趙 航,羅 烽
(深圳大學(xué)機(jī)電與控制工程學(xué)院,廣東 深圳 518060)
機(jī)械制造基礎(chǔ)是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程,金工實(shí)習(xí)是機(jī)械制造基礎(chǔ)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)。開設(shè)這門課程的目的,是希望學(xué)生對(duì)各種加工工藝的工藝過程、所用設(shè)備、加工精度、工藝特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)工藝性以及應(yīng)用范圍等有所了解,以便學(xué)生在后續(xù)課程學(xué)習(xí)中以及未來在從事機(jī)械設(shè)計(jì)和制造工作中,能夠考慮不同加工工藝的特點(diǎn)和要求,設(shè)計(jì)并制造出加工性強(qiáng)且成本低廉的產(chǎn)品。這一初衷是良好的,但關(guān)鍵是學(xué)生能從這門課中真正學(xué)到并掌握多少知識(shí)。從當(dāng)前情況來看,在高校接受這門課程教育的本科學(xué)生中,絕大部分都是從高中畢業(yè)直接進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)的。由于缺少機(jī)械加工的實(shí)踐背景,許多學(xué)生甚至連自己直接動(dòng)手換個(gè)燈泡、修理水龍頭等這樣的經(jīng)歷都沒有,加上在這門課程開設(shè)之前,學(xué)生們接觸到的機(jī)械類課程不多,一些機(jī)械相關(guān)的基本術(shù)語(yǔ)、概念還沒有建立。因此,學(xué)習(xí)這門課程,對(duì)學(xué)生而言課程內(nèi)容很難理解,逐漸產(chǎn)生厭倦情緒。對(duì)教師而言,要達(dá)到開課的預(yù)設(shè)目標(biāo),也存在相當(dāng)大的困難。
國(guó)外工程教育模式可以為國(guó)內(nèi)工科課堂教學(xué)改革提供一些有益的啟示[1-3]。我校曾與英國(guó)蘭開夏中央大學(xué)合作,聯(lián)合培養(yǎng)計(jì)算機(jī)輔助制造專業(yè)的本科生。其課程設(shè)置、教學(xué)大綱、授課方式、評(píng)價(jià)體系等均由英方按照英國(guó)工程教育模式制定。筆者曾作為聯(lián)合辦學(xué)《制造工程》(類似于金工實(shí)習(xí)課)和《制造技術(shù)》(相當(dāng)于機(jī)械制造基礎(chǔ)課)的主講教師,講授過10年這兩門課程。這里,先說說英國(guó)的做法,再談?wù)勗谖倚1究平虒W(xué)中開設(shè)機(jī)械制造基礎(chǔ)課程的一些教學(xué)實(shí)踐。
《制造工程》課安排在一年級(jí)剛?cè)雽W(xué),為期1年,每周3學(xué)時(shí)。課程分三個(gè)階段。第一階段由教師先用幾次課對(duì)機(jī)械加工做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹,包括開設(shè)本課程的目的和學(xué)習(xí)時(shí)需要側(cè)重了解的內(nèi)容,一些基本術(shù)語(yǔ)的講解,加工基本概念的建立,加工機(jī)床的基礎(chǔ)知識(shí)等。介紹的內(nèi)容不多,也不是很深入,主要是幫助學(xué)生建立對(duì)機(jī)械加工的基本認(rèn)知,為后續(xù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)做一個(gè)前期鋪墊。第二階段是各種加工工藝的實(shí)際操作,也就是金工實(shí)習(xí)的內(nèi)容,包括車、銑、磨、焊接、鉗工等各工種,另外還有一個(gè)自行車的拆卸與裝配。要求也不高,能理解各種工藝,大致能自己動(dòng)手操作就可以了。但期間要做2個(gè)大作業(yè),讓學(xué)生講講對(duì)加工的理解,對(duì)機(jī)床的認(rèn)識(shí),加工過程中的關(guān)鍵問題等。第三階段則是要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)小機(jī)械產(chǎn)品,在車間師傅的協(xié)助下做出實(shí)物。學(xué)生們可以單干,也可以自由組合成2—3人的小組。在這一階段中,前期的設(shè)計(jì)是核心。學(xué)生們不但要設(shè)計(jì)出一個(gè)能實(shí)現(xiàn)一定功能的產(chǎn)品,還要考慮各零件是否能在機(jī)床上加工出來,而且產(chǎn)品還需要有一定新意。這個(gè)過程對(duì)一年級(jí)學(xué)生看上去很難,但在教師的啟發(fā)和協(xié)助下,學(xué)生們熱情很高,實(shí)際進(jìn)展都比較順利。這對(duì)教師的基本功和啟發(fā)學(xué)生的方式有一定要求,同時(shí)教師也需要花費(fèi)比較多的時(shí)間和精力,來幫助學(xué)生逐步完善他們的設(shè)計(jì)方案,保證其可加工性。這樣的過程十分有助于學(xué)生了解和掌握加工工藝的特點(diǎn)和應(yīng)用,同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造潛能。
《制造技術(shù)》課安排在二年級(jí),緊接著是《制造工程》,為期1年,每周3學(xué)時(shí),中英文雙語(yǔ)授課。這門課程的教學(xué)主要側(cè)重于啟發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)械制造知識(shí)做進(jìn)一步深入的了解和理解,以討論和大作業(yè)來帶動(dòng)課程的進(jìn)行,并不強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容的全面性,而是希望學(xué)生根據(jù)自己的知識(shí)背景和興趣去鉆研某一類或某些制造工藝,學(xué)習(xí)掌握一種工藝的方法,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自學(xué)的能力。因此在教學(xué)中,教師講的內(nèi)容不多。對(duì)某種工藝,一般用10—30分鐘做一個(gè)簡(jiǎn)介,同時(shí)插入一些簡(jiǎn)單易懂的錄像,幫助學(xué)生理解,然后進(jìn)行討論。教師根據(jù)學(xué)生提出的問題和理解上出現(xiàn)的偏差,再有針對(duì)性地做一些講解。一般一次課即可完成一種甚至一類工藝的介紹。大作業(yè)是一種綜合訓(xùn)練和學(xué)習(xí)方式。大作業(yè)的內(nèi)容可以是自選題目,如讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣對(duì)某種加工工藝進(jìn)行全面的介紹,同時(shí)結(jié)合實(shí)際加工過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析,尋找合理的解決辦法。大作業(yè)也可以由教師指定題目,提出各種問題讓學(xué)生在講課的基礎(chǔ)上自己進(jìn)行深入鉆研。大作業(yè)一般給學(xué)生1—2個(gè)月時(shí)間,其間不僅需要老師自己去學(xué)習(xí)和深化知識(shí),同時(shí)還要求學(xué)生走出去,去學(xué)校車間或社會(huì)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研,了解實(shí)際生產(chǎn)中可能遇到的問題,以及工藝在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用等。大作業(yè)進(jìn)行期間,教師根據(jù)學(xué)生們遇到的問題,可以組織若干次課堂討論。大作業(yè)完成后安排一個(gè)上臺(tái)演講環(huán)節(jié),請(qǐng)其他學(xué)生提出問題,并且展開討論。大作業(yè)質(zhì)量的評(píng)價(jià)分為幾個(gè)方面,如對(duì)所述知識(shí)的理解,調(diào)研環(huán)節(jié)的深入程度,演講表達(dá)及對(duì)別人提出問題的解答等。成績(jī)可由學(xué)生和教師共同評(píng)定。整個(gè)課程持續(xù)期內(nèi),一般安排3—4次大作業(yè)。這門課最終的成績(jī),主要由幾個(gè)大作業(yè)的評(píng)分來確定,不進(jìn)行卷面考試,也不留課后練習(xí)題。
由于我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)與中英聯(lián)合辦學(xué)的課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)學(xué)時(shí)、教學(xué)要求以及教學(xué)氛圍等方面存在較大差異,因此不能完全照搬聯(lián)合辦學(xué)的教學(xué)模式。在機(jī)械制造基礎(chǔ)課程中,加入了一個(gè)大作業(yè)、同時(shí)減少課后練習(xí)量,其目的是通過大作業(yè)啟發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)和問題的思考,激發(fā)學(xué)生課堂討論和自主學(xué)習(xí)的積極性。在實(shí)踐環(huán)節(jié)方面,采取學(xué)生自愿的原則安排課外時(shí)間進(jìn)行小產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作。通過學(xué)校為學(xué)生開出的一些項(xiàng)目,如“實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目”等,鼓勵(lì)部分希望深入學(xué)習(xí)和提高動(dòng)手能力的學(xué)生參加。這一環(huán)節(jié)也成為幫助學(xué)生理解制造知識(shí)和了解知識(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的有效手段。部分學(xué)生通過這一環(huán)節(jié)逐漸喜歡上了自己動(dòng)手,并將其與機(jī)械創(chuàng)新大賽等后續(xù)環(huán)節(jié)結(jié)合起來,有些學(xué)生甚至將所作的項(xiàng)目發(fā)展到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。堅(jiān)持和逐步深化實(shí)踐內(nèi)容,也令學(xué)生無論在制造知識(shí)還是工程能力方面,都獲得了很大提升。
除上述加入大作業(yè)、增加課外實(shí)踐環(huán)節(jié)外,同時(shí)也在課堂上增加實(shí)際產(chǎn)品的實(shí)物展示,引入大量教學(xué)錄像,加大課堂討論時(shí)間,安排社會(huì)企業(yè)和機(jī)械展會(huì)參觀等。通過這些手段來轉(zhuǎn)變課堂氛圍,將以教師講授為主的課堂,逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)式的以學(xué)生為主的課堂,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性,從而提高知識(shí)傳授的有效性。
以上是我校在機(jī)械制造基礎(chǔ)課程中,借鑒英國(guó)工程教育模式所做的一些改革嘗試。這一教學(xué)形式的轉(zhuǎn)變,在學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性較高的學(xué)生當(dāng)中受到熱烈的歡迎,也能激發(fā)挑課挑老師的學(xué)生對(duì)這門課的興趣和熱情,但對(duì)于一些抱有將來不準(zhǔn)備從事機(jī)械制造工作的學(xué)生、或不愿意在這門課上投入較多時(shí)間和精力的學(xué)生而言則收效不大??傮w而言,通過這一改變,知識(shí)傳授的效果得到了提升,在一定程度上也彌補(bǔ)了學(xué)生工程背景不足的缺陷。