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《机械制造工艺学》课程的教学探讨
作者：吕崇明
关键词：机制工艺；教学方法；教学探讨
《机械制造工艺学》是高等职业技术院校机械设计制造类专业主要专业基础课程之一。学习这门课程，能掌握机械制造工艺的有关知识，为今后在生产实践中分析和解决机械制造技术问题奠定基础。《机械制造工艺学》课程具有综合性、实践性和灵活性等特点，传统的教学方法存在着理论与实践严重分离现象，不能很好地解决该课程的重点、难点问题。如何解决该课程教学任务重、课时紧等困难，是任课教师必须考虑的问题。笔者从事《机械制造工艺学》课程教学多年，在系统分析该课程的特点后，将课程内容分为四大部分：基础知识、机械加工质量、编制机械加工工艺规程和装配工艺等。根据每一部分的内容、特点、教学要求和教学目标，分别采用不同的方法实施教学，取得了较好的教学效果。
采用现场教学法，增强学生的
感性认识，解决基础知识的教学问题
《机械制造工艺学》基础知识部分包含的内容很多，有机床与工艺装备、毛坯选择与加工、热处理方法选择及工序安排、机械制造工艺常用数据的查阅、工艺参数的选择等等。这些内容比较松散，相互之间又没有什么必然的联系，给教学带来一定的困难。为了增强学生的感性认识，笔者在教学实践中采用现场教学法，较好解决了这些问题。在讲授机床结构与刀具时，将学生带到机加工车间现场，在各类机床前分别介绍其结构和作用以及用不同刀具来加工零件的不同表面。这样学生比较容易掌握知识。在讲授毛坯选择与加工时，利用铸造车间、锻造车间的生产现场进行教学（没有条件的学校可通过播放录像方法解决）。在铸造现场，让学生观察哪些零件适合选择铸件毛坯。在锻造车间分别采用铸铁、低碳钢材料演示给学生观看。当锻造铸铁材料出现问题时，现场解释为什么会出现这些问题，说明铸铁材料不能采用锻造方法加工。采用锻造方法加工低碳钢或低碳合金钢材料毛坯的好处及原因都可在现场介绍。这样学生容易掌握，记忆深刻。
对于热处理方法选择及工序安排，可通过现场教学法提高学生的学习兴趣。首先，授课教师预先准备一些未经热处理的材料：45钢、高碳钢、低碳钢、低碳合金钢；还要准备一些经热处理的材料：淬火后的45钢，经渗碳、渗氮后的低碳合金钢等。让学生亲自动手在车床上加工，感受不同材料的加工工艺性（包括切削加工难易程度和表面质量）。在加工过程，学生会发现45钢加工工艺性较好，高碳钢太硬，低碳钢、低碳合金钢材料太软，韧性太大，也不利于切削加工和实现表面质量；淬火钢，经渗碳、渗氮后的低碳合金钢，采用普通切削刀具根本无法加工。针对这种现象，将高碳钢、低碳钢和低碳合金钢拿到“金材”实验室分别进行退火、正火热处理，再进行试切。学生体会到经热处理后的高碳钢、低碳钢和低碳合金钢材料均比热处理前易于加工。有了这些感性认识后，教师就可以进行系统归纳：（1）高碳钢硬度较高，切削加工困难，需要采用退火热处理降低硬度。（2）低碳钢和低碳合金钢硬度较低，也不利于切削加工，需要采用正火热处理提高硬度。为了便于切削加工，用于改善切削工艺性的退火、正火热处理工序安排在切削加工之前进行。（3）经过提高表面硬度的淬火、渗碳、渗氮等热处理后的工件，不能采用普通刀具进行加工。因此，淬火、渗碳和渗氮热处理工序一般都要安排在磨削加工之前进行。采用现场教学法，解决《机械制造工艺学》的基础知识教学，容易被学生所掌握，很好地解决了课时、内容和教学效果之间的矛盾。
采用行为引导型教学法，培养学生的
团队精神，解决机械加工质量的教学问题
零件的机械加工质量包含两方面内容：加工精度和表面质量。在这一模块中加工精度是教学重点内容，加工误差是难点内容。由于引起加工误差的因素很多，加上内容抽象，使用传统的教学方法很难收到理想的教学效果。笔者在教学实践中采用了行为引导型教学法进行教学。为更好地实现教学目标，授课教师必须在完全吃透教学内容和教学要求的基础上，进行合理的课堂设计。采用教师引导、学生讨论的教学形式，保证学生充分地参与到课堂教学中来，挖掘学生的创造能力和发现能力，更好地培养学生发现问题和解决问题的能力，从而达到教学目标。例如，在分析细长轴加工过程出现的中间大、两头小的腰鼓形（或出现中间小两头大的马鞍形）圆柱度的误差原因时，采用行为引导型教学法，将全班学生分成若干组进行探讨，发挥每位组员的作用，要求每一组寻找出造成这种加工误差的原因，并采取相应的措施，减少加工误差。在整个过程中，体现了学生的中心作用，授课教师要以平等的身份参与到学生探知过程，并适时加以引导。经过小组成员的共同努力后，各组派一名代表发言，教师将结果汇总分析。通过这种形式，让学生尽可能地自主发现问题并解决问题，有利于培养学生分析问题和解决问题的能力，也有利于培养学生的团队精神。教师要做的工作是如何激发学生发现问题的兴趣并指导学生解决问题，使学生在这一过程中体会到自主解决问题后的快乐。采用行为引导型教学法较好地解决了加工误差这一教学难点问题。
采用启发式教学法，化难为易，解决
编制机械加工工艺规程的教学问题
编制机械加工工艺规程是本课程的教学重点和难点内容，涉及知识面广，内容抽象，对于缺少生产经验的学生来说，无疑是一件困难的事情。在机械行业中，常用的机械加工工艺规程有两种：机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。在教学实践中，笔者采用了启发式教学法，化难为易，便于学生掌握。例如编制盘式齿轮的机械加工工艺过程卡，首先分析零件的技术要求和结构特点，寻找出零件由哪些基本表面和特形表面组成。对于盘式齿轮来说，把它分解成外圆表面、端平面、内圆表面和渐开线齿形表面。在开始编制零件的机械加工工艺过程卡之前，首先启发学生思考如何拟定单一的外圆表面、平面、内孔和齿面的加工方案。对于单个表面来说，拟定加工方案比较容易做到，教师要做的是如何启发学生将这些单一的表面的加工方案合理地融合在一起，最终形成盘式齿轮的加工路线，解决了编制盘式齿轮的机械加工工艺过程卡的主要问题。
对于编制机械加工工序卡，工艺尺寸链是比较重要的内容，也是最难教、最难学的内容。笔者在教学实践中，将工艺尺寸链部分内容分解成三部分：工艺尺寸链的建立、判断各环性质和工艺尺寸的计算。对于工艺尺寸链的建立，将理论与实际密切结合在一起，将实际生产的零件作为教学例子，针对零件某一方向的尺寸进行设疑：如果要加工该零件，将如何加工，按什么样的加工顺序进行？加工每一个表面的定位基准选在哪里？每一道工序的尺寸是如何确定的？这样按照生产实际过程，一步一步启发、引导学生思考。当各工序尺寸确定之后，工序尺寸链的组成环也就找出来了，最后间接形成的尺寸就是封闭环，这样就可以解决尺寸链的建立问题。判断各环性质可采用画图法解决，简捷易懂，学生容易掌握。工艺尺寸的具体计算，属于数学运算问题，一般学生都具备这方面的计算能力。
采用类比法教学，找出异同，解决装配尺寸链的教学问题
装配工艺的重点、难点内容是讲解装配尺寸链。笔者在这部分内容的教学中采用了类比法教学。教学中笔者引导学生把已经学过的工艺尺寸链与装配尺寸链进行比较，比较它们之间的相似性以及不同之处，找出它们的共性和个性，从而掌握装配尺寸链的特点和区别。采用这种方法，既学习了新知识，又复习旧知识，一举两得，事半功倍。
总之，根据《机械制造工艺学》各模块的特点，分别采用不同的教学方法，容易激发学生的学习兴趣，解决教学难点，收到较好的教学效果。□