1 课程教学中存在的问题
《机床夹具及应用》是高职院校机械制造类专业的一门重要专业主干课程,该课程以机床夹具为主要研究对象,其培养目标是以企业岗位需要和学生就业为导向,以应用为本位,注重机床夹具设计理论与实践相结合,培养学生自主分析和解决实际问题的能力。课程主要包括定位部分(含定位原理,定位元件和定位误差分析)、夹紧部分和专用夹具设计等内容,其中定位部分内容抽象难懂、理论联系实际要求高,也是课程学习的重点所在。在课程教学和毕业综合实践中发现以下几个问题。第一,学习与应用相脱节。在夹具课堂上,大多数同学能够在老师的提示下对工件定位形式和定位精度进行完整的分析;在实验课中,对于某工序的定位方案,只有很少同学能够主动利用所学知识进行正确定位分析。经过讲解,面对新的定位方案,仍旧有部分同学无法分析;毕业综合实践的指导过程中发现,大部分学生对常用通用夹具及其定位不够熟悉,对工件某工序的定位方案设计方法和步骤不够明确,在实际应用中存在相当大的难度,且缺乏主动查阅资料的意识。这样,学生在课堂教学—实验认识—毕业综合实践设计的过程中,没有把所学的知识融会贯通,灵活应用。第二,定位误差计算较难,考试中发现只有8%左右的同学能够较为准确的对误差进行分析。第三,课堂效率不高。夹具课程中的部分内容理论性较强,上课时容易让学生出现头脑发晕情况,如果课后不认真梳理总结,学生很难真正掌握。非常普遍的现象是课后认真看书的同学很少,这样导致课堂效率不高,实验认识肤浅等现象。使课程学习从实践应用驱动型变为考试驱动型,严重偏离了课程教学的培养目标。针对这些情况,对该课程教学方法的研究很值得思考。
2 课程教学的定位
机床夹具是现代制造行业中一种不可缺少的工艺装备,它直接影响到产品的加工精度、生产率、劳动强度和加工成本等,是所有机械加工工艺技术人员所必需掌握的基础知识,在机械制造和生产技术中占有重要地位。
《机床夹具及应用》课程是以机床夹具为研究对象,具有很强的理论性和实践性。课程的教学定位以学生就业为导向,注重夹具理论知识与实践相结合,培养学生分析和解决实际夹具设计问题的能力。
3 课程教学方法的探讨
高职院校在培养学生时要坚持理论—实践两条主线平行发展,即强调基本理论,突出实践能力。课堂教学作为培养学生的主要阵地,良好的教学方法不仅有利于教学质量的提高,也有利于学生分析和解决实际问题能力的培养,对加强学生主动学习能力和知识创新能力的培养有极大作用。笔者通过对该课程的教学研究和实践总结,得出以下几点教学经验。
3.1 激发讨论式教学
激发讨论式教学主要把激发学生学习兴趣和组织课堂讨论两方面内容纳入机床夹具课程教学中。激发讨论式教学将传统的“灌输式”教学模式转变为主动学习型教学,从根本上激发了学生的学习热情,引导学生自主的去发现问题和解决问题。首先,激发学生的学习兴趣。兴趣是学习的内在核动力,激发学生学习兴趣要从学生关心的问题入手。对高职院校学生来说,最关心的莫过于就业和考试。本文认为以下几个方面在课堂上要特别注意。第一,强化学生行业意识和就业岗位观念。课程伊始,对学生进行必要的课程认识和课程解决的实际问题介绍是十分必要的。《机床夹具及应用》是一门注重理论和实践的专业技术课程,加工精度的保证离不开定位,定位是机床夹具课程的核心内容。通过引入工程实例证明课程内容的广泛性和重要性。例如,上课时可以引入航空工业的核心零件的加工工艺介绍,精密细长轴车外圆、端面、加工中心孔和磨削内孔的加工和定位分析,说明机床夹具在制造行业发展中的应用和重要地位。注重学生岗位观念培养,阐明高职学生与车间普通工人的区别,高级技师人员与高级操作人员的不同,强调我们注重学生的专业理论知识和分析解决实际问题的能力,坦白的说就是掌握专业知识的水平程度决定着学生就业岗位,让学生真正的感受到掌握这门课的知识是重要的,必定都能激起大多同学的学习动力,奋发学习。第二,课堂上引入奖励加分机制。90 后大学生有很多优点,他们思想活跃、讲究个性、热爱表现自己,在加上学生都想给老师留下好印象的心理。这样在课堂上引入加分奖励政策在很大程度上调动学生学习的积极性。例如对课堂积极回答问题,平时成绩上每次加2 分;鼓励学生向老师提出问题,对提出很有学识性问题的同学在平时成绩上加10 分,把老师现场难住的同学平时成绩加20 分。通过课堂的积极提问,解决了课堂沉闷现象,消除了学生的听课疲倦,活跃了课堂气氛,还能让学生在课后复习课堂内容。第三,上课前摆明难点和重点。每次上课前将重点和难点标出,这样可避免学生课堂上听的很糊涂,以至于失去学习兴趣。学生听课时做到的心中有数,复习时有章可依,也极大的提高了教学效率。总之,上面的方法对激发学生学习的兴趣很有效,也促进了活跃和谐的课堂氛围形成。其次,积极组织讨论。传统的大学课堂上一直是老师不停的讲,学生听不听课是他自己的事,这对培养高职学生显然十分不合适,是不负责的。机床夹具课程十分注重学生对问题的思考,没有良好的互动和讨论,学生在课堂什么也学不到。这就要求课堂上一定要给学生摆问题,去学习和思考。笔者建议在课堂上给学生留5~10 分钟的讨论和思考会有良好的教学效果。
3.2 野实验冶指导式教学
“实验”指导式主要是将动画、视频和夹具模型引入课堂,生动形象,既丰富了教学形式,也提高教学效率。高职院校对学生的培养不同于本科院校,不能把“学术型”人才和“理论型”人才作为培养目标。职业院校应重点在培养学生理论知识和实践操作技能相结合能力。针对《机床夹具及应用》课程,课堂上应注重实践教学。例如,讲解车床跟刀架与中心架的区别时,或回转工作台和万能分度头等通用夹具的结构和工作原理时,学生很难有一个清晰的认识,假如能把这些夹具模型或实际工作的视频引进课堂,学生不仅能够很容易的理解,也能学到实际如何操作应用。对于联动夹紧机构,分度装置和成组夹具等,通过把模型引入课堂,极大的增加了课堂学习的趣味,丰富了课堂的教学形式,会极大的提高教学效率。
3.3 建立良好的师生关系
建立相互信任、相互合作的良好师生关系有助于课堂效率的提高。教师应抛弃传统教育的“师道尊严”与“教师权威”等陈腐观念,以平等、尊重、信任和关爱的心态面对学生[2]。职业院校学生需要更多的关爱和信任,近些年职业院校学生生源的质量参差不齐,主要表现在补录生和特长单招生占有一定比例。造成高职院校学生存在底子薄、层次大、学习能力不平衡等特点。补录生和特长单招生基础知识薄弱,纪律性差等情况给教师教学带来了很多困难。因此,老师上课时要结合学生的自身情况,对他们提出合理的教学期望,并对这部分学生有更多的关心和耐心,多对他们进行正面的引导和鼓励。老师要多信任和鼓励学生,主要表现在多理解学生的学习困难,许可他们提出的合理要求;课堂上多表扬学生,课间多跟他们交流,平时善于听取学生的意见,多关心他们的学习和生活情况等。只要多信任和肯定学生,对他们多一些关心和关注,他们才会真正的做到尊重教师,课堂上认真听讲、勇于发言。这样更有利于增进师生感情,建立良好的师生关系。
3.4 钻研教学大纲和教学方法袁展示课堂魅力
课堂是表现教师人格魅力的主要环境,教师的思想和学识对学生有极大的影响,课堂的教学内容和教学手段很值得思考。针对机床夹具及应用课程,文献[3]认为教师应认真备好课,杜绝照本宣科和满堂灌的教学方法,同时应钻研课程教学计划。处理教材时应把握好三条主线及其关系(1.定位方案设计线24 学时;2.定位夹紧装置线10 学时;3.专用和现代夹具线14 学时)。文献[4]指出采用问题探讨教学法时所设置的问题应有针对性、难度适中和有层次性。本文认为,教师在处理好教学大纲的基础上,要研究教学内容,主要解决讲什么,如何讲和如何用等方面内容。首先,讲课的内容是对教材、大纲重难点的把握。要求课堂内容有很强的针对性;其次,教学方法和组织形式很重要,机床夹具课程的内容专业性强,内容涉及范围广,须有一定的机械制图和机械设计基础,同时与工程材料、机械加工工艺密切结合。显然在课堂上没有一定的知识联系和疏导,学生会感觉每门课程知识都是零散和孤立的。要求教师在备课时要多层次、多方位、多学科全面深层的对问题进行剖析,通过学科知识的融会贯通,让学生建立起一个整体的知识网。课堂的语言组织要严谨、生动、形象和趣味性相结合,充分调动课堂气氛。这样在课堂上不仅能展现教师的个人魅力,对学生的学习态度和人生追求也会有很大影响。机床夹具是一门实践性很强的课程,特别是工件定位方案的分析和设计部分。通过课程实验,培养学生对定位方案的分析、判定和设计能力,让学生感受到学有所用。
4 课程中教学举例
针对机床夹具与其他课程间相互渗透较多的情况,现以加工图1 所示零件为例进行定位分析和设计,全方位、多层次的组织课堂教学内容。教学时根据学生学习特点,对知识点讲解要从点到面,从简单到复杂,课堂进度适当,重点内容要详细,重复内容可留给学生自己去思考。在教学中理论联系实际,培养学生综合分析和解决工程实际问题的能力,具体过程如下:
4.1 任务引出
如图1 所示轴零件,轴的直径为Φ600-0.03,下部槽的宽度a 已加工好,试分析铣削加工上部槽d 时,对其进行定位分析和方案设计。
4.2 任务分析
首先分析加工槽时要求保证的尺寸及其意义,其次要保证尺寸时自由度限制情况分析,然后给出定位方案,以及该定位方案的定位误差情况分析。
4.3 问题讲解
a.加工槽要保证的尺寸及精度有哪些,分析其含义。
工序图样显示:d—加工槽的槽宽;h—槽底与轴线距离;Φ600-0.02—未加工槽的长度。平行度公差0.05mm,对称度公差0.1mm,其共同基准A 为下部槽的对称中面。
首先,联系机械制图中对称度和平行度的意义,并指出平行度公差0.05mm 和对称度公差0.1mm 的表达含义。实际上,这两个形位公差都是指加工键槽的两对称中心面偏离基准A 面的公差带范围,其中对称度在一定程度上包含平行度公差,若对称度公差改为0.05mm,则平行度公差可以不用标注。
b.保证各个尺寸时,限制自由度分析
在左视图中建立直角坐标系,如图所示。尺寸d——— x 限制(其定尺寸由刀具保证);尺寸h———限制z 和x蓻;长度尺寸Φ600-0.02———限制y 、蓻x 、蓻z ;平行度公差——— 蓻z ;对称度公差——— x 、蓻y 、蓻z 。故加工时六个自由度都需要限制。加工槽宽d 时可以用铣刀直接保证。
c.定位方案设计和分析
根据上面对自由度分析,设计图2 定位方案对工件进行定位,根据图示坐标,V 型块限制x 、x蓻、z 、z 蓻;顶尖3 限制y ,定位销6 限制y蓻。其中V 型块具有对中作用,可认为定位基准为轴线,与h 的设计基准相同,定位合理。
d.误差的分析
该方案误差主要有床身震动误差,铣刀对刀误差,切削过程产生误差和定位误差。其中定位误差由定位方案引起,定位误差大小后面章节再进一步讲解。
e.思维扩展
若零件下部没有槽或上部铣通槽时,对上面重新分析。
4.4 任务小结
通过详细的讲解,渗透课程间的联系,让学生对重点知识有深刻的把握,后面要再提出问题供学生思考分析。
5 总结
文章对《机床夹具及应用》课程教学进行了重新审视定位,结合课程教学的培养目标,提出了课程教学的具体方法。需要强调,在平时课程的教学中还应注重学生自学能力和查找资料习惯的培养,例如引导学生充分利用校园网络课程资源库,遇到问题时能够独立查找设计手册等。另外,《机床夹具及应用》是一门专业性很强的专业主干课程,课程理论联系实践强,需要老师有丰富的理论和实践知识。笔者认为可以对有丰富教学经验老师的课堂进行录制,制做成优秀网络视频课程传到校园网络资源库,可让广大师生长期受益。机床夹具课程具有很强的应用性和实践性,教学中对学生的分析和解决实际问题能力要求较高,笔者会在今后的教学过程中不断探索,不断总结经验。
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