特種加工課堂教學(xué)改革研究

劉海華，尹青

摘要：針對本科生學(xué)習(xí)《特種加工技術(shù)》的特點，筆者主張在課堂教學(xué)中充分引入比較教學(xué)法，采用多媒體教學(xué)，引導(dǎo)式教學(xué)，強調(diào)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力等教學(xué)方法，突出了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，教師為引導(dǎo)的學(xué)習(xí)模式，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵字：特種加工課堂；教學(xué)改革；比較式教學(xué)法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）02-0045-02

一、概述

特種加工技術(shù)就是借助電能、熱能、聲能、光能、化學(xué)能以及特殊機械能等多種能量或其復(fù)合施加在工件的被加工部位上實現(xiàn)材料切除的加工方法，從而實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的非傳統(tǒng)加工方法。特種加工是制造技術(shù)的重要組成部分。近年來，隨著精密制造和微細制造領(lǐng)域的快速發(fā)展，特種加工技術(shù)的重要性日益突出。鑒于特種加工技術(shù)的重要性，在本科生中開設(shè)了《特種加工技術(shù)》課程。

根據(jù)多年從事教學(xué)的經(jīng)驗，筆者認識到要使特種加工這門課程達到最佳教學(xué)效果，并不是一件容易的事，受到各種因素的制約，首先學(xué)生對特種加工技術(shù)知之甚少，如果只是按照課本講解，學(xué)生往往印象不深；其次，此門課程涉及電火花加工、線切割加工、電化學(xué)加工、激光加工、超聲加工、電子束和離子束加工、快速成型加工等多種加工方法，如何在有限的課時內(nèi)讓學(xué)生掌握這些內(nèi)容，在講授時就要有些取舍；最后，學(xué)生在此門課程中究竟學(xué)到了什么，感興趣的是什么，都要有所考慮。鑒于此，文章提出了一些教學(xué)改革的方法，以達到教學(xué)目標。

二、教學(xué)模式改革

1.采用比較式教學(xué)法。因為本課程中涉及多種加工方法，且學(xué)生在之前的實習(xí)或?qū)嵱?xùn)中接觸較少，所以讓學(xué)生明白各種加工方法的特點至關(guān)重要。在課堂講解中，筆者引入了比較式教學(xué)方法，突出講解此種方法和其他加工方法的不同。例如：在超聲加工的課程中，首先提出“前面的電火花加工、線切割加工和電解加工都是針對導(dǎo)電的材料，那么對于半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料該如何加工”的問題，在引出超聲加工的同時，學(xué)生們也明白了前者與后者在加工對象上的不同。在講解完“快速成形”加工后，提出“請同學(xué)們將快速成形加工與前面講到的電火花加工、激光加工、電解加工等進行比較，總結(jié)出其明顯的不同點”這個問題，同學(xué)們思考后回答出“快速成形加工是將加工材料堆積成形，而其他加工方法都是在毛坯的基礎(chǔ)上去除材料加工”，更有同學(xué)提出“快速成形加工是不是最近非常熱門的3D打印技術(shù)”這樣的問題，從而可以看出同學(xué)們在熟悉課堂內(nèi)容的同時還在關(guān)注相關(guān)技術(shù)的最新動態(tài)，這就較好地完成了從“要我學(xué)習(xí)”到“我要學(xué)習(xí)”的過程的轉(zhuǎn)變。通過比較式教學(xué)方法，學(xué)生的自我思考意識不斷加強，各種加工方法的特點基本掌握，較好地達到了教學(xué)效果。

2.甄選多媒體資料，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。由于特種加工方法離學(xué)生的學(xué)習(xí)生活較遠，學(xué)校的現(xiàn)有設(shè)備僅有電火花加工機床和線切割加工機床，所以如何全面地掌握其他加工方法也是個難題。為了使同學(xué)們更直觀地了解特種加工的方法和特點，需要盡可能地利用網(wǎng)上資源添加加工視頻、機床圖片等多媒體資料，力求拉近學(xué)生和加工制造之間的距離。在選擇多媒體資料時，也并非越多越好，本著“貼近生活，激發(fā)興趣”的宗旨進行選取。例如在講到快速成形加工時，選擇了采用LOM技術(shù)制作的神五返回艙的坐墊；在激光加工中，引入了采用激光三維切割技術(shù)制造的鋁合金材料的奧運火炬模型，能很好地激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)的興趣。

3.引導(dǎo)式教學(xué)，變被動學(xué)習(xí)為主動思考。在講授完核心內(nèi)容后，需要讓同學(xué)們掌握這些知識，主要采用課堂作業(yè)和課后調(diào)研相結(jié)合的方式，讓每一位同學(xué)都能參與進來。課堂作業(yè)主要針對本次課堂講到的重點內(nèi)容，讓同學(xué)們能及時鞏固所學(xué)的知識?？墒枪庥姓n堂作業(yè)還不夠，為了避免有些同學(xué)對于課堂作業(yè)的回答“動手不動腦”，必須想出一種方式能調(diào)動其學(xué)習(xí)的主動性。主要采用將同學(xué)們分為幾個小組，并指派或推選一位組長，每組分配不同的任務(wù)，要求課余時間通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)、期刊等途徑查找相關(guān)內(nèi)容的資料，交給組長整理歸納，寫出調(diào)研報告。例如講完激光加工章節(jié)后，將同學(xué)們分為三組，一組的內(nèi)容是“目前粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是激光產(chǎn)生的前提條件，除此之外還有沒有其他激光產(chǎn)生的條件，其國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀如何”；第二組的內(nèi)容為“激光加工目前的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些，請找出具體的應(yīng)用實例”；第三組的內(nèi)容為“激光加工的發(fā)展趨勢主要集中在哪幾個方面”。經(jīng)過一周的準備后，同學(xué)們給出的報告內(nèi)容非常精彩，圖文并茂，甚至配上了視頻等形式的資料，而且?guī)缀趺恳晃煌瑢W(xué)都積極主動地參與進來，形成了一個良好的主動學(xué)習(xí)的氛圍。

4.強調(diào)動手操作，培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計能力。特種加工設(shè)備的機床自動化程度較高（如可以自動找正、對刀等），操作相對簡單，結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有設(shè)備，本課程安排了“電火花穿孔成型加工”和“線切割加工”兩個實驗。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，主要分為三個部分。首先參照機床詳細講解特種加工的加工原理，機床的硬件組成，各部分的作用；其次講解機床的加工界面，包括自動找正系統(tǒng)、各種編程方法、程序傳輸方式、加工參數(shù)的設(shè)置及作用等；最后為實際加工環(huán)節(jié)，包括教師演示和自我創(chuàng)新設(shè)計實驗兩部分。通過教師演示，在機床上加工一個實體零件來說明機床的操作步驟、注意事項和安全須知，在指導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)有的特種加工設(shè)備進行實際操作。

實驗教學(xué)是學(xué)生難得的貼近加工制造現(xiàn)場的機會，也是能較好地加深其對課堂內(nèi)容理解的環(huán)節(jié)，可以說實驗教學(xué)環(huán)節(jié)很大程度上決定了學(xué)生們學(xué)習(xí)的質(zhì)量。為了讓每一位同學(xué)都能有親自動手的機會，筆者把學(xué)生分成若干小組，每組最多5人，在實驗過程中，由學(xué)生動手裝卡工件，進行工件的找正。自己設(shè)計所要加工的圖形，選用編程軟件如CAXA進行3B代碼或者G代碼編程，設(shè)置關(guān)鍵的加工參數(shù)把圖形加工出來。在整個實驗過程中，同學(xué)們手腦并用，會發(fā)現(xiàn)許多平時未注意的細節(jié)。在工件加工出來后，有的同學(xué)并不滿意自己作品的粗糙度，還會通過更改加工參數(shù)等設(shè)置來加工出自己滿意的作品。在實驗教學(xué)中，學(xué)生的動手能力得到加強，自主創(chuàng)新能力也有了提高，取得了比較顯著的教學(xué)成果。

三、結(jié)論

在特種加工課程中，采用一系列的教學(xué)改革模式，既突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，又注重理論環(huán)節(jié)與實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣為主導(dǎo)，以提高創(chuàng)新設(shè)計能力為檢驗方法，充分挖掘了學(xué)生的創(chuàng)造潛能，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的作用，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，全面培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。實踐表明，采用上述教學(xué)改革后，學(xué)生理解和把握課程要求知識和技能的能力得到了提高，體驗了創(chuàng)新的樂趣，具有良好的教學(xué)效果。

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作者簡介：劉海華（1980-），男，滿族，河北省寬城縣，天津工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院，講師，碩士，研究方向：機電一體化，特種加工制造。endprint