《机械制造基础》课程模块化教学模式的设计与实施

Mechanical manufacturing base course modular teaching pattern design and implementation

三江学院机械工程学院 陈本德

摘要 机械制造基础是一门重要的综合性课程，也是一门实践性很强的专业基础课程。在专业建设和课程建设中，加强该课程的改革势在必行。本文阐述和分析了机械制造基础课程改革中，以模块教学模式将课程理论教学与金工实习结合的教学实践。不仅总结了课程改革的成果，也分析了对于机械制造基础课程改革的一些思考。

Summary：The machinery manufacture base is an important comprehensive course, is also a strong practical professional foundation course. In the professional construction and curriculum construction, strengthen the curriculum reform is imperative. This paper expounds and analyses mechanical manufacturing basic course reform in order to module teaching mode will curriculum theory teaching and metalworking practice of teaching practice. Not only summarizes the achievements of the curriculum reform, and also analyzed for mechanical manufacturing basic course reform of some of the thinking.

 

关键词 机械制造 课程 改革

Keywords： machinery manufacturing course reform

 

《机械制造基础》课程是机械类、近机械类各专业重要的专业平台课（也有称为专业基础课或技术基础课），它是在高等院校课程体系改革中形成的一门集工程材料、热处理工艺、机械零件毛坯成形和切削加工技术等内容为一体的综合性课程。该课程的任务，不仅要为整个专业教学体系形成支柱性的作用，而且为学生今后的适应社会需要和个人事业发展奠定基础。该课程的特点，内容多、涉及面广，既具有较强的理论性和实践性，又具有鲜明的应用性。然而，长期的教学实践告诉我们，该课程常常为学生认为枯燥和艰深，缺乏严密的逻辑性，无法通过演绎和推理寻求问题的准确答案，“味同嚼蜡”，加之教学课时的限制，不可能通过大量的例题讲解和练习来加深理解，使教和学两方面都有较大的困难。三江学院是独立民办本科院校，属于“三本”，所招收的学生入学成绩偏低，且有相当比例的在高中阶段学文科的学生进入工科学习，因此，为了提高该课程的教学效益和教学质量，强化专业课程体系建设，变被动为主动，三江学院机械工程学院根据多年的教学实践总结，反复权衡利弊，做出决定，大刀阔斧改革机械制造基础课程教学，并以此促进整个专业建设工作。

一、问题的关键在哪里？

如上所述，机械制造基础课程的教学既重要又存在一定的难度，其困难来自于课程内容本身，也来自于学生基础。解决困难的关键在哪里？

机械制造基础课程具有很强的实践性，因此，要解决问题就要从强化实践教学入手，而机械制造基础实践环节就是传统的金工实习。按照传统的教学计划，机械制造基础课程是在金工实习、工程制图、公差与配合、机械设计基础等理论和实践课程之后开设，金工实习的内容是铸、锻、焊、热处理和车、钳、铣、刨、磨等工种的认识实训，是直接完成机械制造实践过程，需要有一定的机械制造理论作为依托，机械制造基础是解决机械制造过程有关理论问题，学习该课程必须依赖于有效的机械制造操作实践。可见，金工实习和机械制造基础课程两个教学环节存在着十分紧密的相互依存、相互补充的关系。以往的教学计划安排，两个教学环节脱节，一般是先开设金工实习实践教学，学生普遍不了解其教学目的，匆匆忙忙地操作，只知其然不知其所以然，无法建立起有效的知识体系，也不能形成巩固的概念。过了几学期再开设机械制造基础课程，学生对金工实习的内容基本遗忘，特别对机械加工各种机床和加工方法已经记忆模糊，甚至混淆，则仍然感到机械制造基础理论枯燥、难学，还是没有摆脱那种“黑板上开机床，书本上画‘材料’”的被动状况。从根本上弱化了实践教学活动，不能充分发挥两个内在具有紧密联系的教学环节的教学效能，用课程术语讲，这叫做“偏析”。

找到了解决问题的关键，我们在专业建设和课程建设中，大刀阔斧进行课程改革，提出机械制造基础课程改革模块的设计方案，从09级新生开始，在教学计划中，将集中进行的金工实习改为分散进行，在教学安排上使机械制造基础课程与金工实习实践教学两个环节同时开展，使两个教学环节紧密结合，课堂教学和实践教学以模块形式逐次向前推进，从教学日程安排上实现“理论教学讲到哪里，实践教学就做到哪里”，力求“学做结合”，齐头并进，彻底改变以往教学中金工实习与机械制造基础教学脱节，不能有效发挥各自应有作用的状况。

二、机械制造基础课程改革与模块化教学方案的设计与实施

机械制造基础课程教学改革是系统性很强的工作，要从教学内容的整合、教学进度的安排、教学方法运用、教材建设等方面进行综合设计。改革的关键点是强化实践教学，以实际操作促进理论学习，强化深化课堂教学知识，出发点是教学内容的整合与取舍，着眼点是理论教学与实践教学有机地紧密结合，着力点则是按教学模块设计理论教学和实践教学过程。

首先分为材料选择与毛坯制造方法和金属切削加工两个大模块，每个大模块中又细分为若干个子模块。实践性教学内容的设计，改变传统的金工实习模式，按理论教学模块设计，实践教学内容为深化强化机械制造基础理论教学服务。以金属切削加工模块为例，教学内容分为切削加工基本知识、机床、通用夹具、刀具、机械加工精度、轴类零件加工、套类零件加工、齿轮零件加工、叉架类和箱体类零件加工、机械加工工艺基础等若干个子模块，一个子模块用一到两次课讲完，每次理论课后立即进行针对性的实践教学。例如，讲完切削加工基本知识理论课，学生立即分组参加实践课，由老师演示各种机床的运动、切削用量的分析、切屑的形态的分析、切削液的应用等；讲完机床后，随即分组进行识别和分析各种机床的结构，进行机床传动机构的测绘分析；讲完刀具后，随即带领学生分析各种刀具的模型和实物，进行车刀角度的测量实验；讲完各种典型零件的加工后，随即上机床加工出相应的零件。这种学与做“零距离”的结合把课程理论教学内容活化了，学生手捧着教材，眼望着实物，想着课堂上讲过的内容、屏幕上显示过的图形和视屏动画，很自然地理解了原本被视为艰深的工程技术理论问题。

作为课程的总结性教学模块，我们利用学期末集中实训阶段，开设了两周的《毛坯与工艺设计》实训，聘请了具有多年实践经验的老工程师、老教师和年轻教师组成的团队承担实践指导任务。以铸锻焊毛坯制造工艺设计和典型零件机械加工工艺设计为主要内容。以铸造工艺设计为例，学生在该模块学习过程中，要绘制毛坯零件图样、模型图样和零件工作图，查表选择铸造工艺参数、设计浇注系统和冒口位置等。由于学生在铸造教学模块中已经完成了整模、分模、活块、挖沙、三箱等铸造工艺实践，又经过铸造工艺设计，使学生在铸造工艺技术方面有了更深更全面的理解。典型零件机械加工工艺设计除了绘制有关图样外，主要设计典型轴类零件、套类零件、轴承座零件的机械加工工艺路线和工艺规程，以填写机械加工工艺过程卡片和机械加工工艺卡片为最终作业。在教师的指导下分析各种零件的结构特点、材料特性、技术要求、批量大小，选择适当的加工方法。把各教学模块所学到的知识灵活地运用到工艺设计实践中来，完成机械制造工艺工程师的基本训练，完成了质的飞跃。通过该模块的教学，也为提高教师队伍的素质，提供了很好的机会，特别锻炼了年轻教师，在富有实际经验的老教师带领和指导下，年轻教师的专业知识和实践能力有了一次全面的提升。

为帮助学生掌握教学重点，我们利用近几年建设起的硬件条件，开设了材料性能与热处理实训。每2位同学为一小组，每组操作一台加热炉，进行金属材料的热处理实训，主要完成常用材料的正火、淬火、回火实践环节，并测定其机械性能。以热处理工艺实训教学模块带动典型零件材料选用，通过不同材料的相同热处理工艺和相同材料不同热处理工艺所得到的结果分析，既深化了学生对热处理工艺方法的认识，也强化了学生对材料种类、性能的认识，更使学生学会典型零件材料的选择方法。

机械制造基础课程是一门工程实践性课程，而工程实践中处处凝炼着创造性的火花，为培养和启发学生在本课程学习中充分发挥自己的创造性思维，我们开设了冲压钣金工艺教学模块和钎焊小制作教学模块，在教学过程中引导学生完成规定的实物制作任务的同时，根据所学所见，充分发挥自己的想象力和创造力，设计制作各种实物或模型，并将制作的作品在橱窗中展出，更加激发了学生学习的热情。

三、攻克机械制造基础课程改革中的几个难点

机械制造基础课程改革的实施过程实际上是克服各种困难的过程。首先是课时的安排，09级机械制造基础课程安排在一年级第一和第二两个学期完成，众所周知，一年级教学计划中通识课程占有很大比例，通识课程的上课时间由教务处统一安排，受各种因素制约，而且一年级学生课余时间很少，要做到理论教学与实践教学“零距离”无缝对接，在教学时间的安排上存在很大难度，我们教师自动放弃休息时间，利用晚上和双休日时间安排教学。再者实践教学必须分小班分小组进行，而金工实习工种多，实验设备台套数少，甚至有的工种一次只能容纳10个学生同时上课。为此，我们坚持“小班化，大循环”的做法，这样，指导老师的工作量增加了，但取得的效果较理想。另外，由于金工实习的工种多，而指导教师数量有限，我们选派了富有经验的老师，院长、副院长亲自参加授课，亲自到实践教学现场指导。每位教师要承担两种工种的指导。功夫不负有心人，由于参加指导的教师发扬严谨认真、吃苦耐劳、无私奉献精神，千方百计克服困难，终于使该课程的改革取得了阶段性的成果。

在教学内容的处理上，坚持少而精的原则，以充分地突出教学重点。在教学大纲的修订中，按模块化教学需要突出应用性，以材料选择和机械加工为重点。材料的性能以宏观内容为重点，引导学生自己学习和研究材料的微观成因。要求重点掌握常用材料的分类及品种，能够选择典型零件的材料；对热处理工艺，要求重点掌握基本热处理工艺方法及应用；对金属切削加工，要求重点掌握各种表面的加工方法和典型零件的加工工艺过程。

我们认识到，双师型教师只有在理论和实践教学结合的平台上才能显示出其作用。为了进一步强化该课程的教学，我们着力培养和使用“双师型”教师队伍，鼓励教师既承担理论讲授又承担实践教学指导，要求年轻教师“过三关”（即教学关、实践关、科研关），计划在三年内全面实现机械制造基础课程的理论教学和实践教学教师一体化。

模块化教学需要有相应的教材，我们组织老师自编教材、编写习题，按模块化教学需要制作课件。

四、几点思考

通过第一轮改革，我们收获了很多，有些成果还不一定立即反映出来，将在后续课程的教学中逐渐体现。同时也留下了几点思考。

1.课程安排

机械制造基础与金工实习结合后，是安排在一年级学习还是在后续课程之后为好？我们认为两种情况各有利弊。安排在一年级进行，学生刚从高中阶段进入大学学习，缺乏对所学专业知识的认识，没有学习工程制图、公差与配合、机械设计基础等课程，增加了教学的难度，有些本可以由其他课程讲述的内容，必须在本课程中讲解。同时，一年级教学计划中通识课程较多，使机械制造基础模块化教学的安排带来的难度较大，有时甚至无法确保理论教学与实践教学的直接衔接，使课改不能达到预期的效果。安排在一年级进行，对学生学习工程制图、公差与配合、机械设计基础以及其他后续课程有很大的帮助，避免了由于缺乏机械制造有关理论基础，使学生在学习工程制图、公差与配合、机械设计基础等课程时普遍感到困难，教学活动无法深入的情况。

2.理论教师与实践指导教师本身的结合

理论课教师应直接参与实践教学的指导，实践指导教师也应参与理论课的教学。这样更能够加强课改的效果。若理论教师和实践指导教师相互没有联系，各行其是，仅由教学大纲来连接，有可能使课改后理论教学和实践教学存在脱节现象。这就要求老师在机械制造方面具有良好的综合素质，真正成为“双师型”教师,能够做到“上得了书房，下得了厅堂”。

3.教师工作量的核算

按模块化教学模式进行机械制造基础课程改革，使老师的工作量大大增加，主要是实践环节指导教师，因此对老师的教学工作应有合理的核算方法。改革的效果很大程度上取决于教师自觉性，学校领导应积极调动教师的积极性，更应该切实保护教师的积极性，确保课改工作顺利开展。

 

【作者简介】

陈本德 1953年11月出生，教师，工作单位：（江苏省南京市）三江学院，大学本科，工学学士，高级工程师，机械工程实训中心主任，江苏省金工教学研究会副理事长，江苏省力学学会理事，研究方向：液压与气压传动、机械工程设计与制造。

通讯地址：江苏省南京市雨花台区龙西路10号三江学院机械工程学院，邮编：210012

Email:chenbende518@sina.com

联系电话：15345188413