吳兵 陳嶸 李屹

摘要：針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)課程之間缺乏有機(jī)聯(lián)系的問題，整合多方面的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練內(nèi)容，設(shè)立獨(dú)立于理論課程之外的、以解決實(shí)際機(jī)械工程問題為目的的、包含多個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的課程群。該實(shí)驗(yàn)課程群以某個(gè)典型機(jī)械零部件的實(shí)際生產(chǎn)過程為主線，把原來相對(duì)獨(dú)立的多門實(shí)驗(yàn)課程串聯(lián)起來，教學(xué)周期持續(xù)整個(gè)本科學(xué)習(xí)階段，可同時(shí)滿足多門機(jī)械工程專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，使學(xué)生能夠在四年本科學(xué)習(xí)中體驗(yàn)機(jī)械零件加工生產(chǎn)的完整環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程；綜合性實(shí)驗(yàn)；課程群；實(shí)際生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）32-0276-03

一、前言

實(shí)踐教學(xué)是高校教學(xué)中的重要組成部分，而對(duì)于工科類院校尤其重要。各高校都在著力解決高等教育中日益嚴(yán)重的理論與實(shí)踐、教學(xué)與生產(chǎn)脫節(jié)的問題，也在不斷探索改革實(shí)踐教學(xué)模式，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，特別是解決實(shí)際工程應(yīng)用問題的能力，[1，2]以突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)性和綜合性，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，加強(qiáng)創(chuàng)新能力的提升，達(dá)到以學(xué)生為本，逐步培養(yǎng)解決工程實(shí)際問題能力的教學(xué)目標(biāo)。[3，4]工科類院校中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。[5]在經(jīng)過高校集中開展通識(shí)教育后，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)通常由通識(shí)教育中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一完成，各學(xué)院下屬的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室主要面向本學(xué)院學(xué)生和其他學(xué)院有相關(guān)性專業(yè)的學(xué)生開展其他的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。[6-8]這些實(shí)驗(yàn)之間總體來說是相互獨(dú)立的。

在高校開展的各類教改活動(dòng)中，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)一直都是熱點(diǎn)，但創(chuàng)新的前提是擁有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，因此在實(shí)踐創(chuàng)新時(shí)，更應(yīng)該重視專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)理論課程中，能夠通過有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)掌握應(yīng)知應(yīng)會(huì)的基本知識(shí)。在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中，專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工作重心，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)面向的受眾學(xué)生相對(duì)較少，但卻是專業(yè)實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的成果展現(xiàn)。

機(jī)械工程基礎(chǔ)及專業(yè)實(shí)驗(yàn)一直都是相關(guān)理論課程的課帶實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大綱、目的、內(nèi)容是由理論課程決定的，并且在制訂培養(yǎng)計(jì)劃的時(shí)候也把實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容定性為本課程的驗(yàn)證手段，比如，機(jī)床機(jī)構(gòu)剖析在機(jī)床控制技術(shù)、現(xiàn)代加工設(shè)備等設(shè)備類課程中都是該門課程的課帶實(shí)驗(yàn)。在理論課程教學(xué)結(jié)束的時(shí)候，會(huì)有課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)作為學(xué)生掌握該門課程或本專業(yè)知識(shí)綜合性的應(yīng)用檢驗(yàn)，而對(duì)于實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生僅僅在所附帶的課程結(jié)束后就基本上再也不會(huì)接觸了，造成了越到高年級(jí)，對(duì)于越基礎(chǔ)的實(shí)踐操作掌握丟得越多的現(xiàn)象。

針對(duì)以上問題，在配合理論教學(xué)的同時(shí)，整合多方面的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，設(shè)立一門獨(dú)立于理論課程之外的、面向解決實(shí)際工程問題的、包含綜合性項(xiàng)目群的實(shí)驗(yàn)課程。該實(shí)驗(yàn)課程以如何解決實(shí)際工程問題為主線，把原來相對(duì)獨(dú)立的多門實(shí)驗(yàn)課程串聯(lián)起來，教學(xué)周期持續(xù)整個(gè)本科學(xué)習(xí)階段，可同時(shí)面向多門機(jī)械工程專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，使學(xué)生能夠在四年本科學(xué)習(xí)中經(jīng)歷機(jī)械零件加工生產(chǎn)的完整環(huán)節(jié)。

二、教學(xué)實(shí)施過程

以典型的機(jī)械加工零件——連桿為實(shí)例對(duì)教學(xué)安排進(jìn)行相關(guān)分析。

（一）零件分析

根據(jù)零件裝配圖了解該零件在裝配機(jī)構(gòu)或設(shè)備中的作用及基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)零件外形圖了解該零件拆卸成單獨(dú)部件時(shí)的外觀情況，并結(jié)合實(shí)際零件進(jìn)行測(cè)繪，將所得數(shù)據(jù)記錄，并查閱相關(guān)資料，逐步分析零件的技術(shù)要求，包括尺寸、公差、表面粗糙度、形位公差等，完成該零件的完整零件圖。該部分內(nèi)容可以作為機(jī)械制圖的實(shí)踐教學(xué)部分以取代現(xiàn)有的零件測(cè)繪實(shí)驗(yàn)。

該部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要針對(duì)大學(xué)本科一年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)械制圖課程》后的實(shí)踐操作，也可以針對(duì)二年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以掌握零件的拆裝、量具的使用及讀取方法、測(cè)量數(shù)據(jù)的分析、零件技術(shù)要求的分析等。

針對(duì)不同階段的學(xué)生，各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)要求也不同，比如，對(duì)于一年級(jí)階段的同學(xué)，只需要根據(jù)部分已知條件查閱對(duì)應(yīng)的技術(shù)要求，即根據(jù)已知的零件尺寸及公差，查閱填寫表面粗糙度。而對(duì)于高年級(jí)階段的同學(xué)，則還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)零件進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（二）機(jī)械設(shè)計(jì)及原理

利用繪制的零件圖，結(jié)合零件的工作原理，搭建零件的模型。比如，利用現(xiàn)有的連桿機(jī)構(gòu)，分析其工作原理，繪制該零件的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，分析其受力情況。該部分內(nèi)容可以作為機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理的原課帶實(shí)驗(yàn)。

（三）機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)前期獲得的零件圖及工作分析，設(shè)定生產(chǎn)綱領(lǐng)的加工條件，擬定本零件的加工工藝路線、確定加工設(shè)備及工裝方法，制定全套零件加工的工藝。該部分內(nèi)容可以作為機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)床夾具、機(jī)械加工設(shè)備等專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。要求學(xué)生能根據(jù)已知零件的技術(shù)要求，擬定加工工藝方法，包括毛坯制造、加工準(zhǔn)備、加工方法、加工設(shè)備、刀具選擇、加工輔助、工時(shí)計(jì)算、成本計(jì)算等多方面加工工藝制定。該階段面向三年級(jí)學(xué)生專業(yè)課設(shè)定實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，零件是學(xué)生前期一直接觸并學(xué)習(xí)的，各方面情況已經(jīng)較為熟悉，對(duì)學(xué)生有針對(duì)性地練習(xí)加工工藝制定提供了較為具體的條件，避免了在學(xué)習(xí)中因突然接觸一些空洞和抽象的設(shè)計(jì)目標(biāo)而增加學(xué)習(xí)難度的情況。

（四）數(shù)控編程

針對(duì)在零件加工中采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工的具體情況，結(jié)合機(jī)自專業(yè)課中的數(shù)控技術(shù)類課程，選取較為典型的加工工序，根據(jù)學(xué)生所學(xué)的編程方法，對(duì)零件進(jìn)行某一加工工序的數(shù)控程序編制。采取的途徑為：分析數(shù)控加工工藝方案、數(shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn)，根據(jù)對(duì)待加工零件的分析，利用編程軟件或手動(dòng)編程，選取合適的加工參數(shù)，將編制好的數(shù)控程序在數(shù)控加工仿真軟件中進(jìn)行加工仿真，根據(jù)仿真過程檢查并修改程序，直至程序調(diào)試正確；利用數(shù)控操作培訓(xùn)機(jī)，掌握將該程序用于加工零件的正確操作步驟，逐步將本工序調(diào)試正確。完成以上實(shí)踐后，提交實(shí)踐報(bào)告，獲指導(dǎo)教師批準(zhǔn)后，操作機(jī)床實(shí)際加工，直至獲得預(yù)期的零件實(shí)體。

（五）零件加工精度檢測(cè)

這部分的內(nèi)容主要是利用各種測(cè)量工具對(duì)已經(jīng)加工好的零件進(jìn)行檢測(cè)，學(xué)習(xí)精密測(cè)量方法，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)測(cè)量?jī)x器的使用，掌握根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分析加工結(jié)果的方法，總結(jié)加工精度的影響因素，并提出改進(jìn)措施，對(duì)學(xué)生綜合利用所學(xué)基礎(chǔ)及專業(yè)知識(shí)分析實(shí)際問題提供較好的訓(xùn)練方式。該階段實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微儀、角度測(cè)量?jī)x、百分表、千分表等常用手動(dòng)測(cè)量工具，測(cè)長(zhǎng)儀、等精密測(cè)量?jī)x器，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)床等開展。

通過以上以實(shí)際零件的實(shí)際生產(chǎn)全流程為主線的實(shí)踐教學(xué)過程，涵蓋了典型機(jī)械零件生產(chǎn)加工中所涉及的機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、零件測(cè)量等機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，也包含了機(jī)械制造工藝、數(shù)控技術(shù)、夾具設(shè)計(jì)等專業(yè)實(shí)踐教學(xué)。

三、調(diào)整培養(yǎng)計(jì)劃，適應(yīng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

原來制定的培養(yǎng)方案是根據(jù)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，分解為各門基礎(chǔ)及專業(yè)課程，并根據(jù)教學(xué)大綱將各門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃同時(shí)列出。這種教學(xué)內(nèi)容的制定執(zhí)行起來較為方便，但造成了各實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相互割裂的現(xiàn)象。為改善這種實(shí)踐教學(xué)的不足，可針對(duì)不同專業(yè)特點(diǎn)，在單獨(dú)設(shè)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程群中選取符合本專業(yè)教學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。因此，在制定以特定生產(chǎn)目標(biāo)為教學(xué)主線的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目群的時(shí)候，就應(yīng)該將各專業(yè)需要開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含在內(nèi)，以供各教學(xué)課程根據(jù)課程的教學(xué)學(xué)時(shí)及要求，靈活選取相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

四、整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，獨(dú)立設(shè)立實(shí)驗(yàn)課程

原來理論課程在制訂教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃時(shí)均將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容作為課帶附屬內(nèi)容，以致部分教師將課程的總學(xué)時(shí)錯(cuò)誤理解為自己的教學(xué)學(xué)時(shí)=總學(xué)時(shí)-實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，甚至有部分任課教師為了提高理論教學(xué)時(shí)數(shù)，不嚴(yán)格按照教學(xué)大綱開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，造成理論課程與實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)數(shù)方面的對(duì)立性。為改變這種情況，獨(dú)立設(shè)立實(shí)驗(yàn)課程，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)單獨(dú)設(shè)定，無疑是一種較好的方法。比如，數(shù)控技術(shù)課程理論學(xué)時(shí)按不同專業(yè)為40學(xué)時(shí)或28學(xué)時(shí)，按教學(xué)大綱的要求，該門課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8學(xué)時(shí)或4學(xué)時(shí)，因此，選修數(shù)控技術(shù)課程的學(xué)時(shí)應(yīng)該同時(shí)按要求選修符合課程教學(xué)要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以按不同的專業(yè)在獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程中選取。這樣，數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)學(xué)時(shí)應(yīng)該=理論課程學(xué)時(shí)數(shù)+實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)數(shù)，這8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容只是該專業(yè)學(xué)生所有實(shí)驗(yàn)課程中的一部分，并不單獨(dú)設(shè)立學(xué)分，但如果實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容考核不合格，將導(dǎo)致學(xué)生沒有資格參加該門課程的考核，也沒有資格取得該門課程的學(xué)分，而單獨(dú)設(shè)立的實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)分只有在學(xué)生所有實(shí)驗(yàn)均考核合格后才能獲得。

五、綜合考評(píng)內(nèi)容，全面考核能力

實(shí)驗(yàn)考評(píng)是為了全面綜合地檢測(cè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。[9]為了改變以往實(shí)驗(yàn)考核主要以學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告為依據(jù)的方式，充分考慮學(xué)生貫穿整個(gè)本科實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中的狀況，根據(jù)專業(yè)要求，在每個(gè)學(xué)期以學(xué)分方式對(duì)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)）、實(shí)驗(yàn)過程的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等多方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?？己酥校瑢W(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案占30%、實(shí)驗(yàn)過程考核占40%、實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析占30%。[10]

六、總結(jié)

第一，獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程群，可以將實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)立于理論課程，避免了實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)與理論學(xué)時(shí)的糾纏，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師的工作量認(rèn)定有了明確的方法。

第二，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目群可以面向不同專業(yè)、不同課程、不同階段的學(xué)生靈活開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

第三，獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目群可以將本專業(yè)各門基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程有機(jī)地串聯(lián)起來，更有針對(duì)性地面向不同專業(yè)的學(xué)生，使豐富多樣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目生動(dòng)地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，避免了空洞的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式。

第四，雖然實(shí)驗(yàn)課程在形式上剝離于理論課程，但絕不能在教學(xué)上完全脫離理論教學(xué)而存在，一定要與理論課程緊密相連，特別更需要為理論教學(xué)做好對(duì)應(yīng)教學(xué)階段的補(bǔ)充。

第五，利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源，將分散的實(shí)驗(yàn)設(shè)備整合到同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目群下統(tǒng)一調(diào)配使用，提高設(shè)備利用率。

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