朱明浩　周美娟　陳海濤

摘 要：在機(jī)械制造技術(shù)課程的教學(xué)中，通過案例教學(xué)法，把工件的精基準(zhǔn)選擇原則應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，從而提高學(xué)生對(duì)基本概念和理論知識(shí)的理解，同時(shí)使學(xué)生初步具備了工程思維能力，增強(qiáng)了運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決技術(shù)問題的能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造技術(shù) 精基準(zhǔn)選擇 案例教學(xué)法 工程思維能力

Research on the Application of Case Teaching Method in the Course of Mechanical Manufacturing Technology

Zhu Minghao Zhou Meijuan Chen Haitao

Abstract：In the teaching of machinery manufacturing technology courses， through the case teaching method， the principle of precise benchmark selection of workpieces is applied to actual production， to improving students’ understanding of basic concepts and theoretical knowledge. At the same time， students are initially equipped with engineering thinking ability and strengthen the ability to use professional knowledge to solve technical problems.

Key words：machinery manufacturing technology， fine benchmark election， engineering thinking ability

1 引言

機(jī)械制造技術(shù)課程涉及金屬切削和機(jī)械制造工藝等專業(yè)知識(shí)，概念多、理論性較強(qiáng)，與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密。學(xué)生普遍反映課程難、不易理解，對(duì)于概念和符號(hào)常常感到混亂，進(jìn)而對(duì)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)比較孤立，不能把所學(xué)知識(shí)有效串聯(lián)起來解決生產(chǎn)實(shí)際問題[1]。而傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為導(dǎo)向，對(duì)于書本知識(shí)著重于講授，讓學(xué)生死記硬背下來，學(xué)生遺忘的也特別快。關(guān)于重點(diǎn)和核心的內(nèi)容缺少深入的分析和練習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)一知半解，理解十分膚淺，更談不上綜合利用所學(xué)知識(shí)去解決生產(chǎn)實(shí)際問題。久而久之，學(xué)生產(chǎn)生倦怠情緒，理論知識(shí)不能夠和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，讓學(xué)生產(chǎn)生一種學(xué)而無用的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，缺乏解決問題的成就感和滿足感，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大大下降[2]。因此，本文提出案例教學(xué)的應(yīng)用特點(diǎn)。

2 案例教學(xué)法特點(diǎn)

（1）案例教學(xué)有很強(qiáng)的的針對(duì)性和目的性

教師根據(jù)教學(xué)要求和教學(xué)目標(biāo)，在分析完學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、先前經(jīng)驗(yàn)后，對(duì)案例進(jìn)行處理。使用案例教學(xué)時(shí)，有著明確的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生和教師圍繞著此目標(biāo)進(jìn)行深刻討論，能夠提高學(xué)生對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的初步工程思維，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。在下文中的案例很明顯加深了學(xué)生對(duì)基準(zhǔn)選擇的理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)過這些案例后，能夠更深刻全面利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)問題[3]。

（2）案例具有深刻的工程屬性

案例教學(xué)通過對(duì)案例的綜合分析，能夠引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考和探究問題，學(xué)生擺脫了被動(dòng)地接受知識(shí)的局面，可以通過個(gè)人的分析、思考，把先前的知識(shí)和理論用到實(shí)際案例中，進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的遷移性，教案深刻的工程屬性，保證了學(xué)生能夠全面利用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[4]。

（3）案例教學(xué)過程的動(dòng)態(tài)性

學(xué)生對(duì)教學(xué)案例進(jìn)行分析時(shí)，逐步養(yǎng)成分析問題、解決問題的能力，動(dòng)態(tài)的教學(xué)過程，讓學(xué)生不在拘泥于標(biāo)準(zhǔn)答案，而是積極的參與討論，在不斷的討論和試錯(cuò)中，學(xué)生可以逐步完成知識(shí)的重新建構(gòu)，加深對(duì)某些概念的理解。比如：在下文精基準(zhǔn)選擇案例中，學(xué)生可以不在局限于幾個(gè)基準(zhǔn)選擇的原則，而是通過計(jì)算分析，根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，得出最終的解決方案。

3 精基準(zhǔn)選擇的案例教學(xué)

3.1 引入案例

以輸出軸零件作為一個(gè)案例，如圖1所示，面向基準(zhǔn)選擇的知識(shí)點(diǎn)，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。但是，圖中有太多不相關(guān)的特征，看起來比較復(fù)雜，如果在課堂上講授，學(xué)生需要大量的時(shí)間去閱讀消化圖紙。因此必須把圖紙簡(jiǎn)化，去掉一些不必要的特征，如圖2所示，讓學(xué)生把注意力集中在加工基準(zhǔn)的選擇上。

3.2 定位基準(zhǔn)的選擇

基準(zhǔn)和定位的選擇是機(jī)械制造技術(shù)的核心問題，精基準(zhǔn)選擇的原則主要集中在以下幾點(diǎn)：基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一、便于裝夾和互為基準(zhǔn)等原則，而在實(shí)際生產(chǎn)中這些原則是相互矛盾的，導(dǎo)致很多學(xué)生甚至教師都無法合理正確的選擇基準(zhǔn)。同時(shí)，很多教師在授課時(shí)，由于生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少，對(duì)這些原則的的內(nèi)涵并不太理解，用簡(jiǎn)單的實(shí)例去解釋這些原則時(shí)，學(xué)生可以聽懂，老師也覺得能夠講授清楚，但是這些原則的選擇屬于哲學(xué)范疇，每個(gè)人的理解不太一致，導(dǎo)致在處理實(shí)際問題時(shí)，很容易陷入迷惑。在和企業(yè)的一些技術(shù)人員交流時(shí)，有些技術(shù)人員甚至也過于糾結(jié)這些基準(zhǔn)的選擇，沒有明白其中的含義，導(dǎo)致工藝水平停滯不前。

3.3 實(shí)際問題的解決

以輸出軸為例，在加工10-φ20孔時(shí)，按照基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)該使用兩中心孔作為定位基準(zhǔn);而按照基準(zhǔn)重合原則，10-φ20孔與基準(zhǔn)D有位置度要求，因此應(yīng)該選用φ80孔作為定位基準(zhǔn);而按照便于裝夾原則，φ176外圓作為基準(zhǔn)則比較合適。

如果單純按照基準(zhǔn)的選擇原則，學(xué)生會(huì)感到迷惑，因?yàn)榛鶞?zhǔn)選擇的原則出現(xiàn)矛盾，老師需要進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生做好基準(zhǔn)選擇。生產(chǎn)制造時(shí)，基準(zhǔn)的選擇首先要保證產(chǎn)品質(zhì)量，也就是要保證零件的尺寸和位置公差。保證零件尺寸，首先要確定定位基準(zhǔn)是否合適，定位誤差能否滿足要求，通過計(jì)算定位誤差，來判斷定位基準(zhǔn)選擇是否合適，而不是僅僅通過以上的幾個(gè)原則進(jìn)行選擇，這樣可以把問題轉(zhuǎn)為數(shù)學(xué)計(jì)算問題，更符合學(xué)生的邏輯思維方式。實(shí)際生產(chǎn)中，由于φ80孔在零件內(nèi)部，安裝時(shí)零件不太容易與工件配合，需要把定位銷做成菱形銷，導(dǎo)致定位銷沿削邊方向定位不準(zhǔn)確，由于10-φ20孔的對(duì)φ80孔位置度要求很高，因此這種定位方式不太能夠保證工件的定位基準(zhǔn)，導(dǎo)致工件位置度超差。

3.4 引導(dǎo)學(xué)生解決問題

此時(shí)可以向?qū)W生提出問題，如果選用φ176外圓作為定位基準(zhǔn)，需要滿足哪些條件？可以引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)定位誤差的來源，大部分學(xué)生都可以分析出定位誤差來源于三個(gè)方面：

①φ176外圓與D80孔的同心度誤差。

②φ176外圓的圓度和圓跳動(dòng)誤差，實(shí)際上，由于學(xué)生公差配合掌握的不太好，只有個(gè)別同學(xué)能夠回答出問題，因此在遇到形位公差時(shí)，教師都需要進(jìn)一步復(fù)習(xí)形位公差的知識(shí)點(diǎn)。

③φ176外圓的尺寸公差。

繼續(xù)向?qū)W生提供第二個(gè)問題，如果使用φ176外圓作為定位基準(zhǔn)，沒有限制其他條件的話，是否可以滿足加工工藝要求。

很明顯，按照取值0.05的1/3原則，外圓的定位誤差是不能夠滿足定位要求，因此，一定要限制φ176外圓與φ80孔的同心度，同時(shí)，還要限制φ176外圓的定位誤差。從上面的分析來看，第一個(gè)條件很容易滿足，只需要求φ176外圓和φ80孔一次裝夾加工而成就行，同心度誤差取決于機(jī)床本身的誤差，誤差很小，一般小于0.005mm，可以忽略。第二個(gè)要求φ176外圓靠機(jī)床精度保證，也可以忽略。第三個(gè)要求，工件的定位v型塊需要選擇120°，根據(jù)定位誤差計(jì)算公式dw=Td/2×sin60=0.02mm，估算Td=0.035mm，對(duì)φ176尺寸公差進(jìn)行壓縮。

通過以上分析，可以得出如下結(jié)論：

①按照精基準(zhǔn)的選擇原則去選擇基準(zhǔn)，并不能獲得滿意的答案。

②基準(zhǔn)是否合適，首先要能夠保證定位精度，保證工件的加工質(zhì)量。

③基準(zhǔn)選擇出現(xiàn)矛盾時(shí)，要綜合分析工件是否便于裝夾、是否符合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際問題，比如：企業(yè)是否有現(xiàn)成的夾具，哪種裝夾方式更便于生產(chǎn)。

定位誤差的計(jì)算才是基準(zhǔn)選擇的關(guān)鍵和核心，而不是基準(zhǔn)選擇的原則。

4 總結(jié)

通過案例教學(xué)，根據(jù)已知的信息，教師從易到難提出問題，讓同學(xué)們一起思考、分析和討論，幫助學(xué)生建立工程思維模式。在解決生產(chǎn)實(shí)際問題時(shí)，學(xué)生把學(xué)到的知識(shí)重新梳理和建構(gòu)，把以前死記硬背的知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)際中，不斷加深對(duì)切削基本理論的理解，同時(shí)擴(kuò)展了知識(shí)的應(yīng)用，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生了積極的遷移。由于真實(shí)的案例極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，課題氛圍非常熱烈。學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)的價(jià)值，這些知識(shí)不是通過死記硬背來應(yīng)對(duì)考試問題，而是可以解決生產(chǎn)實(shí)際問題，學(xué)生的卷入程度越深，知識(shí)掌握的越牢固，對(duì)知識(shí)的理解越深，越容易產(chǎn)生正向遷移。解決問題帶來的成就感和滿足感又可以疊加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，案件分析的越多，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解越深刻。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳海濤， 張建偉.“金屬切削技術(shù)應(yīng)用”課程案例教學(xué)研究[J]. 科教導(dǎo)刊（中旬刊）， 2018，No.353（10）：113-114.

[2]李杰. 案例教學(xué)法在機(jī)械制造基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 制造業(yè)自動(dòng)化， 2012（11）：153-156.

[3]佟永祥， 江樹勇， 吳濱. 機(jī)械制造基礎(chǔ)課程案例教學(xué)法的應(yīng)用[J]. 高教論壇， 2010， 000（007）：70-71，116.

[4]朱迪恩·H·舒爾曼， 郅庭瑾主. 教師教育中的案例教學(xué)法[M]. 華東師范大學(xué)出版社， 2007.