高职《机床夹具设计》课程教学及考核改革探讨

2022-12-20

《机床夹具设计》课程是高职院校机械类专业的一门主要课程, 综合性和理论性非常强, 课程内容包括定位原理、机床夹具的组成及其结构、机床夹具的设计原理及方法、典型夹具结构等, 同时它又是一门实用性非常强的课程。就传统的《机床夹具设计》课程体系而言, 主要按照教材编排顺序, 以教师理论讲解为主, 已经完全不能适应市场对高职院校人才培养目标的要求, 其课程的教学和考核模式亟待整合优化。本文分析了《机床夹具设计》课程目前存在的问题, 从教学和考核模式两方面进行了教学改革和教学实践的尝试。

1《机床夹具设计》教学及考核中存在的问题[1]

1.1 课程的教材内容不符合高职院校教育的特点

国内高职院校《机床夹具设计》教材主要是以本科院校相关教材为蓝本, 对本科教材内容进行删减和压缩而成, 教材内容偏重理论, 相对轻视实践教学环节, 这明显与高职院校的培养特点不符, 高职院校以培养学生动手及解决问题的实践能力为主, 理论以够用为适宜。

1.2 课程的教学形式及方法单一

受教学条件的限制, 在传统的教学中均采用板书和多媒体进行理论教学, 为了说明不同种类夹具结构的原理、功能、特征和应用, 多采用图例辅助。由于课程学时有限, 授课内容繁杂, 且理论性较强, 理解起来较难, 这就造成了学生以被动接受理论为主, 缺乏实践练习, 大大影响了教学效果。

1.3 教学过程考核重理论轻实践

在本门课程传统的教学考核中, 以理论考核为主, 忽视了课程教学的实践环节。考核全部应用笔试, 主要考核相关理论知识, 对实际设计和生产应用问题的解决能力则没有考核内容相对应。考核模式过于简单, 不能客观地评估学生掌握的整体效果, 同时对学生的学习缺乏积极的促进作用。

2课程教学活动改革

2.1 任务驱动教学

传统的教学形式是老师参照教材对机床夹具设计的相关原理、方法、结构等进行讲解, 以老师为主体, 学生缺乏动手实践的机会, 且由于课程理论部分综合性较强, 涉及其它课程内容较多, 学生学习过程中很多内容难以理解, 在学习过程中逐渐丧失学习兴趣。任务驱动教学法是以“完成方式”去进行的教学实践, 在教学过程中以培养学生动手能力、强化和提高专业知识为目的, 以“具体任务”为学习动力[2]。具体地讲就是以 “任务”为主线, 以教师为主导, 以学生为主体, 将所学的新知识隐含在各个任务中, 通过完成任务实现对知识的掌握[3]。

在本课程的教学过程中, 笔者将整个课程内容划分为四个零件的夹具设计任务, 分别涉及车床、铣床、钻床、镗床四种典型机床夹具, 通过这四个零件夹具设计任务的实施, 将夹具设计过程中涉及的零件识图、加工工艺、定位及夹紧原理、夹具结构设计、夹具相关图纸绘制等知识进行关联。在整个教学实施过程中, 以夹具设计任务为主线, 以老师为主导, 以学生为主体, 将零件的分析、夹具方案的设计、夹具装配图的绘制等相关知识隐含在任务实施过程中, 任务实施完成后, 学生也具备了夹具设计的相关能力。这四个夹具设计任务是以企业实际加工的零件为载体, 整个课堂任务的实施过程, 也是企业中夹具设计的实际流程, 这样就把课堂教学和工作实践紧密结合在了一起。通过此种教学方法的实施, 使学生能够更好地适应企业的需求, 更快地融入实际工作中。

2.2 CAD软件在教学过程中的应用

在教学过程中如有各种典型零件夹具的模型, 可便于学生理解夹具的原理、结构及使用。但受实际教学条件的限制, 大部分职业院校并无此条件, 这就增加了学生学习过程的难度。要解决此问题, 可以引入各种CAD软件进行三维建模。目前, 应用比较广泛的CAD软件有Pro/Engineer、UG、Solid Works、CATIA等。在教学过程中, 针对任务实施中学生识图能力较差及想象能力不足等问题, 可以充分利用各种CAD软件的长处, 把抽象的夹具平面图转化为形象生动的三维图, 辅助老师教学及学生实践, 开发并探索出适合机床夹具设计的新型教学方法。

根据《机床夹具设计》的教学需要, 可以首先应用CAD软件绘制出各个夹具组成零件的三维造型图和夹具装配造型图。通过在CAD软件中对三维造型图进行操作, 可以让学生从各个角度对各夹具各零件或夹具总装图进行观察, 此外还可以把各个零件装配成夹具的过程展示给学生。对于构造较为复杂的夹具, 还可以制作动画来展示其装配或拆解过程, 使学生更容易掌握夹具的工作原理和装配过程[4], 大大缩短了通过实物拆装实训课所需要的时间, 同时也节约了资金投入。

很多企业在招聘过程中明确表示会优先考虑熟练掌握CAD软件的应聘者, 因此, 掌握CAD软件的使用是学生将来适应社会的十分必要的技能之一, 为此, 部分高职院校也专门开设了相关课程。在本课程教学任务实施的过程中, 可引导学生通过CAD软件绘制夹具方案图及最终夹具装配图, 用CAM软件进行自动编程及在线仿真加工, 不仅能够实现对《机床夹具设计》相关知识点的掌握, 还能熟悉巩固对CAD/CAM软件的使用, 使学生的各方面的能力能够更加符合用人单位的需求。

3课程考核方式

对高职院校的《机床夹具设计》这门课程, 采用单一的卷面理论考核并不适合, 尤其是在当今社会环境下, 机械制造业所需要的人才不仅要有创新设计能力、动手实践能力、职业道德与团队协作能力, 还要有较强的发展后劲。这就要求我们在教学过程中, 不但要注重教授学生理论知识, 更重要的是要培养他们的动手能力, 要注重综合素养的提升, 同时需要有与之配套的评价体系。因此, 对于本课程, 要根据课程的特点综合运用多种课程考核和学业评价方式来评价学生课程学业情况, 以便能充分发挥课程考核评价的诊断、评定和激励功能[5]。

笔者将本课程考核方式分为过程考核 (40%) 、课程设计考核 (30%) 和理论测试 (30%) 三部分组成。

过程考核: 对教学过程中的四个项目任务即四种零件夹具设计的实施过程进行考核, 考核内容包括学生的学习态度 (包括出勤率) 、课堂发言及讨论表现、夹具方案设计、夹具相关图纸绘制共四部分。

课程设计:利用单独的课时进行课程设计考核, 老师将8 个独立的项目任务分配到8 个小组 (每组4 人) , 项目的任务内容为设计对应零件的夹具, 对最终成果:夹具方案、夹具设计相关图纸、设计说明书进行评分。小组成员间可以进行方案讨论, 但是最终提交的成果必须每人一份。如条件允许, 可要求学生在数控车、数控铣的实训课程中将相关夹具设计图纸通过机械加工转化为最终机械产品———零件夹具, 并对夹具产品进行试用。在零件的实际加工过程中又会涉及到数控加工工艺、数控编程、CAD/CAM软件应用等相关课程的内容, 这样就将本专业的各门核心课程进行了关联, 提高了学生的专业技能。同时学生做出的相关夹具也可作为后续课程教学中的教具使用。

理论测试:在课程结束后, 对本课程的基本概念和重要知识点进行在线测试或试题考核。

最终成绩=过程考核 (40%) +课程设计考核 (30%) +理论测试 (30%)

4结语

通过上述对课堂教学与考核环节的多方面综合性改革的教学实践, 该课程的教学效果得到了明显提升, 特别是在调动学生学习主动性和培养学生动手实践能力方面成效显著。《机床夹具设计》课程具有很强的应用性和实践性, 在大三毕业前的《毕业设计》内容中也占了很大部分的比例, 课程重要性不言而喻, 笔者会在今后的教学过程中不断探索, 不断总结经验, 以便更好地适应高职教育的特点。

摘要：本文分析了目前《机床夹具设计》教学及考核中存在的问题, 针对高职教育的特点, 从教学和考核模式两方面进行了教学改革和教学实践的尝试。在教学活动中采用了任务驱动教学, 以“任务”为主线, 以教师为主导, 以学生为主体, 并引入CAD软件进行辅助教学;同时对考核模式进行改革, 改变传统以理论考核为主的考核模式, 将考核分为过程考核、课程设计考核和理论测试三部分组成。

关键词：机床夹具设计,任务驱动,课程考核,教学改革