機械制造工藝學(xué)互動情境式實驗教學(xué)平臺建設(shè)研究

涂俊翔 林有希

摘要：實踐性教學(xué)是機械制造工藝學(xué)課程教學(xué)中不可或缺且亟需增強的一個環(huán)節(jié)。文章闡釋了一種新的互動情境式實驗教學(xué)平臺及其構(gòu)建方法。情境式實驗教學(xué)平臺能一步一步地引導(dǎo)和幫助學(xué)生與實驗課程的動畫，視頻和音頻內(nèi)容進行互動，極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性。該平臺已在機械制造工藝學(xué)課程教學(xué)中應(yīng)用并取得良好效果。

關(guān)鍵詞：機械制造工藝學(xué)；實踐性教學(xué)；情境式實驗平臺；學(xué)習(xí)興趣

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）13-0115-02

《機械制造工藝學(xué)》是機械類專業(yè)學(xué)生的一門核心基礎(chǔ)課程，課程的實踐性強，有許多內(nèi)容如零件工藝性分析、工藝方案制訂和機床夾具設(shè)計等，如果只依靠語言文字、靜止實例及平面圖進行課程教學(xué)，內(nèi)容顯得抽象，缺乏真實感，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺到難度不小[1]。利用生產(chǎn)實習(xí)和實驗操作可部分地解決上述問題[2]，但由于企業(yè)實習(xí)時間有限，使得學(xué)生獲取實踐認知的機會遠遠不能滿足要求。

一種稱之為互動情境式教學(xué)方法[3]能有利于使學(xué)生在交互環(huán)境中掌握機械制造工藝的實踐性知識。這種教學(xué)平臺提供了教和學(xué)互動式環(huán)境，不僅提高學(xué)生的興趣，而且更有利于培養(yǎng)學(xué)生對工藝知識的實際運用。

一、互動情境式教學(xué)特點

目前《機械制造工藝學(xué)》課程教學(xué)以課堂講授為主，課程中一些內(nèi)容如各種工藝的加工特點與效果、機床夾具結(jié)構(gòu)等難于通過課件形象化地表現(xiàn)出來，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點[4]。在傳統(tǒng)的《機械制造工藝學(xué)》教學(xué)過程中有兩個問題迫切需要解決：（1）理論課與實驗課銜接不夠緊密，內(nèi)容上存在斷層。（2）在實驗過程中，學(xué)生與老師實時交互的機會有限，這些問題使得學(xué)生實驗效率不高，影響做實驗的興趣和主動性。

互動情境式教學(xué)區(qū)別于以往教學(xué)方法的一個基本特征是其基于互動的教學(xué)平臺，引導(dǎo)學(xué)生對工藝加工知識和夾具設(shè)計知識進行主動學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)知識的過程由被動接受的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鞯姆绞健?/p>

二、情境式實驗教學(xué)平臺

（一）教學(xué)平臺子課程

該平臺包括六個實踐子課程，對應(yīng)著《機械制造工藝學(xué)》的六個關(guān)鍵知識點和難點。各實踐子課程名稱及其培養(yǎng)目標如下：

●工件定位設(shè)計子課程，讓學(xué)生掌握各種零件如盤狀、軸類和箱體類零件自由度限制的分析方法。

●零件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計，讓學(xué)生掌握針對不同生產(chǎn)條件下，各種切削加工及裝配的工藝合理性分析方法。

●定位基準選擇訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握選擇粗基準、精基準的分析方法。

●典型零件加工工藝設(shè)計，讓學(xué)生掌握典型零件熱處理、加工工藝過程和檢驗方法。

●機器裝配工藝過程設(shè)計，讓學(xué)生掌握裝配工藝規(guī)程制定的原則、內(nèi)容和步驟。

●典型機床夾具設(shè)計，讓學(xué)生掌握夾具中定位元件及夾緊機構(gòu)設(shè)計要點，不同機床夾具的設(shè)計特點。

教學(xué)平臺的開始界面見圖1。每個學(xué)生都可以根據(jù)自己的需要自由選擇學(xué)習(xí)單元，平臺設(shè)置了宜人化的導(dǎo)航界面，能使學(xué)生快速熟悉環(huán)境，并方便與教學(xué)平臺友好互動。

（二）教學(xué)平臺模塊

每一個實踐課程包括開始模塊、注釋模塊、實例模塊、多媒體庫、向?qū)K、評估模塊和幫助模塊等基本模塊，每個模塊都有獨立的界面。這些模塊包含的主要內(nèi)容如下所述。（1）開始模塊。詳細說明該課程所涉范圍，需要的機床設(shè)備、工裝夾具和輔具等，清晰地闡述實踐課程目標和相關(guān)資源。（2）注釋模塊。對完成實踐課程所必須的一些相關(guān)概念和數(shù)學(xué)公式進行闡釋和舉例說明。（3）實例模塊。提供多個典型實例的解決方案。這些實例通過動畫展示，并伴有操作向?qū)Щ蚋鱾€實驗步驟的提示。（4）多媒體庫。錄制的多媒體存儲在專門設(shè)計的數(shù)據(jù)庫中，用于實例模塊。這些多媒體是真實的實驗場景的再現(xiàn)。（5）向?qū)K。這是教學(xué)平臺與學(xué)生的互動模塊，通過動畫和相關(guān)提示，學(xué)生分步驟地完成相關(guān)實驗操作。（6）評估模塊。對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行評估。通過給出一些典型習(xí)題來測試實踐課程中各關(guān)鍵要點是否已經(jīng)被學(xué)生掌握。（7）幫助模塊。類似于各種應(yīng)用程序的幫助菜單，對平臺的各種操作給出幫助。

三、教學(xué)效果

為評估互動情境式實驗教學(xué)平臺的效果，我們組織了三個班級的學(xué)生在該教學(xué)平臺上展開機械制造工藝學(xué)的實驗教學(xué)，每一個實踐課程的學(xué)習(xí)先由老師簡要介紹該課程的內(nèi)容及相關(guān)重點。然后，學(xué)生上機進入互動教學(xué)平臺。后面的考試結(jié)果顯示，三個班級的平均成績比上屆各班級分別提高8分、6分和9分（成績按百分制計算）?？梢?，與傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法相比，互動情境式實驗教學(xué)獲得了更好的效果。

四、結(jié)論

《機械制造工藝學(xué)》課程包括加工工藝制訂和工裝夾具設(shè)計等內(nèi)容，這些內(nèi)容與生產(chǎn)實踐密切相關(guān)。互動情境式實驗教學(xué)平臺可以彌補以往實驗教學(xué)的不足，不僅可以加深對該課程知識的理解，且能激發(fā)學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性。

參考文獻：

[1]王新榮.高校工科專業(yè)《機械制造工藝學(xué)》課程的教學(xué)改革與實踐[J].中國高教研究，2004，（12）：88-89.

[2]齊繼陽.“機械制造工藝學(xué)”教學(xué)模式的探索[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012，（2）：42-44.

[3]E. Gomez，J. Caja，C. Barajas，P. Maresca，M. Berzal，Development and application of a new interactive model for the teaching of manufacturing engineering technology，International Journal of Electrical Engineering Education[J].2008，（5）：1018-1030.

[4]鹿玲.機械制造工藝學(xué)課程基于項目的教學(xué)新模式探索與實踐[J].教學(xué)研究，2011，（3）：29-30.