機械製造基礎理論和實驗教學方法論文

摘要：《機械製造基礎》課程是機械類、近機械類各專業必修的一門技術基礎課，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，為了提高教學效果，從理論教學和實驗教學兩方面在模式上不斷地進行改革與探索，將信息化手段運用到教學中去，豐富了課堂內容，提高了學生的理論聯繫實際的能力，較早較好的培養了學生的工程意識。

關鍵詞：機械製造基礎；理論教學；實驗教學；信息化

引言

《機械製造基礎》是機械類各專業必修的一門專業技術基礎課[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，是研究機械製造中金屬材料的液態成型、塑形成型、連接成型、金屬熱處理、切削加工等的工藝過程和方法的一門學科課程，內容具有廣泛性、綜合性和工藝方法的多樣性[5-9]，但是課程學時比較少，所以課堂理論需要涵蓋大量的內容。同時課程實踐性比較強，課程內容很抽象，需要實驗課來增強對課程的認知。在我們學校，《機械製造基礎》為機械設計製造及其自動化專業和農業機械化及其自動化專業的核心課程，總40學時，其中理論教學32學時，實驗教學8學時。為了豐富課堂內容，該課程將理論教學和實驗教學相結合，進行相關教學方法的探討達到提高教學效果的目的。

1理論教學方法探討

在理論教學方面，針對繁多的知識點，尤其課程內容大多是對實際加工過程的描述和分析，由於學生缺乏實際生產經驗，就會感覺課程內容相對單調、枯燥，通過教學設計，藉助於信息技術將圖形、圖像、動畫、視頻很好的應用於教學中，提高學生的學習興趣，使學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方面。

1.1課堂手段-合理運用信息技術

①運用現代信息技術將先進的製造技術以視頻的方式加入到教學環節中，讓學生對先進製造基礎有一個初步的瞭解；②將材料成型過程中零件的變形過程做成動畫，融合到教學中去，讓學生能更加深入的分析成型過程中的應力與變形；③通過計算機技術，用solidworks三維軟件製作裝配體的爆炸圖，讓學生對機器的裝配和拆分過程能夠很好的掌握；④藉助於數控加工仿真軟件模擬複雜零件的數控加工過程，觀看者如若身臨其境，對加工過程有深刻的認識；⑤應用Mastercam軟件進行自動編程及加工仿真，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，使學生體驗複雜曲面的加工過程；⑥應用ADMAS對秸稈打捆機虛擬機械系統進行靜力學、運動學和動力學分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線,對結構進行優化設計，加深學生對兩件結構加工工藝性的理解；⑦將三維掃描和3D打印技術有機結合起來製作運動小車，進行先進製造技術演示，提高學生的學習興趣。⑧利用ANSYS對零件結構進行有限元分析，求解結構的應力和變形，讓學生對材料成型過程結構設計有直觀的瞭解。在應用以上軟件工程中，為節省課堂教學時間，所有的操作過程都結合課程內容提前操作並錄製成視頻在教學中應用，對於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演示。

1.2課後措施-針對性專題

為了強調某些難理解的知識點，每節課都會留一些針對性的問題，促使學生下課查閲大量的文獻和視頻，在下次課提問或者在課間以學生講授PPT以及播放相關視頻的形式，增強學生的自學能力。採用案例教學法和課堂問題導學法，提出問題，充分引導學生的思維，培養學生理性思考問題的能力。比如：短軸類鑄件在車外圓、鑽內孔後的變形會怎樣？大型箱體類零件鏜孔後孔的圓度超差的原因？四爪卡盤的拆裝視頻？絲錐在攻絲過程斷到孔裏面如何拿掉？等等。

1.3業餘小組參與項目及學科競賽模式

將部分學生組成業餘小組，以教師主持的科研項目為抓手，培養學生查閲文獻和計算機繪圖能力，然後根據項目內容設定多個課題發散設計，形成多個小組，鼓勵學生創新設計，申報專利，並參與“全國智能農業裝備大賽”“挑戰杯”“機械創新設計大賽”“3D創新設計大賽”等多種學科競賽，反過來將競賽結合課程教學，形成“任務式教學”的思路，促進教學質量的提高。通過在課堂講授時有意識地增加圖片、視頻、動畫以及軟件應用等先進信息技術和針對性課後專題，儘量結合生產實際，揚長避短，實現優勢互補，激發學生學習興趣和創新意識，通過案例和課堂問題導學等等多種方法加強學生的工程實際應用能力、創新能力和實踐能力的'培養。

2實驗教學方法探討

實驗教學是提高工科教學質量不可缺少的條件，尤其對於實踐性較強的課程。本課程通過8個學時實驗使學生把一定的直接知識同書本知識聯繫起來以獲得較為全面的知識。例如，通過型砂性能實驗（圖1所示）通過配製型砂、製作試樣、測試各試樣力學性能及透氣性，來培養學生的獨立探索能力、實驗操作能力、動手能力；在先進製造技術試驗中，無論是數控線切割還是激光加工，都鼓勵學生獨立設計方案、計算機繪圖、獨立加工製作，使學生對產品的生產的全過程有一個直觀的認識，提高了學生的綜合素質和創新能力；對金屬工藝實習教學模型陳列櫃進行開放，同時將優秀的學生作品列入陳列櫃（如圖2所示為學生自主設計製作的機構），激發學生比、學、超的積極向上的學習熱情。

3結束語

總之，由於《機械製造基礎》課程存在的課程特點，導致教師課堂難教、學生課堂難學的問題，因此筆者通過個人對機械製造基礎課程在理論教學和實驗教學方面進行的方法探討，提出了一些建議和看法，通過有效方法的實施，作為機械專業核心課程“機械製造基礎”在課堂上獲得了更好的授課效果，學生帶着問題學習也獲得更好的效果，更有效地培養了實踐創新能力，相關同學在國內各種大賽取得了優異的成績。

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