基于加工中心的精基準(zhǔn)教學(xué)設(shè)計探究

郭偉民，陳俊寰，劉 奕

（1.河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450046；2.河南北方紅陽機(jī)電有限公司，河南 南陽 474678）

0 引 言

基準(zhǔn)是用來確定產(chǎn)品上幾何關(guān)系所依據(jù)的點(diǎn)、線或面，其在機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛，從產(chǎn)品設(shè)計時的零件尺寸標(biāo)注到制造時的工件定位、測量和裝配位置確定等。精基準(zhǔn)是指已機(jī)械加工過的基準(zhǔn)，其使用原則包括基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一、互為基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，零件的設(shè)計要求將無法保證，導(dǎo)致零件加工、測量和裝配困難。在加工中心等數(shù)控設(shè)備占主體的情況下，掌握基于加工中心的精基準(zhǔn)使用方法是充分發(fā)揮設(shè)備性能的前提。在高等職業(yè)教育階段，精基準(zhǔn)的概念與選用原則出現(xiàn)在《模具制造技術(shù)》的“基礎(chǔ)知識”中，其應(yīng)用貫穿課程始終，精基準(zhǔn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)是掌握模具制造工藝編制方法（該課程的核心職業(yè)能力）的重要基礎(chǔ)。精基準(zhǔn)和加工中心的使用在企業(yè)已經(jīng)普及，現(xiàn)結(jié)合高職學(xué)生的真實(shí)狀況，優(yōu)化精基準(zhǔn)教學(xué)設(shè)計。

1 學(xué)情分析

1.1 學(xué)習(xí)基礎(chǔ)分析

雖然精基準(zhǔn)的概念與選用原則出現(xiàn)在《模具制造技術(shù)》的“基礎(chǔ)知識”中，但學(xué)生在之前的實(shí)訓(xùn)中已經(jīng)接觸，如鉗工實(shí)訓(xùn)中的劃線與配做、車削實(shí)訓(xùn)中的車端面、銑六方等。在這些實(shí)訓(xùn)過程中，精基準(zhǔn)知識點(diǎn)不是練習(xí)重點(diǎn)，容易被忽略。

學(xué)生在學(xué)習(xí)行位公差及其標(biāo)注時，判斷基準(zhǔn)的“虛”（中心要素）與“實(shí)”（輪廓要素）是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，尤其是實(shí)測時，中心要素的轉(zhuǎn)化有賴于學(xué)生實(shí)際練習(xí)后的理解。但在實(shí)際教學(xué)過程中，學(xué)生缺乏相關(guān)練習(xí)，大部分學(xué)生對基準(zhǔn)的認(rèn)識不深刻。

1.2 企業(yè)需求與學(xué)校教材編排的比較

機(jī)械制造類企業(yè)看重學(xué)生的實(shí)際工作能力、知識應(yīng)用能力，“確定基準(zhǔn)”是企業(yè)對學(xué)生的基本要求，只有教會學(xué)生應(yīng)用相關(guān)知識，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，才有可能滿足企業(yè)需要。

幾乎所有教材都將基準(zhǔn)作為基礎(chǔ)知識用于支撐“工藝規(guī)程”，相關(guān)內(nèi)容并不突出。但從高職學(xué)生就業(yè)角度分析，基準(zhǔn)的使用價值高，甚至比編制工藝規(guī)程更有實(shí)用價值，高職學(xué)生畢業(yè)后大部分在生產(chǎn)一線工作，不需要編制工藝規(guī)程，所以高職學(xué)生理解基準(zhǔn)的選擇與應(yīng)用遠(yuǎn)比編制工藝規(guī)程重要、實(shí)用。中小企業(yè)一般不需要編制“工藝規(guī)程”類技術(shù)文件，用精基準(zhǔn)選擇原則指導(dǎo)生產(chǎn)流程的思路更重要，高職學(xué)生在中小企業(yè)發(fā)揮技術(shù)能力的可能性與活動空間較大，學(xué)生在學(xué)習(xí)階段應(yīng)對基準(zhǔn)類的概念與應(yīng)用有充分的理解。

教材上的內(nèi)容比較簡練，包括基準(zhǔn)分類與粗、精基準(zhǔn)的含義及選擇原則。從幫助學(xué)生理解并構(gòu)建相關(guān)知識的角度分析，僅局限于教材上的內(nèi)容無法讓學(xué)生真正理解與內(nèi)化相關(guān)知識，必須對之進(jìn)行豐富，并建立學(xué)習(xí)梯度：①為什么遵循這些原則；②對應(yīng)每條原則，按“簡單”、“復(fù)雜”分別示例；③選擇原則的綜合運(yùn)用，按“簡單”、“復(fù)雜”分別示例（選擇企業(yè)實(shí)際案例）；④以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的觀念指導(dǎo)具體教學(xué)活動。

2 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

基于社會需求、學(xué)生情況和教學(xué)條件，確定教學(xué)目標(biāo)。

專業(yè)目標(biāo)：以應(yīng)用為目的，理解精基準(zhǔn)選擇原則，能處理常見、典型零件的基準(zhǔn)選擇問題，實(shí)現(xiàn)知行合一。目標(biāo)層次化：對基本原則的理解與應(yīng)用→綜合運(yùn)用→基準(zhǔn)的優(yōu)化與創(chuàng)設(shè)。

素質(zhì)目標(biāo)：以具體教學(xué)內(nèi)容為載體，滲透素質(zhì)教育。對照《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，精基準(zhǔn)學(xué)習(xí)過程中主要體現(xiàn)的核心素養(yǎng)有科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新。

同時要注重教學(xué)過程中的生成性目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生在教學(xué)中的表現(xiàn)和問題而靈活展開相關(guān)話題，幫助學(xué)生在情境中內(nèi)化知識，鼓勵個性化發(fā)展，始終體現(xiàn)以人為本的基本要求。

3 教學(xué)評價設(shè)計

明確教學(xué)評價內(nèi)容和具體標(biāo)準(zhǔn)有利于對教學(xué)過程進(jìn)行及時調(diào)控，該教學(xué)內(nèi)容適合設(shè)計表現(xiàn)性評價：通過難度程度不同（單一原則的簡單套用→具體情境下、需要克服障礙的應(yīng)用→多原則的綜合使用）的作業(yè)，檢測并評價知識與技能的理解與應(yīng)用程度；對于“情感態(tài)度與價值觀”、“學(xué)習(xí)過程與方法”等難以結(jié)果化的教學(xué)目標(biāo)，借助課堂觀察和階段性的學(xué)習(xí)體會等方式進(jìn)行考察與評價。

需要事先列出評價標(biāo)準(zhǔn)，便于學(xué)生自評和互評。評價重點(diǎn)是基于知識應(yīng)用的理解程度，要反映學(xué)習(xí)前后的能力變化以及學(xué)習(xí)過程中相關(guān)素養(yǎng)的感悟與提升。

4 教學(xué)組織設(shè)計

4.1 內(nèi)容組織

按教材編排、平鋪直敘地講授方式不可取，應(yīng)考慮如何體現(xiàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計，即以選擇原則（基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一、互為基準(zhǔn)和自為基準(zhǔn)等）在實(shí)際工作中的應(yīng)用為主線開展教學(xué)活動，這也是該課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，需要4個學(xué)時，教學(xué)過程安排如下。

（1）帶領(lǐng)學(xué)生回憶之前的經(jīng)驗，介紹基準(zhǔn)的概念與分類，精基準(zhǔn)的選擇原則與原因。

（2）舉例說明“基準(zhǔn)重合”與“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的選擇方法。首先，結(jié)合圖1所示長方體零件，按設(shè)計基準(zhǔn)在工件中心、工件非中心、工件外、設(shè)備工作行程外等情況分別展開，進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)與討論。此例還可以介紹如何將中心要素的基準(zhǔn)落實(shí)在實(shí)體輪廓上以及借助銑出的基準(zhǔn)帶實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”。

圖1 長方體零件定位基準(zhǔn)

其次介紹：①什么情況下用孔作為主要精基準(zhǔn)；②孔作基準(zhǔn)的情況下怎么找中心；③用孔“找基準(zhǔn)”的完成時間；④標(biāo)準(zhǔn)桿和量塊的使用。原則上，①和②對應(yīng)專業(yè)目標(biāo)“對基本原則的理解與應(yīng)用”，③和④強(qiáng)調(diào)具體情境，需要學(xué)生有相關(guān)經(jīng)驗才能深入理解。

（3）舉例說明精基準(zhǔn)選擇原則的綜合使用。導(dǎo)套加工要求如圖2所示，該導(dǎo)套比較常見，緊貼學(xué)生已有的實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗和專業(yè)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，難度適中，但要回答如何體現(xiàn)精加工基準(zhǔn)的選擇原則關(guān)鍵在于對加工過程中基準(zhǔn)的使用與理解。以前在介紹完精基準(zhǔn)基本知識后，曾用該圖考試或練習(xí)，結(jié)果大部分學(xué)生只是羅列幾條選擇原則，沒有深入剖析，所以將該圖放到課堂上充分討論，目的在于引導(dǎo)學(xué)生分析，該圖對應(yīng)專業(yè)目標(biāo)為“綜合運(yùn)用”。

圖2 導(dǎo)套加工要求

（4）拓展。重點(diǎn)介紹增加輔助基準(zhǔn)的方法，同樣遵循先易后難的原則，如圖3所示。可用于拓展學(xué)習(xí)的內(nèi)容還有：①薄板件，對于薄板件的定位基準(zhǔn)，主要是防止和減少其裝夾過程中的變形，企業(yè)在批量生產(chǎn)的情況下，一般是將基準(zhǔn)設(shè)在夾具上；②超長件，可以在工作臺上增設(shè)夾具實(shí)現(xiàn)超長件（超出機(jī)床工作行程）使用同一個定位基準(zhǔn)，完成“一次裝夾、全部加工”，最大限度地保證工件加工精度；③基于計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計（CAPP）定位基準(zhǔn)的自動優(yōu)選，CAPP是面向智能制造，有必要讓學(xué)生了解，但在CAPP系統(tǒng)選擇定位基準(zhǔn)的過程中，從工藝角度確定評判因素和系數(shù)方面還有待于完善，否則會影響定位基準(zhǔn)的準(zhǔn)確選擇。

圖3 異形件產(chǎn)品

上述舉例在課堂上都可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛趩栴}的探究式學(xué)習(xí)過程，所用到的核心知識都相同（精基準(zhǔn)選擇原則），應(yīng)用難度從平行到遞進(jìn)，體現(xiàn)了課程開發(fā)中的要求（基于知識應(yīng)用的結(jié)構(gòu)、比較學(xué)習(xí)、發(fā)展學(xué)生的知識遷移與應(yīng)用能力等）。

4.2 教學(xué)方法

若將上述內(nèi)容全部放在課堂上進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，4個學(xué)時不夠，效果也不好。其中一部分可先讓學(xué)生以作業(yè)的形式練習(xí)，再到課堂上討論。鼓勵學(xué)生利用在線教學(xué)平臺自學(xué)自評，還可進(jìn)行個性化答疑與輔導(dǎo)。

結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容，課堂上可以選擇基于互動的探究式案例教學(xué)法?？紤]大部分高職學(xué)生的實(shí)際狀態(tài)，應(yīng)先由教師幫助學(xué)生回憶和整理之前實(shí)訓(xùn)或理論課程中有關(guān)基準(zhǔn)及其應(yīng)用的知識點(diǎn)，然后對新知識進(jìn)行講解和引導(dǎo)，幫助學(xué)生理解含義并初步學(xué)會分析問題；最后有針對性地布置作業(yè)，難度可分為適中和較難（輔以必要的指導(dǎo)語），讓學(xué)生練習(xí)（資訊、分析、決策），并及時點(diǎn)評練習(xí)結(jié)果（收作業(yè)→學(xué)生互評→教師點(diǎn)評→自評）。及時評價能促進(jìn)學(xué)生對有關(guān)知識與技能的準(zhǔn)確理解，還能促進(jìn)學(xué)習(xí)能力的提高（包括學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法等的改進(jìn)）。同時可以考慮選擇一個拓展性問題，安排學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生用較長時間去深究，過程中教師進(jìn)行階段性指導(dǎo)。從實(shí)踐效果看，一些學(xué)生由此逐漸學(xué)會了“研究”問題。

從學(xué)習(xí)的角度看，整個教學(xué)過程要讓學(xué)生學(xué)概念、學(xué)應(yīng)用，重理解、內(nèi)化與遷移、完成意義的建構(gòu)。采用迭代式學(xué)習(xí)法使學(xué)生先學(xué)透精基準(zhǔn)，再了解粗基準(zhǔn)，進(jìn)而以定位基準(zhǔn)去比較設(shè)計基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，通過比較學(xué)習(xí)深化理解。最后再讓學(xué)生重新審視設(shè)計基準(zhǔn)及其確定，學(xué)生更能理解制圖時確定基準(zhǔn)的重要意義，強(qiáng)化作為技術(shù)員的責(zé)任感。

5 結(jié)束語

該教學(xué)設(shè)計體現(xiàn)以學(xué)生為中心：①關(guān)注原有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)（習(xí)得的知識與經(jīng)驗）；②創(chuàng)設(shè)一個結(jié)構(gòu)化課程方案，以相關(guān)知識在工作中的應(yīng)用引導(dǎo)學(xué)習(xí)，讓知識與應(yīng)用建立對應(yīng)關(guān)系，幫助學(xué)生建構(gòu)相關(guān)知識的實(shí)際意義，為今后處理相關(guān)工作提供方法論；③在專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程中，始終貫穿相關(guān)的核心素養(yǎng)（科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新）培育，幫助學(xué)生建立質(zhì)量意識和效率觀念，讓學(xué)生學(xué)會認(rèn)真做事，有對人對事負(fù)責(zé)的態(tài)度等職業(yè)素養(yǎng)。

以學(xué)生為中心的教學(xué)設(shè)計使整個教學(xué)活動過程貫穿著“以人為本”的人文情懷，讓技術(shù)知識的學(xué)習(xí)閃耀著文化光輝，這能提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生在活動中展現(xiàn)活躍的思維，有助于形成積極向上的職業(yè)態(tài)度。該教學(xué)安排不僅能幫助學(xué)生有效完成專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，還通過專業(yè)教學(xué)活動完成相關(guān)核心素養(yǎng)以及必要的職業(yè)素質(zhì)的培育，即“課程思政”建設(shè)。但也存在不足之處，目前在該課程中無法對相關(guān)應(yīng)用案例進(jìn)行充分的實(shí)踐或?qū)嵱?xùn)，今后可以考慮加入相應(yīng)的課程教學(xué)中。