1 課程教學中存在的問題
《機床夾具及應用》是高職院校機械制造類專業的一門重要專業主干課程,該課程以機床夾具為主要研究對象,其培養目標是以企業崗位需要和學生就業為導向,以應用為本位,注重機床夾具設計理論與實踐相結合,培養學生自主分析和解決實際問題的能力。課程主要包括定位部分(含定位原理,定位元件和定位誤差分析)、夾緊部分和專用夾具設計等內容,其中定位部分內容抽象難懂、理論聯系實際要求高,也是課程學習的重點所在。在課程教學和畢業綜合實踐中發現以下幾個問題。第一,學習與應用相脫節。在夾具課堂上,大多數同學能夠在老師的提示下對工件定位形式和定位精度進行完整的分析;在實驗課中,對于某工序的定位方案,只有很少同學能夠主動利用所學知識進行正確定位分析。經過講解,面對新的定位方案,仍舊有部分同學無法分析;畢業綜合實踐的指導過程中發現,大部分學生對常用通用夾具及其定位不夠熟悉,對工件某工序的定位方案設計方法和步驟不夠明確,在實際應用中存在相當大的難度,且缺乏主動查閱資料的意識。這樣,學生在課堂教學—實驗認識—畢業綜合實踐設計的過程中,沒有把所學的知識融會貫通,靈活應用。第二,定位誤差計算較難,考試中發現只有8%左右的同學能夠較為準確的對誤差進行分析。第三,課堂效率不高。夾具課程中的部分內容理論性較強,上課時容易讓學生出現頭腦發暈情況,如果課后不認真梳理總結,學生很難真正掌握。非常普遍的現象是課后認真看書的同學很少,這樣導致課堂效率不高,實驗認識膚淺等現象。使課程學習從實踐應用驅動型變為考試驅動型,嚴重偏離了課程教學的培養目標。針對這些情況,對該課程教學方法的研究很值得思考。
2 課程教學的定位
機床夾具是現代制造行業中一種不可缺少的工藝裝備,它直接影響到產品的加工精度、生產率、勞動強度和加工成本等,是所有機械加工工藝技術人員所必需掌握的基礎知識,在機械制造和生產技術中占有重要地位。
《機床夾具及應用》課程是以機床夾具為研究對象,具有很強的理論性和實踐性。課程的教學定位以學生就業為導向,注重夾具理論知識與實踐相結合,培養學生分析和解決實際夾具設計問題的能力。
3 課程教學方法的探討
高職院校在培養學生時要堅持理論—實踐兩條主線平行發展,即強調基本理論,突出實踐能力。課堂教學作為培養學生的主要陣地,良好的教學方法不僅有利于教學質量的提高,也有利于學生分析和解決實際問題能力的培養,對加強學生主動學習能力和知識創新能力的培養有極大作用。筆者通過對該課程的教學研究和實踐總結,得出以下幾點教學經驗。
3.1 激發討論式教學
激發討論式教學主要把激發學生學習興趣和組織課堂討論兩方面內容納入機床夾具課程教學中。激發討論式教學將傳統的“灌輸式”教學模式轉變為主動學習型教學,從根本上激發了學生的學習熱情,引導學生自主的去發現問題和解決問題。首先,激發學生的學習興趣。興趣是學習的內在核動力,激發學生學習興趣要從學生關心的問題入手。對高職院校學生來說,最關心的莫過于就業和考試。本文認為以下幾個方面在課堂上要特別注意。第一,強化學生行業意識和就業崗位觀念。課程伊始,對學生進行必要的課程認識和課程解決的實際問題介紹是十分必要的。《機床夾具及應用》是一門注重理論和實踐的專業技術課程,加工精度的保證離不開定位,定位是機床夾具課程的核心內容。通過引入工程實例證明課程內容的廣泛性和重要性。例如,上課時可以引入航空工業的核心零件的加工工藝介紹,精密細長軸車外圓、端面、加工中心孔和磨削內孔的加工和定位分析,說明機床夾具在制造行業發展中的應用和重要地位。注重學生崗位觀念培養,闡明高職學生與車間普通工人的區別,高級技師人員與高級操作人員的不同,強調我們注重學生的專業理論知識和分析解決實際問題的能力,坦白的說就是掌握專業知識的水平程度決定著學生就業崗位,讓學生真正的感受到掌握這門課的知識是重要的,必定都能激起大多同學的學習動力,奮發學習。第二,課堂上引入獎勵加分機制。90 后大學生有很多優點,他們思想活躍、講究個性、熱愛表現自己,在加上學生都想給老師留下好印象的心理。這樣在課堂上引入加分獎勵政策在很大程度上調動學生學習的積極性。例如對課堂積極回答問題,平時成績上每次加2 分;鼓勵學生向老師提出問題,對提出很有學識性問題的同學在平時成績上加10 分,把老師現場難住的同學平時成績加20 分。通過課堂的積極提問,解決了課堂沉悶現象,消除了學生的聽課疲倦,活躍了課堂氣氛,還能讓學生在課后復習課堂內容。第三,上課前擺明難點和重點。每次上課前將重點和難點標出,這樣可避免學生課堂上聽的很糊涂,以至于失去學習興趣。學生聽課時做到的心中有數,復習時有章可依,也極大的提高了教學效率。總之,上面的方法對激發學生學習的興趣很有效,也促進了活躍和諧的課堂氛圍形成。其次,積極組織討論。傳統的大學課堂上一直是老師不停的講,學生聽不聽課是他自己的事,這對培養高職學生顯然十分不合適,是不負責的。機床夾具課程十分注重學生對問題的思考,沒有良好的互動和討論,學生在課堂什么也學不到。這就要求課堂上一定要給學生擺問題,去學習和思考。筆者建議在課堂上給學生留5~10 分鐘的討論和思考會有良好的教學效果。
3.2 野實驗冶指導式教學
“實驗”指導式主要是將動畫、視頻和夾具模型引入課堂,生動形象,既豐富了教學形式,也提高教學效率。高職院校對學生的培養不同于本科院校,不能把“學術型”人才和“理論型”人才作為培養目標。職業院校應重點在培養學生理論知識和實踐操作技能相結合能力。針對《機床夾具及應用》課程,課堂上應注重實踐教學。例如,講解車床跟刀架與中心架的區別時,或回轉工作臺和萬能分度頭等通用夾具的結構和工作原理時,學生很難有一個清晰的認識,假如能把這些夾具模型或實際工作的視頻引進課堂,學生不僅能夠很容易的理解,也能學到實際如何操作應用。對于聯動夾緊機構,分度裝置和成組夾具等,通過把模型引入課堂,極大的增加了課堂學習的趣味,豐富了課堂的教學形式,會極大的提高教學效率。
3.3 建立良好的師生關系
建立相互信任、相互合作的良好師生關系有助于課堂效率的提高。教師應拋棄傳統教育的“師道尊嚴”與“教師權威”等陳腐觀念,以平等、尊重、信任和關愛的心態面對學生[2]。職業院校學生需要更多的關愛和信任,近些年職業院校學生生源的質量參差不齊,主要表現在補錄生和特長單招生占有一定比例。造成高職院校學生存在底子薄、層次大、學習能力不平衡等特點。補錄生和特長單招生基礎知識薄弱,紀律性差等情況給教師教學帶來了很多困難。因此,老師上課時要結合學生的自身情況,對他們提出合理的教學期望,并對這部分學生有更多的關心和耐心,多對他們進行正面的引導和鼓勵。老師要多信任和鼓勵學生,主要表現在多理解學生的學習困難,許可他們提出的合理要求;課堂上多表揚學生,課間多跟他們交流,平時善于聽取學生的意見,多關心他們的學習和生活情況等。只要多信任和肯定學生,對他們多一些關心和關注,他們才會真正的做到尊重教師,課堂上認真聽講、勇于發言。這樣更有利于增進師生感情,建立良好的師生關系。
3.4 鉆研教學大綱和教學方法袁展示課堂魅力
課堂是表現教師人格魅力的主要環境,教師的思想和學識對學生有極大的影響,課堂的教學內容和教學手段很值得思考。針對機床夾具及應用課程,文獻[3]認為教師應認真備好課,杜絕照本宣科和滿堂灌的教學方法,同時應鉆研課程教學計劃。處理教材時應把握好三條主線及其關系(1.定位方案設計線24 學時;2.定位夾緊裝置線10 學時;3.專用和現代夾具線14 學時)。文獻[4]指出采用問題探討教學法時所設置的問題應有針對性、難度適中和有層次性。本文認為,教師在處理好教學大綱的基礎上,要研究教學內容,主要解決講什么,如何講和如何用等方面內容。首先,講課的內容是對教材、大綱重難點的把握。要求課堂內容有很強的針對性;其次,教學方法和組織形式很重要,機床夾具課程的內容專業性強,內容涉及范圍廣,須有一定的機械制圖和機械設計基礎,同時與工程材料、機械加工工藝密切結合。顯然在課堂上沒有一定的知識聯系和疏導,學生會感覺每門課程知識都是零散和孤立的。要求教師在備課時要多層次、多方位、多學科全面深層的對問題進行剖析,通過學科知識的融會貫通,讓學生建立起一個整體的知識網。課堂的語言組織要嚴謹、生動、形象和趣味性相結合,充分調動課堂氣氛。這樣在課堂上不僅能展現教師的個人魅力,對學生的學習態度和人生追求也會有很大影響。機床夾具是一門實踐性很強的課程,特別是工件定位方案的分析和設計部分。通過課程實驗,培養學生對定位方案的分析、判定和設計能力,讓學生感受到學有所用。
4 課程中教學舉例
針對機床夾具與其他課程間相互滲透較多的情況,現以加工圖1 所示零件為例進行定位分析和設計,全方位、多層次的組織課堂教學內容。教學時根據學生學習特點,對知識點講解要從點到面,從簡單到復雜,課堂進度適當,重點內容要詳細,重復內容可留給學生自己去思考。在教學中理論聯系實際,培養學生綜合分析和解決工程實際問題的能力,具體過程如下:
4.1 任務引出
如圖1 所示軸零件,軸的直徑為Φ600-0.03,下部槽的寬度a 已加工好,試分析銑削加工上部槽d 時,對其進行定位分析和方案設計。
4.2 任務分析
首先分析加工槽時要求保證的尺寸及其意義,其次要保證尺寸時自由度限制情況分析,然后給出定位方案,以及該定位方案的定位誤差情況分析。
4.3 問題講解
a.加工槽要保證的尺寸及精度有哪些,分析其含義。
工序圖樣顯示:d—加工槽的槽寬;h—槽底與軸線距離;Φ600-0.02—未加工槽的長度。平行度公差0.05mm,對稱度公差0.1mm,其共同基準A 為下部槽的對稱中面。
首先,聯系機械制圖中對稱度和平行度的意義,并指出平行度公差0.05mm 和對稱度公差0.1mm 的表達含義。實際上,這兩個形位公差都是指加工鍵槽的兩對稱中心面偏離基準A 面的公差帶范圍,其中對稱度在一定程度上包含平行度公差,若對稱度公差改為0.05mm,則平行度公差可以不用標注。
b.保證各個尺寸時,限制自由度分析
在左視圖中建立直角坐標系,如圖所示。尺寸d——— x 限制(其定尺寸由刀具保證);尺寸h———限制z 和x蓻;長度尺寸Φ600-0.02———限制y 、蓻x 、蓻z ;平行度公差——— 蓻z ;對稱度公差——— x 、蓻y 、蓻z 。故加工時六個自由度都需要限制。加工槽寬d 時可以用銑刀直接保證。
c.定位方案設計和分析
根據上面對自由度分析,設計圖2 定位方案對工件進行定位,根據圖示坐標,V 型塊限制x 、x蓻、z 、z 蓻;頂尖3 限制y ,定位銷6 限制y蓻。其中V 型塊具有對中作用,可認為定位基準為軸線,與h 的設計基準相同,定位合理。
d.誤差的分析
該方案誤差主要有床身震動誤差,銑刀對刀誤差,切削過程產生誤差和定位誤差。其中定位誤差由定位方案引起,定位誤差大小后面章節再進一步講解。
e.思維擴展
若零件下部沒有槽或上部銑通槽時,對上面重新分析。
4.4 任務小結
通過詳細的講解,滲透課程間的聯系,讓學生對重點知識有深刻的把握,后面要再提出問題供學生思考分析。
5 總結
文章對《機床夾具及應用》課程教學進行了重新審視定位,結合課程教學的培養目標,提出了課程教學的具體方法。需要強調,在平時課程的教學中還應注重學生自學能力和查找資料習慣的培養,例如引導學生充分利用校園網絡課程資源庫,遇到問題時能夠獨立查找設計手冊等。另外,《機床夾具及應用》是一門專業性很強的專業主干課程,課程理論聯系實踐強,需要老師有豐富的理論和實踐知識。筆者認為可以對有豐富教學經驗老師的課堂進行錄制,制做成優秀網絡視頻課程傳到校園網絡資源庫,可讓廣大師生長期受益。機床夾具課程具有很強的應用性和實踐性,教學中對學生的分析和解決實際問題能力要求較高,筆者會在今后的教學過程中不斷探索,不斷總結經驗。
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