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摘要：在“机械制造工艺学”课程教学中紧抓实践性强的特点，加强工程意识的培养，讲解理论知识时融入工程应用背景、具体加工工艺，并结合生产实习、实验等实践性课程，注重课程知识的关联性及系统性，既促进了理论学习，又提高了学生的工程素质。并以实际教学案例的形式论述了作者的教学经验和体会。
关键词：机械制造工艺学；工程意识；专业课教学
工程意识是工程师最重要、最基本的素质之一，也是当今高等工程教育的薄弱环节之一，其内涵丰富，说法不一，但基本无外乎系统意识、实践意识、社会意识、遵章守纪意识、安全意识、质量意识、经济意识、创新意识、环保意识和团队意识等方面，总的来说就是工程技术人员自觉地从工程角度出发从事工程活动的主观能动性。所以，作为工科院校，我们的培养目标应是基础知识扎实、技术水平过硬，而且工程意识强的高素质工程技术人员。
“机械制造工艺学”是机械设计制造及其自动化、材料成型与控制等机械相关专业的重要专业课。该课程专业性强，内容涵盖范围广。怎么把这门课讲活讲透，让学生不感到枯燥，对于教师来讲是一个很大的挑战。笔者通过对几年教学实践经验的总结，紧抓本课程工程性强、实践性强的特点，重视学生工程意识的培养，摸索出一些简单实用的教学心得，取得了不错的教学效果。
一、从思想上重视工程意识的培养
“机械制造工艺学”的研究对象是机械产品的制造工艺，包括零件加工和装配两方面，其指导思想是在保证质量的前提下达到高的生产率和经济性。笔者在教学过程中始终紧抓这条主线和指导思想，并将其简化为“保质、保量、省钱”这样通俗易懂并且易记的六个字。不仅在绪论中就加以强调，而且在后续章节的讲解过程中，始终围绕该指导思想，突出“质量意识”、“效率意识”和“经济意识”培养，使学生从内心真正理解和体会到课程指导思想的精髓。明确了该指导思想，也就避免了学生思考问题易于理想化、完美化，过分追求质量等与工程实际相脱节的问题。
除了“质量意识”、“效率意识”和“经济意识”，工程意识中的“安全意识”、“环保意识”等也越来越受到重视。但是无疑，前三者是最基本的，是必须贯彻课程学习始终的。
二、强化课程“实践性强”的特点，重视理论与实践的结合
“机械制造工艺学”课程的一个突出特点就是实践性强、与生产实际联系紧密。机械专业本科生学习本课程时一般都经过“金工实习”、“认识实习”和“专业实习”等实践教学环节，但是，其实践知识毕竟有限，课堂学习往往停留在理论化、理想化甚至教条化的层面，对专业知识的理解很难深入和到位，这也是本课程之所以“难学”的原因之一。要想把本课程的理论知识讲话讲透，就必须充分发挥教师的主观能动性，引导学生结合工程实际进行学习。具体可从以下几个方面着手。
1、将课本理论纳入相应的工程应用背景中
对于课程中偏重于应用的知识需要从工程应用的角度去理解和掌握，比如工件定位、机床夹具和装配等相关知识，下面分别举例说明。
理想情况下，单纯从几何和力学理论的角度分析，长圆柱销和短圆柱销的定位效果应该一样才对，因此如果生硬地把课本上“长圆柱销限制4个自由度，短圆柱销限制2个自由度”的知识灌输给学生，显然大家都很难接受。这时，就需要根据实际应用情况，将定位销和被定位零件都赋予一定强度、硬度等力学性能，再考虑到它们的加工误差等因素，对其定位时受到的切削力、夹紧力、重力等力的作用进行分析。根据分析就很容易看出，如果用短圆柱销像长圆柱销一样来限制工件转动方向的自由度，势必会造成零件定位面或者定位元件的破坏，而且定位精度也很难保证，虽然理想状态下可行，但实际并不可行，所以短圆柱销只能用来限制2个方向的移动自由度。
在先修的专业基础课及金工实习等实践课中，学生对通用机床、通用夹具的认识已经先入为主，对机床专用夹具的重要性普遍认识不足，严重影响了学习夹具设计的积极性。在讲解夹具的内容前，通过对大批量生产中手动装夹与专用装夹效率的对比，以及观摩专用夹具的一些视频教材，使学生对专用夹具的重要性有了清楚的认识，其学习兴趣提高了，学习效果自然也就好了。
对于装配自动化问题，通过演示一个螺丝钉的安装过程(挑选合适的螺丝、调整方向、对准螺纹孔、拧到位、控制预紧力等)，学生很容易认识到装配技术的复杂性和装配自动化实现的难度。
2、将课本知识与加工工艺相结合
加工工艺规程制订等方面的知识，是前人在大量现场操作经验的基础上总结出来的。这些知识需要从相应加工工艺的角度去理解和掌握。
采用“入体原则”标注工艺尺寸公差问题，以及“包容尺寸”和“被包容尺寸”的概念，单纯从已修理论知识上分析是很令人费解的，即使把课本上的定义背熟，也还是似懂非懂。为了讲明白这个问题，只有从应用最广泛的去除材料的加工方法和零件磨损的角度着手进行讲解。对于轴类尺寸，越加工越小，在公差范围内，尺寸越大越“安全”，也越禁得起磨损，为方便工人师傅辨识，将其上偏差定为“0”，基本尺寸即是最大极限尺寸；同理，孔类尺寸的下偏差定为“0”，这就是往往按“入体原则”标注工艺尺寸的缘由。而所谓的“包容尺寸”即是与圆孔直径类似的，用去除材料的加工方法加工时，越加工越大的尺寸；“被包容尺寸”则相反。学生对“入体原则”标注工艺尺寸的原因理解清楚了，以后遇到两孔间距、热处理深度之类的尺寸如果不用“入体原则”标注，也就不会纳闷了，因为那些场合的尺寸并不是越加工越大或者越加工越小的。
对于“加工原理误差”的概念，笔者就以学生最熟悉的加工方法——外圆车削和平面刨削举例。大家都明白外圆车削的目的是加工一个标准圆柱面，但实际加工出来的却是类似外螺纹的带螺旋槽的表面；而一般刨削出的“平面”则带着一道道沟槽。
通过上述的教学案例，我们看到理论知识紧密联系加工工艺，晦涩难懂的问题一下子变得浅显易懂。
3、结合生产实习等实践课程，将课本知识讲话讲透
没有一定的现场实践经验，要想对不同生产类型的工艺特点理解清楚是相当困难的。学习本课程之前，本专业学生都经历过在某大型柴油机厂的实习。该厂“装备车间”的主要任务是工艺装备制作、新产品试制和设备安装、调试及维修等，其生产方式是典型的单件小批生产；某较老型号柴油机生产车间，几十年来一直生产同一型号的柴油机，采用刚性的流水线，是典型的大批大量生产；而其新建厂房，采用现代化的工艺设备，自动化程度和柔性程度较高，主要生产较新型号的柴油机，并且随着技术革新和市场需求的变化，产品种类也跟着变化，基本属于中等批量生产。讲解各种生产类型的工艺特点时，带领大家一起回忆当时的情景，教师的讲解和师生互动相结合，一条条比对课本理论与实习所见所感，既使枯燥的专业知识变得更容易理解和记忆，又活 跃了课堂气氛，达到了很好的教学效果。
4、注重实验环节
本课程中，机械加工中的自激振动是一个难点。由于实践经验的缺乏，学生不但对自激振动的原理理解起来比较困难，而且对自激振动的危害和预防也很难有深刻的认识。通过“镗杆的自激振动与消振”实验，学生对自激振动的影响有了非常直观的认识，了解到切削用量、刀具几何参数及低刚度主轴位置对镗杆自振的影响规律，并学习了冲击减震器的工作原理及效果。
此外，“机床静刚度的测量”、“加工误差的统计分析”等实验对课堂理论学习都能起到有效的补充作用。
5、通过生活经验学习专业理论
作者特别注重将陌生或者难懂的专业知识与大家熟知的日常生活事例做类比，不仅使知识更易接受，而且能够激发学生的学习兴趣和积极性。
讲解不同平面加工方法得到的加工纹理形状时，把刨削加工的平面纹理比作犁地犁过的痕迹，而把端铣方式加工的平面纹理形象地比作拿大扫帚扫地的痕迹。粉末冶金对于大部分学生甚至教师来说都是比较生疏的一种加工方法，本校学生很多来自农村，所以在讲解这种方法时，笔者用农村盖房子时砖瓦的加工进行类比，粉末冶金的压制和烧结就类似于做砖坯和烧制的过程。再比如，可以通过用手指按在玻璃板上推过时一跳一跳的情形来演示机床导轨的爬行现象，用对捏的手指捏紧程度不同来体会机床部件的接触刚度与压力间的关系。
三、注重知识的关联性和系统性
工程，无论规模大小，都具有鲜明的系统性。一门课程也是如此，注重知识的关联性和系统性有助于学生系统观点的形成和对知识的融会贯通。对于“机械制造工艺学”课程来讲，注重知识的关联性和系统性可以从两个方面去理解：一是注重本课程与其他专业课的关联性，从专业课程体系的全局去把握单门课程的学习；二是注重本课程内知识的关联性和系统性。
将课程放在专业培养的大局出发，正确认识本课程的作用和地位，有助于学生明确学习目的，调动学习积极性。相对于“机械原理”、“机械设计”等设计类课程，“机械制造工艺学”属于后续的制造类专业课程。学习本课程时，学生对设计与制造的分工及其相互关系的认识还比较模糊。教师有必要加以正确引导，让学生明白设计时要考虑到产品的工艺性，工艺实现不了的设计是没意义的设计；而工艺也需要明确设计的意图，能够精确地加以实现。
“机械制造工艺学”综合性很强，课程学习过程中需要用到“公差与配合”、“金属切削原理与刀具”、“特种加工技术”等其他相关课程中的知识，这些课程有的已修完，有的正同步开设，还有的后续才开设。在课堂上用到这些知识时，教师需要适当地进行回顾或补充，引导学生准确利用它们，保证本课程教学的顺利进行。
对于相互关联的知识点，相互对照着学习，不仅可以提高新知识的学习效率，也能起到对旧知识进行复习巩固的作用，还有利于学生对课程全局化和系统化的认识。
本课程中，工艺尺寸链和装配尺寸链的内容是重点也是难点，工艺尺寸链的概念和知识都可以直接拿来用到装配尺寸链的学习。但是，二者又有区别，装配尺寸链的封闭环就是装配所要保证的装配精度或技术要求，一般比较容易查找，而工艺尺寸链的封闭环是间接得到或者间接测量的尺寸，有时比较隐蔽；装配尺寸链的“正计算”，与工艺尺寸链的求解方法完全一致，但是装配尺寸链“反计算”作为一个精度设计的方法，相比正计算要复杂一些。此外，加工精度和加工表面质量都是加工质量的两个方面，加工工艺规程制订和装配工艺规程制订也都有不少相似的地方。讲解这些内容也都要特别注意前后联系。
课本中多次提到“机械加工工艺系统”的概念：第1章给出了其定义，让学生初步认识到机械加工工艺系统的概念；第2章从工艺系统的概念引入了工艺系统误差(原始误差)的概念，进而全章内容都是围绕工艺系统各组成部分讲解加工误差和精度控制问题；第3章中“机械加工振动的防治”也提到了工艺系统稳定性的问题；第4章的机械工艺规程设计更是要从系统的角度分别确定零件毛坯、机床、夹具和刀具等工艺内容。讲课时，紧抓工艺系统的概念，根据需要反复提及，不断深化。从系统的角度来讲解，有利于学生对知识全局的掌控。
通过笔者“机械制造工艺学”课程教学中注重工程意识培养的几点体会以及相关的教学案例，我们可以认识到，只有紧抓工程性、实践性强的特点，才能把枯燥的专业理论知识讲活讲透，否则，仅靠简单说教很难取得理想的课堂效果。工程意识的培养，工程素质的提高，对学生今后的学习和工作都大有裨益。
[责任编辑：余大品]
关键词：机械制造工艺学；工程意识；专业课教学
工程意识是工程师最重要、最基本的素质之一，也是当今高等工程教育的薄弱环节之一，其内涵丰富，说法不一，但基本无外乎系统意识、实践意识、社会意识、遵章守纪意识、安全意识、质量意识、经济意识、创新意识、环保意识和团队意识等方面，总的来说就是工程技术人员自觉地从工程角度出发从事工程活动的主观能动性。所以，作为工科院校，我们的培养目标应是基础知识扎实、技术水平过硬，而且工程意识强的高素质工程技术人员。
“机械制造工艺学”是机械设计制造及其自动化、材料成型与控制等机械相关专业的重要专业课。该课程专业性强，内容涵盖范围广。怎么把这门课讲活讲透，让学生不感到枯燥，对于教师来讲是一个很大的挑战。笔者通过对几年教学实践经验的总结，紧抓本课程工程性强、实践性强的特点，重视学生工程意识的培养，摸索出一些简单实用的教学心得，取得了不错的教学效果。
一、从思想上重视工程意识的培养
“机械制造工艺学”的研究对象是机械产品的制造工艺，包括零件加工和装配两方面，其指导思想是在保证质量的前提下达到高的生产率和经济性。笔者在教学过程中始终紧抓这条主线和指导思想，并将其简化为“保质、保量、省钱”这样通俗易懂并且易记的六个字。不仅在绪论中就加以强调，而且在后续章节的讲解过程中，始终围绕该指导思想，突出“质量意识”、“效率意识”和“经济意识”培养，使学生从内心真正理解和体会到课程指导思想的精髓。明确了该指导思想，也就避免了学生思考问题易于理想化、完美化，过分追求质量等与工程实际相脱节的问题。
除了“质量意识”、“效率意识”和“经济意识”，工程意识中的“安全意识”、“环保意识”等也越来越受到重视。但是无疑，前三者是最基本的，是必须贯彻课程学习始终的。
二、强化课程“实践性强”的特点，重视理论与实践的结合
“机械制造工艺学”课程的一个突出特点就是实践性强、与生产实际联系紧密。机械专业本科生学习本课程时一般都经过“金工实习”、“认识实习”和“专业实习”等实践教学环节，但是，其实践知识毕竟有限，课堂学习往往停留在理论化、理想化甚至教条化的层面，对专业知识的理解很难深入和到位，这也是本课程之所以“难学”的原因之一。要想把本课程的理论知识讲话讲透，就必须充分发挥教师的主观能动性，引导学生结合工程实际进行学习。具体可从以下几个方面着手。
1、将课本理论纳入相应的工程应用背景中
对于课程中偏重于应用的知识需要从工程应用的角度去理解和掌握，比如工件定位、机床夹具和装配等相关知识，下面分别举例说明。
理想情况下，单纯从几何和力学理论的角度分析，长圆柱销和短圆柱销的定位效果应该一样才对，因此如果生硬地把课本上“长圆柱销限制4个自由度，短圆柱销限制2个自由度”的知识灌输给学生，显然大家都很难接受。这时，就需要根据实际应用情况，将定位销和被定位零件都赋予一定强度、硬度等力学性能，再考虑到它们的加工误差等因素，对其定位时受到的切削力、夹紧力、重力等力的作用进行分析。根据分析就很容易看出，如果用短圆柱销像长圆柱销一样来限制工件转动方向的自由度，势必会造成零件定位面或者定位元件的破坏，而且定位精度也很难保证，虽然理想状态下可行，但实际并不可行，所以短圆柱销只能用来限制2个方向的移动自由度。
在先修的专业基础课及金工实习等实践课中，学生对通用机床、通用夹具的认识已经先入为主，对机床专用夹具的重要性普遍认识不足，严重影响了学习夹具设计的积极性。在讲解夹具的内容前，通过对大批量生产中手动装夹与专用装夹效率的对比，以及观摩专用夹具的一些视频教材，使学生对专用夹具的重要性有了清楚的认识，其学习兴趣提高了，学习效果自然也就好了。
对于装配自动化问题，通过演示一个螺丝钉的安装过程(挑选合适的螺丝、调整方向、对准螺纹孔、拧到位、控制预紧力等)，学生很容易认识到装配技术的复杂性和装配自动化实现的难度。
2、将课本知识与加工工艺相结合
加工工艺规程制订等方面的知识，是前人在大量现场操作经验的基础上总结出来的。这些知识需要从相应加工工艺的角度去理解和掌握。
采用“入体原则”标注工艺尺寸公差问题，以及“包容尺寸”和“被包容尺寸”的概念，单纯从已修理论知识上分析是很令人费解的，即使把课本上的定义背熟，也还是似懂非懂。为了讲明白这个问题，只有从应用最广泛的去除材料的加工方法和零件磨损的角度着手进行讲解。对于轴类尺寸，越加工越小，在公差范围内，尺寸越大越“安全”，也越禁得起磨损，为方便工人师傅辨识，将其上偏差定为“0”，基本尺寸即是最大极限尺寸；同理，孔类尺寸的下偏差定为“0”，这就是往往按“入体原则”标注工艺尺寸的缘由。而所谓的“包容尺寸”即是与圆孔直径类似的，用去除材料的加工方法加工时，越加工越大的尺寸；“被包容尺寸”则相反。学生对“入体原则”标注工艺尺寸的原因理解清楚了，以后遇到两孔间距、热处理深度之类的尺寸如果不用“入体原则”标注，也就不会纳闷了，因为那些场合的尺寸并不是越加工越大或者越加工越小的。
对于“加工原理误差”的概念，笔者就以学生最熟悉的加工方法——外圆车削和平面刨削举例。大家都明白外圆车削的目的是加工一个标准圆柱面，但实际加工出来的却是类似外螺纹的带螺旋槽的表面；而一般刨削出的“平面”则带着一道道沟槽。
通过上述的教学案例，我们看到理论知识紧密联系加工工艺，晦涩难懂的问题一下子变得浅显易懂。
3、结合生产实习等实践课程，将课本知识讲话讲透
没有一定的现场实践经验，要想对不同生产类型的工艺特点理解清楚是相当困难的。学习本课程之前，本专业学生都经历过在某大型柴油机厂的实习。该厂“装备车间”的主要任务是工艺装备制作、新产品试制和设备安装、调试及维修等，其生产方式是典型的单件小批生产；某较老型号柴油机生产车间，几十年来一直生产同一型号的柴油机，采用刚性的流水线，是典型的大批大量生产；而其新建厂房，采用现代化的工艺设备，自动化程度和柔性程度较高，主要生产较新型号的柴油机，并且随着技术革新和市场需求的变化，产品种类也跟着变化，基本属于中等批量生产。讲解各种生产类型的工艺特点时，带领大家一起回忆当时的情景，教师的讲解和师生互动相结合，一条条比对课本理论与实习所见所感，既使枯燥的专业知识变得更容易理解和记忆，又活 跃了课堂气氛，达到了很好的教学效果。
4、注重实验环节
本课程中，机械加工中的自激振动是一个难点。由于实践经验的缺乏，学生不但对自激振动的原理理解起来比较困难，而且对自激振动的危害和预防也很难有深刻的认识。通过“镗杆的自激振动与消振”实验，学生对自激振动的影响有了非常直观的认识，了解到切削用量、刀具几何参数及低刚度主轴位置对镗杆自振的影响规律，并学习了冲击减震器的工作原理及效果。
此外，“机床静刚度的测量”、“加工误差的统计分析”等实验对课堂理论学习都能起到有效的补充作用。
5、通过生活经验学习专业理论
作者特别注重将陌生或者难懂的专业知识与大家熟知的日常生活事例做类比，不仅使知识更易接受，而且能够激发学生的学习兴趣和积极性。
讲解不同平面加工方法得到的加工纹理形状时，把刨削加工的平面纹理比作犁地犁过的痕迹，而把端铣方式加工的平面纹理形象地比作拿大扫帚扫地的痕迹。粉末冶金对于大部分学生甚至教师来说都是比较生疏的一种加工方法，本校学生很多来自农村，所以在讲解这种方法时，笔者用农村盖房子时砖瓦的加工进行类比，粉末冶金的压制和烧结就类似于做砖坯和烧制的过程。再比如，可以通过用手指按在玻璃板上推过时一跳一跳的情形来演示机床导轨的爬行现象，用对捏的手指捏紧程度不同来体会机床部件的接触刚度与压力间的关系。
三、注重知识的关联性和系统性
工程，无论规模大小，都具有鲜明的系统性。一门课程也是如此，注重知识的关联性和系统性有助于学生系统观点的形成和对知识的融会贯通。对于“机械制造工艺学”课程来讲，注重知识的关联性和系统性可以从两个方面去理解：一是注重本课程与其他专业课的关联性，从专业课程体系的全局去把握单门课程的学习；二是注重本课程内知识的关联性和系统性。
将课程放在专业培养的大局出发，正确认识本课程的作用和地位，有助于学生明确学习目的，调动学习积极性。相对于“机械原理”、“机械设计”等设计类课程，“机械制造工艺学”属于后续的制造类专业课程。学习本课程时，学生对设计与制造的分工及其相互关系的认识还比较模糊。教师有必要加以正确引导，让学生明白设计时要考虑到产品的工艺性，工艺实现不了的设计是没意义的设计；而工艺也需要明确设计的意图，能够精确地加以实现。
“机械制造工艺学”综合性很强，课程学习过程中需要用到“公差与配合”、“金属切削原理与刀具”、“特种加工技术”等其他相关课程中的知识，这些课程有的已修完，有的正同步开设，还有的后续才开设。在课堂上用到这些知识时，教师需要适当地进行回顾或补充，引导学生准确利用它们，保证本课程教学的顺利进行。
对于相互关联的知识点，相互对照着学习，不仅可以提高新知识的学习效率，也能起到对旧知识进行复习巩固的作用，还有利于学生对课程全局化和系统化的认识。
本课程中，工艺尺寸链和装配尺寸链的内容是重点也是难点，工艺尺寸链的概念和知识都可以直接拿来用到装配尺寸链的学习。但是，二者又有区别，装配尺寸链的封闭环就是装配所要保证的装配精度或技术要求，一般比较容易查找，而工艺尺寸链的封闭环是间接得到或者间接测量的尺寸，有时比较隐蔽；装配尺寸链的“正计算”，与工艺尺寸链的求解方法完全一致，但是装配尺寸链“反计算”作为一个精度设计的方法，相比正计算要复杂一些。此外，加工精度和加工表面质量都是加工质量的两个方面，加工工艺规程制订和装配工艺规程制订也都有不少相似的地方。讲解这些内容也都要特别注意前后联系。
课本中多次提到“机械加工工艺系统”的概念：第1章给出了其定义，让学生初步认识到机械加工工艺系统的概念；第2章从工艺系统的概念引入了工艺系统误差(原始误差)的概念，进而全章内容都是围绕工艺系统各组成部分讲解加工误差和精度控制问题；第3章中“机械加工振动的防治”也提到了工艺系统稳定性的问题；第4章的机械工艺规程设计更是要从系统的角度分别确定零件毛坯、机床、夹具和刀具等工艺内容。讲课时，紧抓工艺系统的概念，根据需要反复提及，不断深化。从系统的角度来讲解，有利于学生对知识全局的掌控。
通过笔者“机械制造工艺学”课程教学中注重工程意识培养的几点体会以及相关的教学案例，我们可以认识到，只有紧抓工程性、实践性强的特点，才能把枯燥的专业理论知识讲活讲透，否则，仅靠简单说教很难取得理想的课堂效果。工程意识的培养，工程素质的提高，对学生今后的学习和工作都大有裨益。
[责任编辑：余大品]