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機械制造基礎理論和實(shí)驗教學(xué)方法論文
摘要：《機械制造基礎》課程是機械類(lèi)、近機械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)技術(shù)基礎課，主要集工程材料、工程材料的成型、金屬熱加工工藝基礎、機加工工藝基礎等內容為一體的綜合性課程。該課程具有較強的概念性與理論性，為了提高教學(xué)效果，從理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)兩方面在模式上不斷地進(jìn)行改革與探索，將信息化手段運用到教學(xué)中去，豐富了課堂內容，提高了學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力，較早較好的培養了學(xué)生的工程意識。
關(guān)鍵詞：機械制造基礎；理論教學(xué)；實(shí)驗教學(xué)；信息化
引言
《機械制造基礎》是機械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎課[1-4]，主要包含工程材料、金屬熱加工工藝基礎、機加工工藝基礎（包含金屬切削、數控加工、特種加工內容等）內容，是研究機械制造中金屬材料的液態(tài)成型、塑形成型、連接成型、金屬熱處理、切削加工等的工藝過(guò)程和方法的一門(mén)學(xué)科課程，內容具有廣泛性、綜合性和工藝方法的多樣性[5-9]，但是課程學(xué)時(shí)比較少，所以課堂理論需要涵蓋大量的內容。同時(shí)課程實(shí)踐性比較強，課程內容很抽象，需要實(shí)驗課來(lái)增強對課程的認知。在我們學(xué)校，《機械制造基礎》為機械設計制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)和農業(yè)機械化及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的核心課程，總40學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)32學(xué)時(shí)，實(shí)驗教學(xué)8學(xué)時(shí)。為了豐富課堂內容，該課程將理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)相結合，進(jìn)行相關(guān)教學(xué)方法的探討達到提高教學(xué)效果的目的。
1理論教學(xué)方法探討
在理論教學(xué)方面，針對繁多的知識點(diǎn)，尤其課程內容大多是對實(shí)際加工過(guò)程的描述和分析，由于學(xué)生缺乏實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗，就會(huì )感覺(jué)課程內容相對單調、枯燥，通過(guò)教學(xué)設計，借助于信息技術(shù)將圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻很好的應用于教學(xué)中，提高學(xué)生的學(xué)習興趣，使學(xué)生對課程內容有很好的理解和掌握，主要內容體現在以下幾個(gè)方面。
1.1課堂手段-合理運用信息技術(shù)
�、龠\用現代信息技術(shù)將先進(jìn)的制造技術(shù)以視頻的方式加入到教學(xué)環(huán)節中，讓學(xué)生對先進(jìn)制造基礎有一個(gè)初步的了解；②將材料成型過(guò)程中零件的變形過(guò)程做成動(dòng)畫(huà)，融合到教學(xué)中去，讓學(xué)生能更加深入的分析成型過(guò)程中的應力與變形；③通過(guò)計算機技術(shù)，用solidworks三維軟件制作裝配體的爆炸圖，讓學(xué)生對機器的裝配和拆分過(guò)程能夠很好的掌握；④借助于數控加工仿真軟件模擬復雜零件的數控加工過(guò)程，觀(guān)看者如若身臨其境，對加工過(guò)程有深刻的認識；⑤應用Mastercam軟件進(jìn)行自動(dòng)編程及加工仿真，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況，使學(xué)生體驗復雜曲面的加工過(guò)程；⑥應用ADMAS對秸稈打捆機虛擬機械系統進(jìn)行靜力學(xué)、運動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線(xiàn),對結構進(jìn)行優(yōu)化設計，加深學(xué)生對兩件結構加工工藝性的理解；⑦將三維掃描和3D打印技術(shù)有機結合起來(lái)制作運動(dòng)小車(chē)，進(jìn)行先進(jìn)制造技術(shù)演示，提高學(xué)生的學(xué)習興趣。⑧利用ANSYS對零件結構進(jìn)行有限元分析，求解結構的應力和變形，讓學(xué)生對材料成型過(guò)程結構設計有直觀(guān)的了解。在應用以上軟件工程中，為節省課堂教學(xué)時(shí)間，所有的操作過(guò)程都結合課程內容提前操作并錄制成視頻在教學(xué)中應用，對于數控仿真軟件提前編制好G代碼程序，課堂上調入程序現場(chǎng)演示。
1.2課后措施-針對性專(zhuān)題
為了強調某些難理解的知識點(diǎn)，每節課都會(huì )留一些針對性的問(wèn)題，促使學(xué)生下課查閱大量的文獻和視頻，在下次課提問(wèn)或者在課間以學(xué)生講授PPT以及播放相關(guān)視頻的形式，增強學(xué)生的自學(xué)能力。采用案例教學(xué)法和課堂問(wèn)題導學(xué)法，提出問(wèn)題，充分引導學(xué)生的思維，培養學(xué)生理性思考問(wèn)題的能力。比如：短軸類(lèi)鑄件在車(chē)外圓、鉆內孔后的變形會(huì )怎樣？大型箱體類(lèi)零件鏜孔后孔的圓度超差的原因？四爪卡盤(pán)的拆裝視頻？絲錐在攻絲過(guò)程斷到孔里面如何拿掉？等等。
1.3業(yè)余小組參與項目及學(xué)科競賽模式
將部分學(xué)生組成業(yè)余小組，以教師主持的科研項目為抓手，培養學(xué)生查閱文獻和計算機繪圖能力，然后根據項目?jì)热菰O定多個(gè)課題發(fā)散設計，形成多個(gè)小組，鼓勵學(xué)生創(chuàng )新設計，申報專(zhuān)利，并參與“全國智能農業(yè)裝備大賽”“挑戰杯”“機械創(chuàng )新設計大賽”“3D創(chuàng )新設計大賽”等多種學(xué)科競賽，反過(guò)來(lái)將競賽結合課程教學(xué)，形成“任務(wù)式教學(xué)”的思路，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。通過(guò)在課堂講授時(shí)有意識地增加圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)以及軟件應用等先進(jìn)信息技術(shù)和針對性課后專(zhuān)題，盡量結合生產(chǎn)實(shí)際，揚長(cháng)避短，實(shí)現優(yōu)勢互補，激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣和創(chuàng )新意識，通過(guò)案例和課堂問(wèn)題導學(xué)等等多種方法加強學(xué)生的工程實(shí)際應用能力、創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力的培養。
2實(shí)驗教學(xué)方法探討
實(shí)驗教學(xué)是提高工科教學(xué)質(zhì)量不可缺少的條件，尤其對于實(shí)踐性較強的課程。本課程通過(guò)8個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗使學(xué)生把一定的直接知識同書(shū)本知識聯(lián)系起來(lái)以獲得較為全面的知識。例如，通過(guò)型砂性能實(shí)驗（圖1所示）通過(guò)配制型砂、制作試樣、測試各試樣力學(xué)性能及透氣性，來(lái)培養學(xué)生的獨立探索能力、實(shí)驗操作能力、動(dòng)手能力；在先進(jìn)制造技術(shù)試驗中，無(wú)論是數控線(xiàn)切割還是激光加工，都鼓勵學(xué)生獨立設計方案、計算機繪圖、獨立加工制作，使學(xué)生對產(chǎn)品的生產(chǎn)的全過(guò)程有一個(gè)直觀(guān)的認識，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng )新能力；對金屬工藝實(shí)習教學(xué)模型陳列柜進(jìn)行開(kāi)放，同時(shí)將優(yōu)秀的學(xué)生作品列入陳列柜（如圖2所示為學(xué)生自主設計制作的機構），激發(fā)學(xué)生比、學(xué)、超的積極向上的學(xué)習熱情。
3結束語(yǔ)
總之，由于《機械制造基礎》課程存在的課程特點(diǎn)，導致教師課堂難教、學(xué)生課堂難學(xué)的問(wèn)題，因此筆者通過(guò)個(gè)人對機械制造基礎課程在理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)方面進(jìn)行的方法探討，提出了一些建議和看法，通過(guò)有效方法的實(shí)施，作為機械專(zhuān)業(yè)核心課程“機械制造基礎”在課堂上獲得了更好的授課效果，學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題學(xué)習也獲得更好的效果，更有效地培養了實(shí)踐創(chuàng )新能力，相關(guān)同學(xué)在國內各種大賽取得了優(yōu)異的成績(jì)。
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