教學過程中,明顯的感到學生對課程的理論學習重視程度較低,在實訓過程中喜歡觀望,不愿意動手。隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的加工方法確實不被大眾看好,傳統(tǒng)的教學方法無法滿足用人單位對人才培養(yǎng)的需求,大部分同學對《機械制造基礎(chǔ)》認可度低,感覺課程單調(diào)且枯燥,所以進行必要的教學改革很有必要。
基于對課程的分析以及對學生的調(diào)查問卷,我們團隊聯(lián)合企業(yè)積極進行教材改革。傳統(tǒng)的教材共分為八章,分別為金屬學基礎(chǔ)知識、工程材料的強化與處理、常用金屬材料、金屬材料與新型材料、鑄造、鍛造、焊接以及金屬切削加工基礎(chǔ)等,經(jīng)過重點知識技能提煉,以減速器為載體,結(jié)合工作崗位,以加工工藝路線為教學設(shè)計主線,將原教材散落的重點進行重構(gòu),經(jīng)過調(diào)整原來的八章變?yōu)闇p速器傳動軸的選材加工及檢測、減速器傳動齒輪的選材加工及檢測、減速器箱體的選材加工及檢測、減速器其他零部件的選材加工及檢測、先進制造技術(shù)與特種加工方法認知五大項目。以《傳動軸車削加工》為例,它屬于傳動軸的選材、加工及檢測項目當中的任務(wù)5車削外圓的內(nèi)容,共計2個課時。實際教學過程中,將課程教學與“金工實習”相結(jié)合,讓學生在學習技能的同時,綜合提高機械加工的相關(guān)理論與實際操作水平。
本門課程的教授對象為機械設(shè)計與制造專業(yè)大一學生,在學習傳動軸車削加工之前,他們已經(jīng)掌握車削加工的運動方式,也知道車削方法的選擇原則,并且對減速器的工作原理有一定的了解,但是不明確傳動軸車削加工注意事項及操作要領(lǐng),同時缺乏對高強度工作環(huán)境的認知及心理耐受力。在確定教學目標時就要充分考慮這些問題,以《傳動軸車削加工》為例,本節(jié)課的知識目標為明確車削加工不同階段切削用量的選擇原則,能力目標為熟練操作車床、并能規(guī)范的完成傳動軸外圓面的加工,素質(zhì)目標為培養(yǎng)學生嚴謹、規(guī)范的學習態(tài)度和工作態(tài)度,并且培養(yǎng)學生的合作意識。其中教學重點為制定合理的車削加工工藝,教學難點是規(guī)范完成傳動軸的車削加工。
1.教學策略的改革。以往的教學過程中,理論與實踐內(nèi)容脫鉤,學生學習興趣低。實際教學中,注重堅持以學生為主體[1],教師為主導的理念,借助微課、云課堂、仿真軟件、電子圖紙、實時投屏系統(tǒng)、螢石云等信息化的手段,采用任務(wù)驅(qū)動、問題導向的教法,引導學生圍繞教學重難點通過團隊合作的形式進行學習。
2.教學實施的改革。課前,教師利用云課堂布置課前任務(wù):傳動軸的加工工藝路線如何設(shè)計。同學們登錄云課堂,根據(jù)老師布置的任務(wù)思考相關(guān)知識,并進行在線討論,同時完成課前學習并自主完成課前測試。教師根據(jù)同學們的預(yù)習情況并結(jié)合企業(yè)教師的意見進行階段性評價,并根據(jù)評定結(jié)果對學生進行重新的分組,進一步優(yōu)化教學設(shè)計。
課堂上,首先邀請課程平臺上課前答題得分最高的同學進行展示,講解工藝路線制定的相關(guān)內(nèi)容并闡述理由。借助這一環(huán)節(jié),希望每位同學課前認真完成課前作業(yè),鼓勵更多的同學珍惜上臺的機會,同時也鍛煉了大家的語言表達能力。
為了更好體現(xiàn)“做中學、學中做”的理念,我們將教學內(nèi)容分為3個子任務(wù)。
子任務(wù)1:制定加工工藝
沒有切削加工,就沒有機械制造業(yè),合理的加工工藝路線是切削加工的重要前提,也是本節(jié)課的重點。課前大家雖然已經(jīng)完成了課前任務(wù),制定了合理的加工工藝路線,但并不是最優(yōu)、最合理的。課堂上,教師首先講解工藝路線制定的原則,包括加工順序、粗精分開、注重實效處理等。
加工順序方面。由于工件中間粗兩端細,加工時先要加工直徑相對較粗的一端,再加工直徑較細的一端。另外,在實際加工時,由于零件的結(jié)構(gòu)特點,需要調(diào)頭裝夾。車床上利用三爪卡盤裝夾工件時,如果工件的直徑超過了30毫米,其懸伸長度不能超過直徑的三倍,否則會造成整個零件軸徑定位差,并且整個零件無法承受較大的軸向載荷,所以需要采用“一夾一頂”的方法,提醒同學不要忽略中心孔作為基準孔的作用。
粗精分開方面。一個完整的車削工藝通常包含粗車、半精車、精車三步。粗車能夠快速的切除余量,使尺寸和形狀接近于成品,不需要考慮較高的表面粗糙度,可以適當?shù)卦黾舆M給量,但是多數(shù)毛坯表面都有一層厚厚的金屬氧化層,所以需要適當?shù)販p小切削量。半精車是為了進一步的切除加工余量,同時也是完成次要表面的加工。精車的目的是保證零件各主要表面達到圖紙規(guī)定的要求[2]。但并不是所有的軸類零件都是按照這三步進行,需要具體問題具體分析。
時效處理方面。通過分析零件圖,技術(shù)要求的第一條為“調(diào)質(zhì)處理”,調(diào)質(zhì)處理的重要作用是提高零件的綜合力學性能[3],為后續(xù)加工做準備,通常放在粗車加工之后[4]。而零件的四個重要的表面,由于要承受較高的載荷,需要有較高的硬度和耐磨性,需要進行表面淬火,放在精車之前。
通過細致的分析,并結(jié)合傳動軸的電子圖紙,要求同學們小組討論重新優(yōu)化車削加工工藝,并將工藝卡片上傳云課堂,學生代表上臺講解,教師進行點評引導學生確定合理的車削工藝路線,突出教學重點。
子任務(wù)2:外圓車削加工
合理的加工工藝是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提,而規(guī)范的操作是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵[5]。課堂上首先請同學們通過仿真軟件熟悉工藝流程,仿真軟件當中車刀的裝夾、背吃刀量的選擇、進給量的確定等是強調(diào)的重點。教師示范講解操作步驟以及注意事項。例如,刀具裝夾過程中,刀桿伸出的長度不宜過長,通常為刀架的1-1.5倍即可[6];工件的裝夾也不宜過長,否則工件加工時會晃動的非常厲害,影響加工。隨后組織學生按照電子圖紙分工協(xié)作進行實操練習,實訓過程中借助螢石云實時記錄學生實操過程,教師巡回指導并對裝夾、車削以及測量各環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題及時進行糾正,規(guī)范操作過程,化解教學難點。
子任務(wù)3:零件檢測
加工的零件是否滿足圖紙的要求,測量是不可缺少的重要環(huán)節(jié),而測量工具的規(guī)范使用又是測量的前提。課前,教師已經(jīng)將游標卡尺、千分尺的微視頻放到了教學平臺,課上教師借助實時投屏系統(tǒng)規(guī)范演示測量方法、測量步驟以及注意事項。加工完成的零件,通過組內(nèi)自測、組間互測檢驗零件尺寸的合格性,并對零件進行適當?shù)男拚?,完成加工任?wù)。教師將螢石云視頻上傳教學平臺,小組對操作規(guī)范性完成互評。教師根據(jù)同學們的完成情況給予合理評價。
課后學生登錄云課堂完成課后任務(wù),觀看自己的操作視頻實錄,進一步鞏固教學內(nèi)容。同時,教師帶領(lǐng)精英團隊走進企業(yè)承接企業(yè)橫向課題,在企業(yè)真實加工任務(wù)當中提升職業(yè)能力。
3.考核評價的改革。本課程在注重加強學生專業(yè)技能的過程中,注重將嚴謹讀圖、規(guī)范測量、團結(jié)合作等綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)融入其中。每節(jié)課的教學過程中,采用線上線下、課上課下、校內(nèi)校外三結(jié)合的教學模式。依托平臺,實現(xiàn)個人自評、小組互評、教師評價、企業(yè)教師參評“四聯(lián)動”考評體系,克服了傳統(tǒng)評價的單一性和偶然性問題,使學生評價更加全面、系統(tǒng),教學目標有效完成。
另外,期末考試注重學生的過程性考核,將平時的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、技能操作、期末理論考試等進行了分值比例分配,所有分數(shù)借助平臺做到有跡可尋。
作為高職院校機械類相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,《機械制造基礎(chǔ)》與專業(yè)技術(shù)崗位能力需求緊密相連,內(nèi)容涵蓋選材、加工制造、產(chǎn)品檢測等各個方面,是機械相關(guān)專業(yè)學生必須掌握的基本知識和專業(yè)技能。根據(jù)課程特點,教師應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念,提高自身專業(yè)理論與實際相結(jié)合的綜合能力,同時結(jié)合畢業(yè)生的崗位需求,注重學生綜合能力、綜合素養(yǎng)的提升,以強化學生職業(yè)能力為目標,注重教學手段與教學方法的改進,充分調(diào)動學生學習的積極性。