《机械制造技术基础》课程实验教学改革探讨

　　0 前言

　　《机械制造技术基础》是1998年机械工程类专业教学指导委员会推荐设置的一门新的主干技术基础课，是一门理论性及实践性都非常强，且具有重要工程应用价值的课程[1]。该课程主要以机械工艺及切削原理的基本理论和基本知识为支撑，同时将机床、刀具及夹具等相关内容有机的结合，课程的讲授过程须要有相应的实践性教学环节与之配合，即实验教学环节。通过实验教学环节，不但能消化、理解学生课堂上学到的理论知识，提高其动手能力，而且能够培养学生分析问题与解决问题的能力，为日后进一步学习深造及毕业后从事专业工作打下坚实的基础。

　　在讲授《机械制造技术基础》课程开设的实验课“刀具几何角度的认识及测量”时，我发现存在以下几方面问题：第一，刀具结构抽象，有些复杂刀具结构学生难于理解，这是该实验普遍存在的问题；第二，实验教学内容老套、枯燥无味，激发不起学生们的学习兴趣；第三，学生们的学习目的不够明确，不重视实验教学环节，有些学生上实验课只是为了应付，取得学分；第四，实验仪器老化、陈旧。因此，针对《机械制造技术基础》中开设的“刀具几何角度的认识及测量”实验进行教学改革势在必行。近几年，在对该实验课特征分析的基础上，我们在教学内容、教学方法等方面进行了改革及探索，将其应用于本科实验教学，取得了良好的教学效果。

　　1 教学内容的改革

　　机械制造专业是工程性、实践性很强的专业，其强调动手能力。实验教学环节是其实践性的主要体现，学生也能通过该环节充分发挥和提高其动手能力。由于该实验课涉及的刀具较多，刀具结构较复杂、抽象，实验课时有限，如何在有限的时间内让学生熟练地掌握刀具的相关知识，刀具的测量方法，加强学生能力的培养，成为该实验教学改革的关键。因此，根据该实验的特点，结合当前学生的就业需求，对实验授课内容做了精湛的筛选，既保证学生对刀具有全面的了解，又着重讲解学生日后在实际工作中将要用到的知识。

　　授课的过程中，关键是要制定一条课程主线，将各知识点用这条主线串联起来，这样使实验课的授课内容变得条理清晰，具有很强的逻辑性[2-3]。将该实验课的内容划分为三大部分：（1）应用空间立体模型定义刀具角度；（2）典型刀具的认识及角度介绍；（3）车刀角度的测量方法及其标注。

　　1.1 空间立体模型的应用

　　由于刀具角度是个空间的概念，这里应用空间立体模型向学生介绍、讲解定义刀具角度的点、线、面。其中‘点’是指刀尖，‘线’是指主切削刃和副切削刃，‘面’涉及两类，一类是刀具本身固有的面，分别为前刀面、主后刀面、副后刀面；另一类是刀具角度定义中需要构建的3个平面，分别为基面、切削平面和正交平面。刀具角度无论是简单的刀具还是复杂的刀具其角度都是在这3个平面中定义的。借助于该模型能够直观的将普通车刀的角度展现在学生面前，使难以理解的空间概念直观化。将模型应用于实验课上不但使难于理解的问题简单化，而且丰富了实验课的授课内容、激发了学生的上课热情。

　　1.2 典型刀具认识及角度介绍

　　机械加工中常常需要加工的表面涉及外圆表面、孔加工、平面及复杂表面。根据加工表面的不同，刀具分为不同的种类。一般外圆表面的加工常用车刀，车刀按照用途又分为：外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、切槽刀等；孔加工实现的方法很多，不同的加工方法完成不同的工艺。常用的有：钻孔、扩孔、铰孔、镗孔及拉孔，其中钻孔涉及的刀具有麻花钻、中心钻、深孔钻等，扩孔钻与麻花钻相似，刀齿数较多，没有横刃。铰孔用铰刀，镗孔用镗刀；平面及复杂表面的加工常用方法是铣削，铣削根据加工的不同表面需要不同的铣刀，常用的铣刀包括：圆柱铣刀、面铣刀、三面刃铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀及成形铣刀等[1]。不同的刀具都有各自的刀具角度，按照刀具角度的定义都能找到其相应的几何角度。在实验课上，结合常用刀具的应用讲解不同刀具的几何角度。

　　1.3 车刀角度的测量方法及标注

　　车刀的角度较其他刀具的角度简单些，该实验中用万能量角台测量车刀的几何角度。万能量角台能够构造出车刀测量时，需要的3个空间参考平面，然后利用量角台的可调部分找到度量平面位置和构成每个需测量角度的平面（或直线）的位置，按照实验的测量方法即可完成车刀的几何角度测量。测量后的角度按照《机械工程图学》理论绘制平面图，在该图上按照实测角度的大小完成角度的标注。

　　2 教学方法的改进

　　2.1 多媒体技术的应用

　　以往传统的教学方法多是以老师为主的填鸭式教学，授课方式呆板，学生觉得枯燥无味，激发不起学生的学习兴趣。鉴于该实验的特点：一些刀具的角度空间立体性很强，而这些抽象的问题只凭老师一味的讲解，学生很难消化理解。将多媒体技术融入到实验课上，上述问题迎刃而解。将图形、动画、视频等多媒体结合在一起，使典型的刀具结构活灵活现地展现在学生面前，既加深了学生对刀具结构的认识、理解，又激发了他们的学习兴趣，使枯燥的课堂变得生动有趣。

　　2.2 教与学的互动

　　传统的实验课教学方法是老师按照实验步骤一步一步的指导学生完成，整节课都是按照老师规划好的条条框框进行[4-5]。最终学生只是按照老师说的方法得出个实验结果，至于实验怎么做的，为什么要这样做，不是很清楚。这种授课方式很难充分发挥学生的聪明才智，在动手能力提高方面也很有限。基于此，考虑该实验没有安全隐患，我们提出了教与学互动的教学模式：首先做实验之前布置学生课后复习实验内容，然后实验课上先由老师与学生一起回顾关于该实验课的理论知识，同时教师介绍本实验用到的仪器设备结构、工作原理及使用方法，这部分可以看作是实验前的“序”环节，实验前的准备工作都完成后，将学生分成两组，每组8人，在每组中选出学生代表来讲解实验，其余学生自己动手做，实现了教与学的互动。实验完成后要求每位做实验的同学谈谈自己的体会及实验课有待改进的地方，最后由老师对课堂情况进行总结。几轮课下来，该授课方法取得了极好的授课效果！

　　3 结论

　　经过几届的实验教学实践，不断探索《机械制造技术基础》课中“刀具几何角度的认识及测量”实验课的教学规律，综合运用各种教学理念及教学方法，始终不渝的坚持理论与实践的有机结合，大力激发学生们的学习兴趣、调动其学习的积极性，充分拓宽其视野、发挥其创造性，极大地提高了学生们的动手能力，培养他们的创新意识。在教学质量和教学效果上得到了很大的提高。

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