應用型本科院?！督饘偾邢鳈C床》課程教學方法探討

◇黃山學院 蒲家飛 汪洪峰 劉勝榮 宋娓娓

金屬切削機床是機械制造業主要加工設備，是機械類專業基礎專業課程?；诮饘偾邢鳈C床課程內容繁多、知識抽象、教學方式單一等現狀，提出重構課程內容優化考核機制，構建線上+線下學習平臺，引進校企導師和培養校內雙能型教師，增設工程實踐教學案例等課程探索性改進措施，從而提高學生學習積極性和工程實踐能力。旨在提高應用型本科院校金屬切機床課程教學效果。

金屬切削機床是一門機械設計制造及其自動化專業應用性基礎課程，主要教授的內容是機床的類型、結構、功能、刀具、夾具、傳動裝置以及金屬零件成形運動分析。旨在培養學生對金屬切削類加工機床的認識，了解機床運動及工作原理，從而掌握金屬加工過程中機床和刀具的選擇、機床的調整及機床的操作等能力，為進一步學習機床設計、制造工藝、夾具設計、刀具設計打下必要的基礎。近些年，重工業制造企業發展迅速，產業技術迭代革新，其中金屬切削機床占有量約是生產設備總數的60-80%，金屬切削機床的先進性和使用直接影響企業的生產效率和未來的發展。隨著工業生產的深入改革，不斷推進機械制造向智能制造高質量發展，掌握機床的應用至關重要[1-2]。隨著我國“十四五”規劃發展戰略的實施，堅持創新驅動發展背景下，促使創新性應用型人才的需求日益增加[3-4]，對應用型本科院校培養人才方案提出了更高的要求，不僅要培養學生的實踐動手能力，同時還要提高學生的創新能力[5]。應用型本科院校為了加強應用型人才的培養，除了課堂教學作為主陣地之外，增設了大量的工程實訓類課程，有效的提高了工科類專業學生的實踐動手能力[6]。為了培養工程實踐類綜合人才，分析當前金屬切削機床課程教學現狀和原因，通過探索建立新的教學體系以提高教學效果。

1 《金屬切削機床》課程教學現狀

1.1 課程內容繁多

金屬切削機床課程內容主要分為兩大部分。一是介紹金屬零件的切削成形運動，成形運動包括了簡單運動和復合運動，主要是機床的執行件的運動和刀具的運動。二是介紹了十二大類各種切削加工機床的基礎知識，涵蓋了車、磨、刨、銑、鉆等其它類機床，尤其是一些特種加工設備、專門化設備及專用設備，其中各類機床中因結構功能不同又衍生其它類別。要求學生不僅清楚各機床種類及功能，同時還需要掌握機床的內部結構、工作原理及刀具的選用。因此，教學內容較多，學生需要掌握的知識面較廣，對學生的學習要求較高。

1.2 課程內容較抽象

課堂教學過程中，主要通過視頻、圖文及板書形式進行知識的講授，因金屬切削機床課程內容偏向于對機床的認識，包括機床內部的運動以及如何完成零件的成形運動相關知識，其整個切削加工過程較為復雜抽象，例如普通車床加工錐形螺紋、齒輪加工機床加工齒輪等。不僅需要有很好的想象能力，同時需要理解機床加工零件時機床內部傳動裝置，及如何實現換向、變速等功能。如果通過課堂教學教授相關知識，在不具備對機床運轉及零件加工較為熟悉前提下，則要求學生有較好的抽象理解能力。雖然機械類專業學生參與了學習工程實訓課程，但是對本課程的學習卻起到作用較小。一是機床實訓內容較為單一，二是實訓內容與課程教學內容貼合度較小，實訓內容偏向于機床的操作，對機床的工作原理和零件加工的成形運動原理講解較少，在實訓前沒有接受到相關理論知識的學習，實訓過程學生目標單一缺乏思考和反思，導致工程實訓中對機床的認識不深刻，加上工程實訓與本課程間隔時間較長，會造成學生的遺忘，降低了工程實訓對金屬切削機床課程學習的影響。

1.3 學生學習積極性不高

金屬切削機床課程主要講授的是機床的認識，其課時量較少，在學生看來該門課的重要程度不是很高，偏向于認知性課程，機械類本科專業學生在自己的職業規劃中，絕大數同學給自己未來的工作定性為機械設計相關工作，對車間操作機床加工零件并不愿意，所以對該門課學習不夠重視。同時課本中涉及的機床種類繁多，很多設備學生之前沒有接觸過，學生主要還是停留在對普通車床的認知，而對于數控機床的認知甚少。在對機床不了解的情況下，課堂教學中涉及到相關的機床加工過程的理論知識，增加了學生理解難度。介紹不同種類的機床時，其知識體系較為單一，使得內容較為枯燥。另一方面，當今大學生面臨的誘惑很多且自身自制能力較差，缺乏學習主動性。

2 課程教學模式探索

當前應用型本科院校作為地方人才培養基地，為區域經濟和工業技術革新提供有力的保障。金屬切削機床是工業生產中必不可少的重要設備，作為產品生產的主動力，機床技術人員的培養至關重要。應用型本科院校機械類專業在新工科背景下金屬切削機床課程的教學改革順應發展需求，為了滿足地方企業應用型人才的需要，大力改革專業基礎課程，作為機械專業學生必修的金屬切削機床課程改革勢在必行。針對課程主要現狀及問題，通過深化改革教學體系，包括課程內容、教學方式、課程考核評價、師資隊伍的建設等方面進行改進。重組知識框架精簡課程章節，將繁雜難的相關機床知識從課上學習轉移到課下實踐，工程實訓及其它專業實踐與專業課程精密貼合，實現理論與實踐相輔相成，讓學生不僅知其然同時知其所以然，很大程度上可激起學生的學習興趣，降低學習難度，提高課程教學效果。

2.1 課程體系設計

本課程直接與應用接軌，在培養制造類專業應用人才中占有重要地位。通過金屬切削機床知識的教學，其主要目的是培養學生具備機床基礎知識及應用能力，使學生掌握金屬切削機床的機床運動、傳動系統、機床選用、機床調整、部件設計方法等知識。目前本課程教學主要是線上理論教學，就目前而言課程學時不足，教學形式單一缺乏實踐教學，達不到本課程教學的主要目的。在明確本課程的教學目的后，以下主要從課程內容及課程計劃探索該課程體系的建設。

（1）重構課程內容。金屬加工類機床共分為12大類，而每一大類又根據機床的結構及功能演變出其它類型，造成機床種類繁多。為了能將有限的課時有效利用，突出重點知識，在同類機床的講解上不能面面俱到，要做到深入簡出。如同類機床其功能一致，可根據常用機床或本?，F有機床為案例，著重講解該類機床。本課程從機床的概述開始詳細介紹機床的基礎知識，掌握機床的種類及各類機床的工藝范圍。引入數控車床和齒輪加工機床作為主要內容，詳細介紹機床組成、傳動系統、成形運動分析、零件加工工藝等相關理論知識。并且參考課堂零件加工教學案例，讓學生自主設計零件及加工工藝，在指導老師的協助下實踐操作機床加工零件，通過實踐教學不僅將理論與實踐相結合降低知識理解難度，同時很大程度上提高了學生的學習興趣及加深知識記憶。在上述兩種機床的機床上延伸出其它通用性機床、數控加工中心、特種加工機床及組合機床等，為進一步學習夾具設計、金屬切削原理及機床設計打下必要的基礎。圖1為數控車床傳動原理圖，圖2為車床常見加工工件表面。

圖1 數控車床傳動原理圖

圖2 車床常見加工工件表面

（2）課程計劃制定。因金屬切削機床課程內容繁雜難，僅依靠線上課堂教學很難達到教學目的，為了提高教學效果增設實踐教學，對現有機床進行理論教授時，指導學生實操機床完成零件的加工，整個過程不僅實現了理論指導實踐，同時完成了實踐驗證理論，降低理論知識的理解難度，起到輔助課堂教學的目的。如何將工程實踐教學與課堂教學有機結合，是目前教學改革的主要任務。首先對于各類機床的基礎知識教學，可以通過視頻及圖文的形式講解，通過案例分析著重突出重難點知識，其次在分析機床成形運動、傳動系統等抽象知識時，可以借助實踐課程完成教學。實踐課程的教學要與課堂教學形成承上啟下的作用，在教學進度設計中明確實踐課程的安排，通過穿插形式融入課堂教學中去。具體課程內容安排如表1 《金屬切削機床》課程內容分配表所示。

表1 《金屬切削機床》課程內容

2.2 教學方法改革

傳統教學過程中，主要是根據參考教材以及教學大綱進行開展教學進度，對于金屬切削機床課程每章主要內容為一類機床的知識，各章節知識具有一定的分割性和獨立性使得知識點關聯性較差，導致學生在學習中沒有形成一定的學習體系。為了使知識點形成系列化整體化，在教學過程中將知識串聯起來，使知識點形成知識線然后以知識“樹”形式拓展相關知識。例如，在介紹機床的過程中，以一個多因素組成的零件加工為案例，分析零件加工工藝，講解對于每道工序選擇何類機床、刀具、夾具、機床運動等相關知識，以此類推詳細介紹相關知識點，借助三維設計軟件，通過仿真動畫來模擬機床的運動和零件的加工。同時，應建立線上學習資源庫，將每章節知識點以文字、圖片和視頻的形式呈現給每位同學，讓學生在上課前有一定的認知。

2.3 課程考核評價方案設定

目前該課程考核成績由平時成績和期末考試成績組成，成績占比分別為3:7，平時成績主要包括作業、出勤、筆記，同時平時成績也存在權重比，出勤和作業作為主要部分，由于作業抄襲等原因，平時成績體現不出個體差異性。所以為了平衡平時成績的權重，將課堂參與納入平時成績，比如課堂認真聽課，課堂積極探討回答問題等。期末考試內容主要有基礎知識和計算題組成，對于實踐性知識沒有辦法考核出學生的個人掌握程度。為了培養學生實踐動手能力，課程考核評定中增設實踐考核成績，所占權重比為20%，平時成績為20%，線上學習進度為10%，期末考試成績為50%。這樣很大程度上全面考核一個學生的學習情況，有利于提高學生的學習積極性和創新能力。

2.4 師資隊伍建設

金屬切削與機床課程實踐內容主要涉及金屬零件工藝方案設計及加工，對于增設的實踐課程涉及各類機床的操作和零件的加工，目前現有專業課老師普遍缺少機床工程應用能力，對課程實踐內容定位不準確，只是將課堂理論知識重復的講解一遍，而非根據理論知識應用到實踐加工零件案例分析中，達不到實踐教學的目的。為了解決教師隊伍實踐經驗不足的問題，現通過地方校企合作單位引進實踐導師?？紤]企業實踐導師生產經驗豐富，但是理論教學經驗不足等因素，如果單純以導師制的形式引進企業技術生產人員也很難實現與課堂知識有效聯系。同時因企業生產會受生產產品種類的限制，制約了金屬切削機床設備的使用，造成機床種類較為單一，很難全面的介紹金屬切削機床的主要內容。教學中避免不了企業生產與教學活動時間發生沖突，單純以導師制引進生產技術人員很難保證實現對學生實踐課程教學工作的穩定開展。為了提高專業課程教學效果，不僅支持企業工程技術人員走進校園，同時鼓勵專業教師入駐企業單位，跳出地域限制給專業課老師尋找企業導師，在企業生產中學習工程技術，掌握當今企業先進技術以彌補課本內容的滯后性。通過培養在校年輕雙能型教師和企業導師引進制度，可以增強師資隊伍的工程實踐能力，為提高金屬切削與機床課程教學效果起到決定性作用。

3 結束語

綜上所述，為了提高金屬切削機床這門課程的教學效果，首先重構課程內容，通過教學改革實現實踐與理論教學相結合，建立線上學習資源庫，讓學生有充足的的學習資源，完善師資隊伍建設，引進企業導師和培養雙能型教師，在課堂教學中多引入前沿生產技術與企業實際生產接軌，避免學生產生學無可用的想法，從而提高學生的學習興趣。再者，提高課程學時和學分績點，優化課程考核評價方案，讓學生認識這門課程的重要性。