時間：2023-01-13 18:10:34
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇傳統加工工藝論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：高職；金屬工藝學；教學改革
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1003-2851（2012）01-0156-01
《金屬工藝學》是高職工科類院校的一門重要的專業技術基礎課，其內容主要包括金屬材料的基本知識、金屬熱加工工藝和金屬冷加工工藝三部分內容。由于該課程的專業特點和所處的教學位置，學生普遍感到學習難度很大，并產生了畏難情緒，學習不得其法，生吞活剝，死記硬背。因此，教師必須深入研究，探討教學方法，促進教學目的的實現。
一、基本思路
（一）以現代教育理論為指導。課程的教學改革要求體現傳授知識、培養能力、提高素質相結合的方向性原則，遵循學生的主體性和教師的主導性相結合、理論密切聯系實踐和鞏固性等教學原則，課程的教學改革應吸收各種先進的現代教育研究成果。
（二）高職《金屬工藝學》課程的教學改革是一項系統工程。我們不僅要研究高職《金屬工藝學》課程教學系統的教學目標、教學內容、教學方式、教學評價等內部各要素及其相互影響，同時也要關注系統外因素對高職液壓傳動課程教學系統的影響。此外，一門課程的教學只有具有一定的系統性，才能取得較高的工作效率。
（三）實現由“理論”向“實踐”的轉變。現代技術教育提出“由科學向技術回歸”，強調科技服務于工程實際和社會。如果教學內容過多偏重理論化、學科化，忽視技術應用的內容，就必然造成理論和工程實踐脫節，學校與社會脫節，也就違背了技術教育的根本目標。因此，不能僅僅顧及學科自身的全面，而應該更多地從技術教育的角度出發考慮問題。在基礎理論的教學中考慮職業的需要，在基礎知識的學習中滲透工程技術內容，變理論的抽象性為理論的應用性， 實現“理論”向“實踐”的轉變。
二、主要措施
（一）教學內容的改革。目前《金屬工藝學》課程采用王建民編寫的“十一五”《金屬工藝學》作為教材，此教材內容簡練，覆蓋面廣，由于教學時數的限制，必然要在教學內容上進行整合優化，突出一個主線教學，整個授課內容都是圍繞金屬材料的性能與成分、組織結構及加工工藝之間的關系進行展開。既要保證學科知識的完整性和系統性，也要突出知識的實踐性。重點講解主要的原理規律、重要的概念定義。以及與實際生產相聯系的一些知識點。比如常見金屬材料的牌號、性能和熱處理工藝。典型機械零件的選材和加工工藝路線的安排等等。對于一些抽象難以理解的知識點做到弱化處理，盡量避免學術型教學，要將書本上的理論知識與生產實際進行聯系，使學生便于理解掌握，也為后續的專業課學習奠定了基礎。對教學內容進行整合和優化，以傳統金屬材料的有關知識為核心，并更新和補充有關新材料、新制備工藝和新技術方面的知識內容，使課程體系更完整，以適應現代機械工業的發展要求，進一步強化了該課程的教學目標，使學生不僅具備材料學的基本知識，也培養學生材料應用方面的工程背景。
（二）教學方法的改革。目前的高職院校的《金屬工藝學》課程主要還是采用傳統的課堂講授加實驗的教學模式，這種教學模式的教學效率較低、學生的學習積極性不高。例如:在教室里講解鑄造，鍛造等金屬加工工藝，對于沒有操作過也沒有見過這些工藝方法的學生來說，課堂上的講授只是紙上談兵，學生很難真正掌握它們。經過幾年的教學實踐與總結，我院金屬工藝學課程教學主要采用了“教學做”一體的教學模式。我們將理論課程和實際工藝的講解融合在一起，講到什么就讓學生實實在在的感受到這個東西，我們讓學生去碰，去摸，去觀察實際中間真正用到的東西，這樣來提高學生的認知度，通過這種方式來激發學生的學習興趣，這種方式能明顯的提高學生的學習效果。
（三）學生考核的改革。考核既是學生學習效果與教師教學質量的檢查與體現，更顯示出考核方法的重要性。本課程的考核方式將由集體出卷，改為由試卷庫隨機抽卷開卷筆試、實驗、課程小論文、課堂討論、作業、出勤率等六部分組成，增加了以考查學生創新能力、材料知識綜合運用的主觀性試題比重，避免了題型教材化、概念化、孤立化等抹殺學生創新能力的傾向。撰寫課程小論文(或文獻綜述)的考核方式，既鍛煉了學生自主創新、綜合運用材料知識的能力，又培養了學生快速有效地獲取并分析材料信息資源、撰寫科技論文的能力。
（四）實踐教學的改革。加強實驗室建設，增加實驗教學資源，實驗室、實驗設備是實驗教學體系改革的基礎，是提高實驗教學質量的硬件。金屬材料品種多，發展快，材料發展日新月異，因此金屬材料實驗檢測也需要不斷進步。除常規實驗設備外，實驗室還應設置材料樣品室，使學生對各種材料有一個直觀的印象，尤其對于新材料。另外還需增加多媒體，方便在課堂上通過動畫演示和播放錄像，讓學生能充分了解實驗的過程和操作方法，達到實驗教學的基本要求，并擴展學生的知識。總之，為保障教學效果，試驗室建設將不斷完善。同時，在校辦工廠設置與金屬工藝學相關的生產實踐活動，讓學生能夠真實的接觸到真正的金屬工藝方法，真正的做到理論聯系實際，從而獲得理想的教學效果。
《金屬工藝學》課程的教學改革是一項長期、系統的工程，是理論和實踐相互促進、相互滲透、相互補充的有機結合。我們應該不斷創新教學方式和教學手段，與新專業建設結合起來，在涉及課程教學的各個環節上進一步深化教學改革，進一步提高教學質量，使學生在理論知識和實踐動手能力方面得到較好的訓練和提高。
參考文獻
關鍵詞:機械制造技術基礎;科學研究;學術探討;教學模式
機械制造技術基礎是機械類專業的一門重要的專業課，課程的主要內容包含了切削加工的基本要素、切削過程的基本規律、機械加工工藝規程的制定、典型零件的機械加工、機械加工精度、機械加工表面質量、裝配工藝規程的制定、機械制造技術的發展［1］。該課程內容豐富、邏輯性差、理論性強、實踐性強、綜合性強［2－3］。目前的機械制造技術基礎課程的教學模式仍然以傳統的課堂講授的灌輸式教學方式為主，雖然能夠快速地傳授給學生大量的理論知識，鞏固學生的基本知識，但是學生不能意識到所學知識的實用性，降低了學生的學習積極性，更不能夠培養學生的創新能力和獨立解決問題的能力［4］。以科學研究為基礎的學術探討教學模式的實施不僅能夠激發學生的學習積極性，更能夠培養學生的創新能力和獨立思考能力，為社會培養創新性人才。本文對機械制造技術基礎課程的學術探討教學模式進行了探索。
1機械制造技術基礎的教學現狀
1．1教學特征與效果
隨著時代的發展，對于學生的培養不但要提高其利用理論知識解決實際問題的能力，更加應該注重培養學生的創新能力、獨立思考的能力和一定的科研精神，為學生進一步的學習打下基礎。目前機械制造技術基礎的教學目標是要求學生掌握機械制造方面的基本理論、基本知識和基本技能，為從事機械制造的現場技術工作及科學研究工作打下堅實基礎。機械制造技術基礎內容豐富、邏輯性差、理論性強、實踐性強、綜合性強，教材中的很多知識需要在實踐中不斷學習和貫通。長期以來，“填鴨式”課堂講授的方法雖然使學生具有較為扎實的基礎知識，但是學生產生了較強的依賴心理，缺乏獨立思考能力和創新能力，阻礙了學生的進一步學習深造［5］。機械制造技術基礎課程內容理論性較強、實踐性強、綜合性強。比如刀具角度的功用，這部分需要學生掌握刀具角度的概念和對切削加工的影響規律，能夠真正運用到實際生產實踐中，并能夠利用辯證法去分析實際加工過程中的切削性能隨著刀具角度的變化規律。然而，由于學生缺乏實際的切削加工經驗，并不能夠真切地感受和理解刀具角度的功用，學生從心理上不能接受和理解這部分內容，導致學生只是機械化地記憶所學內容，缺乏對所學知識必要的思考和綜合分析。雖然很多高校教師提出產學研協同模式、授課+實踐模式、先實踐后理論模式等來提高學生的實踐經驗，但是對于大多數的地方高校來說，受到課時、經費和硬件設施等方面的限制，實施起來有一定的困難，而且培養出來的學生不能夠接觸到現在的前沿科技和科學研究工作，缺乏一定的獨立思考能力和創新精神，不利于學生的進一步深造［6］。
1．2學生的學習現狀
機械制造技術基礎課程以閉卷考試的考核形式為主，平時成績和實驗成績占30%，卷面成績占70%。隨著時代的發展，學生的自主能力得到發展，其學習興趣來源于以實踐為基礎的應用型知識的獲得，機械制造技術基礎課程較強的實踐性和課堂灌輸式教學模式的局限性使得學生不能夠真正認識到該課程相關知識的實用性，學生的學習動力主要來源于學分的獲得，大部分學生以考試前的突擊學習、機械記憶等方式來應付考試，使得機械制造技術基礎的整體教學效果欠佳，學生的學習效果差，不能夠達到教學大綱的要求。金工實習作為機械制造技術基礎課程的前置課程，能夠提高學生的實際生產實踐知識，但是地方高校出于學生的安全、課時量和硬件設施等角度的考慮，學生動手操作的機會較少。機械制造技術的發展歷史源遠流長，機械制造技術基礎課程所講述知識點較為傳統，但是機械制造業作為制造業的最主要的組成部分，機械制造基礎技術、超精密及細微加工技術、自動化制造技術、綠色制造技術等前言科技和科學研究工作的發展均屬于機械制造技術的內容。然而機械制造技術基礎課程相關的前沿技術較為隱蔽，對于缺乏專業數據庫查閱和文獻檢索能力的本科生來說，利用網絡技術和學校購買的專業數據庫學習機械制造技術基礎的前言知識具有一定的困難，特別是對于自主學習能力差的學生來說，面對誘惑較大的大學環境，學生的自控能力和管理時間的能力欠缺。綜合機械制造技術基礎課程特點和學生的學習現狀，探討適合于地方高校的機械制造技術基礎課程的教學模式具有一定的必要性。
2學術探討教學模式的理論背景
大學是進行學問研究的機構，科學研究作為大學教師必須要進行的主要任務之一，導致大學中教師與學生的關系和中小學教師與學生的關系有較大差異，大學的教師并不僅是因學生的存在而存在的，教師和學生還是因對學問的研究工作而存在的［7］。大學中的科學研究工作又導致大學區別于一般職業培訓學校，大學中的科學研究以基礎理論性研究為基礎，以創新性知識的生產、傳播和應用為中心，以產出高水平的科研成果和培養高層次的精英人才為目標，在社會發展、經濟發展、科學進步等方面發揮著重要的作用［8］。人才培養、科學研究和服務社會成為當代高等學校的三大職能，高校教師的主要工作除了教書育人之外，科學研究成為高校教師重要的工作。以傳統課堂講授的灌輸式教學方式主要發揮了教師的主導作用和對課堂教學的組織、管理，但是忽視了對學生的主動性和創造性的開發。機械制造技術基礎教材的內容較多、邏輯性差，只是編寫了機械領域最基本的內容，很少涉及機械領域前沿的研究進展，內容更為古板。例如切削過程中切削力隨著切削參數的變化規律，教材上僅指出其變化規律的單調遞增或遞減性，但是在新型材料加工過程中切削力隨著切削參數的變化規律較為復雜，需要教師根據新型材料的切削加工的實際情況給學生分析其變化規律及機理。因此科學研究不僅能夠推動學科理論研究的深入進行，取得原創性的研究成果，服務于社會，也能夠使教學更有廣度，提高教學質量，激發學生的學習興趣，增強學生的創新能力和獨立解決問題的能力［9］。為了適應現代社會對機械專業技術人才創新能力的新要求，培養學生既有解決生產實際問題的能力，又有創新能力和一定的理論深度素養，科研型大學成為各個高等學校發展的主要方向，也是一流高水平高校的重要標志［10］。
3學術探討教學模式探索
3．1學術探討教學內容準備
基于學術探討教學模式的課堂教學除了講授知識，最重要的是根據最新科研成果講述所學知識的重要性和實用性，激發學生的學習積極性，培養和提高學生的獨立思考能力和創新能力，為實際生產實踐和科學研究作準備。在新的教學模式下，教材中很難理解、重點的內容，在基本知識講解的基礎上，可以通過學術探討的方式，增加學生的學習興趣，引導學生課后閱讀相關學術論文，讓學生理解所學知識的實用性和科學性;對于教材中較簡單的闡述較全面的知識點，可以安排學生自學。教學手段改革的關鍵要求教師必須對刀具、零件加工和裝備等內容十分熟悉，機械制造技術基礎是從事材料精密加工研究的教師必須精通的一門課程［11］。切削加工的基本要素、切削過程的基本規律和機械加工表面質量是從事材料切削加工機理研究的教師必須進行的研究內容，機械加工工藝規程的制定和典型零件的機械加工是從事綠色制造領域的研究者必須熟知的知識點，這幾部分與高效精密加工研究密切相關的知識點恰好正是機械制造技術基礎課程的難點與重點內容。對于缺乏實踐經驗的本科生來說，理解和掌握這些內容十分困難，為了應付考試學生只能死記硬背所學知識點，降低了學生的學習積極性，更不用說提高其獨立思考能力和創新精神。對于從事機械加工研究的高校教師來說，在教學準備階段，應大量閱讀與課程內容相關的科學論文，特別是較為前沿的文獻資料，結合自己的科研成果，以相關科研結論來講述相關知識點的重要性及實用性，以問題的形式啟發學生獨立思考相關科學實驗及數值模擬結論的合理性及可行性，從而激發學生的學習興趣，培養學生的獨立思考能力和創新能力，并使其具有一定的科研素養。
3．2學術探討課程教學方法和手段
現代教育提倡多樣式的教學方法，如討論式、啟發式、問題引導式、案例式等來激發學生的學習積極性［12］。機械制造技術基礎課堂教學在每次講授知識點時，先引用相關的科研論文或者自己的科研成果來詮釋知識點的實用性和重要性，提高學生的學習積極性，然后進行教材基本知識點的講述，最后為了能夠提高學生的獨立思考能力、創新能力和綜合分析問題的能力，可以相關的科研論文或科研成果為基礎提出問題，引導學生以教材的基本知識點為基礎探討相關的科研成果，從而提高學生的科研素養。合理布置課后作業對鞏固課堂理論知識和激發學生的學習興趣具有一定的幫助作用。學術探討教學模式的課后作業要追求一定的豐富性、多樣性，改變傳統的練習題模式，避免學生的抄襲現象，提高學生的科學素養。教師可以尋找與課堂內容相關的科研論文或者讓學生自己檢索相關的科研論文，對科研論文進行閱讀，結合教材基本知識寫出大概100～200字的思考體會。
3．3學術探討課程設計和畢業設計
課程設計是機械制造技術基礎教學中重要的實踐環節，可以加深學生對所學知識的理解能力。目前機械制造技術基礎課程設計的選題常為機械典型零件的加工工藝規程設計。在明確設計任務的前提下，可以要求學生選用多種工藝方案和工藝路線，引導學生利用綠色制造等前言科技來分析多種工藝方案和工藝路線的利弊，讓學生更為直觀地體會合理選擇零件工藝方案和工藝路線的重要性以及了解綠色制造技術前沿科技的概念及實用性［13］。畢業設計是普通高等院校各專業教學計劃中的重要組成部分，是對學生本科階段所學專業知識的綜合、深化和升華，著重鍛煉學生利用各種資源來檢索所需知識并解決實際問題的綜合能力［14－15］。目前大多數地方高校的畢業設計選題多為機械典型零件的加工工藝及夾具設計、數控機床部件的設計、機械加工模具的設計等，其中機械典型零件的加工工藝及夾具設計與機械制造技術基礎課程設計、機械設計制造及自動化綜合課程設計的內容有較多重復的地方。為了能夠進一步提高本科生的創新精神、獨立思考能力和科研能力，地方高校應該打破機械設計制造及自動化專業畢業設計題目的限制，高校教師依據自己的研究方向給學生擬定畢業設計題目，讓學生進行新材料或傳統金屬材料的切削加工試驗研究、基于綠色制造合理工藝路線的選擇和有限元仿真切削加工性能研究，使得學生能夠對機械制造技術基礎中相關理論知識有更深層次的認識，也提高了他們的科學研究能力、從事工程試驗和對試驗數據分析處理解釋的能力。
4結語
中圖分類號：E5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0040-01
前言
機械加工是將半成品的原材料、零部件等通過組裝、拼接，制作成一個完整的機械設備或產品。在制作過程中，不可避免會產生許多廢棄的部件邊料，造成能源損耗、資源浪費和噪音、光化學煙霧等物理性污染。所以綠色制造的機械加工工藝有其研究和實踐的必要性和現實意義。綠色制造的機械加工工藝不僅減少了機械制造階段的環境污染和能源損耗，提升了產品質量和安全性能，而且節約了生產成本。對廢棄材料進行技術改進和回收利用，對我國構建資源節約型社會有重要意義。
一、機械加工工藝規劃制造技術
現代企業在生產加工零件時，必須遵循減少能源損耗、提高生產效率、保證質量安全的要求，因此要讓生產部門和相關加工人員學習和掌握一定的機械加工制造的基本理論和經驗方法。實際生產作業中，要根據不同企業的生產規模和生產能力進行適當調整，切忌盲目照搬或完全按照經驗進行加工作業。為了更好地完成機械加工和制造過程，需要進行工藝規劃，主要包括工序規劃和具體的作業流程規劃。首先是對加工制造工藝進行綜述，明確加工過程中的重點難點和容易出現失誤的地方，然后對每一個細節進行把控，包括操作時的注意事項和具體參數。機械加工工藝規劃制造技術應引起現代生產企業的足夠重視，它為現場生產提供了詳盡的操作依據和技術支持，是企業產品質量安全的一大保證。
二、制造技術體系結構概述
綠色制造技術會影響到產品生產的整個生命周期，有時還可能會是多生命周期。產品的生命周期，包括選擇材料、設計產品、加工制造、對產品的包裝裝配以及產品的使用和管理回收再制造等。綠色制造則要考慮這全部的生命周期，特別是要考慮環境和資源消耗的影響，也要兼顧效益與技術因素，使企業的經濟效益與外在社會效益達到最優化。
綠色制造的關鍵在于“4R”，即在產品整個生命周期過程中怎么實現重用（Reuse）、減量化（Reduce）、再制造（Remanufacturing）以及再生循環 （Recycle）。 面向機械加工的制造體系主要包括三項具體內容，兩大制造目標，還有兩個層次過程的控制。旨在給人們提供機械加工與綠色制造的全面視圖與模型，實現外在社會效益與經濟效益的統一協調和優化，最大可能的降低資源消耗、優化配置， 讓資源利用率達到最高，對環境的影響降到最低。
三、綠色制造在機械加工制造體系的應用
綠色制造關系到機械加工制造體系的多個方面。大體可以分成三個部分，應用到的技術包括污染預防技術、面向環境設計技術等。這些技術的研究方面主要是基于產品的生命周期、產品技術以及生產過程技術。根據對面向機械加工工藝規劃的研究，建立起以時間、成本、質量、資源、環境為參量的具有綠色制造特性的機械加工工藝體系。可把生產過程中的問題初步分化成三類：資源能耗類，即根據資源的使用，細化成能量消耗和原材料消耗的極小化問題；環境排放類，即廢氣廢液廢渣等各種廢品極小化，以及電輻射、噪聲排放的極小化問題；面向環境影響及資源整體決策類，即在實施過程中發生的決策性問題，例如，機床的選擇、 切削液的選擇、夾具刀具的選擇決策等。機械加工制造問題系統則是在上述問題的細化下形成的。
四、優化綠色制造工藝過程規劃
優化參數，在過程規劃中，工藝參數是其中的關鍵技術。要實現能源與物料的最低化，就必須對零件加工的工藝參數進行優化。通常來說，參數優化主要是針對制造工藝的采用過程，讓加工過程可以更好的進行。在加工過程中，影響能量消耗、加工質量、環境污染的因素有很多，例如，刀具的種類，切削液的類型等等， 優化參數則是選擇最適的加工工具。優化制造工藝路線，工藝路線的確定，是制造工藝過程中最難最重要的環節，在提高產品質量、較少成本、節約資源方面都有重要作用。優化工藝路線，是在明確傳統工藝方法的基礎上，根據對環保、資源利用以及成本的充分分析，做出最有利實用的加工路線。優化節能型機床工件， 對于當前已擁有的設備資源進行優化配置， 利用不同型號規格機床的不同作用， 優化機床與工件的組合方式，實現多機床多工件的同時加工，在安排調度過程中，注意考慮不同組合方式對環境以及資源消耗的影響， 實現總體能量消耗的最低化。
五、國內外綠色加工工藝規劃技術的發展現狀
從本質上來說，綠色加工工藝是一種決策問題，屬于綠色制造的一部分。是以傳統工藝為基礎，結合了包括控制技術、材料應用技術、表面技術等多種新科技在內的現代工藝規劃。環境影響與資源消耗是綠色工藝規劃考慮的主要問題，通過對加工制造方案、規劃設計過程進行優化選擇，制定綠色環保的實施方案，并以此來提高原材料的利用率，降低能源與物料的消耗，減少廢氣污染物的產生。
其中，產品加工過程中的廢物流和由其帶來的環境問題受到了國際各方面的高度重視。在國外，由加利福尼亞大學在內的幾所高校設立了有關此方面的研究課題， 并制訂了各研究階段的目標。此課題著眼于機床系統，通過控制機床系統的各項參數，分析數據，量化輸出參數，總結獲得的實驗結果。還研究了與此相關的機床加工切屑形態學、動力機理以及加工系統的廢物流特性等。為了支持課題的研究， 美國有關部門還設立了專門的部門以管理環境意識制造專題。
在國內，一些高校與科研機構也跟進形勢，對綠色制造的工藝規劃問題進行了初步的探索。例如，重慶大學在研究綠色制造工藝規劃方法以及實用技術的課題中， 通過對壓力加工，鑄造焊接，特種加工等工藝類型的大量實驗與分析，初步建立起數據知識庫的原型系統。近年來，隨著大量有關論文雜志的發表或出版，研究體系也逐步完善。
六、機械加工制造評價方法
通常評價傳統的機械加工工藝采用最低成本、最高生產率及最高利潤等要素為依據。然而伴隨著制造業可持續發展不斷提高的要求，機械加工以往企業追求的內在經濟效益的單一目標模式，開始向追求社會效益、經濟效益和環境效益協調發展的多目標模式。面向綠色制造的機械加工工藝方案評價目標體系選擇了5個主要因素，即質量（Q）、時間（T）、成本（C）、環境影響（E）、資源利用率（R），形成了一套科學合理的機械加工制造評價方法。
結語
機械加工和制作技術應形成一個高效化、系統化、綜合化的生產管理流程和體系，綠色制造技術是對這一體系進行優化、評價和檢測的最佳選擇。機械加工和制造首先要轉變固有的生產加工模式，逐漸放棄勞動力密集型的重工業生產模式，減少人工作業在制造過程中的參與，提升工作效率的同時保證產品質量。在面向機械加工工藝規劃制造技術的系統研究過程中，綠色制造的優化和評價作用涉及各個方面：機械的設計和制造問題、能源損耗和環境污染問題、生產效率和產品安全問題。我國的綠色制造技術還在不斷發展和完善過程中，在未來的機械加工工藝規劃和制作領域會有更廣泛的用途。
參考文獻
關鍵詞 網絡教學平臺；項目化教學；塑性加工工藝及模具設計課程
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2016）21-0061-02
1 前言
模具是現代工業生產重要的基礎工藝裝備，在汽車、電子、電器、通信和家電等產品中，60%～80%的零部件依靠模具成形，因此，模具被稱之為“百業之母”。當前，我國正由制造業大國向制造業強國邁進，我國要實現制造強國的夢想，模具必須先行。雖然我國模具設計及制造水平有了明顯進步，但我國模具行業發展前景依然廣闊，有很大的提升空間，這就對模具技術人才的培養提出更高的要求。當前我國對高素質模具設計工程師及經驗豐富的技工仍有較大需求。
江蘇科技大學材料成型及控制工程專業為江蘇省特色專業，塑性加工工藝及模具設計是該專業的一門主干專業課。為提高課程教學質量，本課程教學團隊持續進行教學改革方面的研究與實踐[1-2]，采用啟發式、討論式教學方法，制作、搜集生產現場錄像、教學動畫，部分二維零件及裝配圖三維化，改革考核方式，取得一定的效果。
由于當前的互聯網技術和計算機技術比較發達，導致學生的學習方式和學習思維等都發生轉變，這勢必會影響傳統教學模式的教學效果，對于一些純知識、理論的應試教育學生可能會產生一些排斥傾向，因此為教學模式的發展與改革提出更高的要求。雖然前述的教學改革一定程度上增強了教學效果，但這些措施主要還是通過從“教”的方面加以改進，從外部引起學生學習的興趣，忽視學生在學習中的積極性及主動性的培養，導致學生在學習中的自學能力和自我管理能力不強，學習積極性不夠高，教學效率相對低下。因此，本文應用建構主義學習理論為基礎的項目教學法，為模具設計與制造類課程的教學開辟一個新的天地。
2 項目教學法
項目教學法的實施和開展圍繞一個學科相關項目實現，在這個過程中，教師和學生共同合作完成一個項目，其應用的主要效用就是將理論教學和實踐教學結合在一起，充分調動學生在學習中的主觀能力性，自己構思、查找Y料解決相關的問題，教師從旁進行指導，培養學生自主解決問題的能力及創造能力。和傳統教學方法相比，主要存在以下三方面的不同。
1）項目教學法以學生為中心，并且教學內容以“項目”為中心，注重學生的實際經驗培養。在這個教學過程中，教師只是協助者，不再是主導者。
2）學生在這個過程中才是真正的主導者，在整個項目中，學生主動參與，以項目為線索進行自主探索。
3）在這個過程中，學生真正了解了項目涉及的相關知識和能力，親自體驗了解決問題的過程，培養了對整個學科的學習興趣，同時自主解決問題的能力也會進一步提升，開闊思維[3-6]，對將來的學習十分有益。
3 網絡教學平臺的建設
為了配合項目化教學的需要，將現代教育理論和教育技術與專業課程相結合，構建出基于網絡教學平臺的項目化教學模式，改革傳統教學，突出學生教學過程中的主體地位，強化學生自主學習和多途徑、多渠道構建知識。課題以項目化教學為核心，以網絡平臺為輔助工具，以提高人才培養質量為最終目標，探討網絡環境下教師和學生的新角色和新定位，轉變“教”和“學”的傳統思想和理念，充分發揮以計算機與互聯網為核心的信息技術作為促進學生學習認知新工具的作用，變革課程教學結構和教學模式，轉變學生的學習方式，實現對學習者進行創新精神和實踐能力的有效培養。課程教學團隊依托學校的天空教室網絡教學平臺主要完成以下內容。
教學資源建設 根據課程理論性、實踐性強及內容抽象的特點，進一步加強課程教學資源建設，再進一步對模具零件進行造型，對于難以理解的材料變形過程，通過CAE技術使其可視化。通過上述措施把抽象的教學內容形象化、具體化，利于學生理解，增強教學效果。
教學平臺建設 教學平臺資源包括基本資源和立體化資源。基本教學資源包括教學課件、授課錄像、模具視頻與動畫、授課計劃、教案、教學大綱、實驗教學大綱、實驗指導書、課程設計大綱、課程設計指導書等。立體化教學資源包括電子圖書、模具設計標準、模具設計案例、試題庫、往屆試卷、學科前沿論文資料等。網絡教學平臺為學生的課后自學和項目完成提供了條件。
互動教學環節的建設 為及時了解學生學習狀況和答疑解惑，網絡教學平臺還開通了互動教學環節，包括公告、作業、討論、答疑、交流、文件等項目，為師生互動和答疑提供了更多渠道。通過該平臺，教師可以與課程相關的通知公告，布置項目、作業、課程論文等；學生可在線提交作業，教師在線批改后傳回。
總之，該網絡教學平臺為學生創造了一個圖文并茂、豐富多彩、人機交互、及時反饋、可用于多層次探究的學習環境。
4 網絡教學平臺的應用及效果
學生利用情況 由于學生在前幾個學期使用網絡教學平臺較少，沒有養成自主學習的良好習慣，本課程前期教學中學生使用教學平臺較少。但隨著課程教學的深入以及項目任務的不斷增加，學生訪問教學平臺的頻率逐漸增加，教學平臺中豐富的教學資源也逐漸吸引了學生，學生查看授課錄像、視頻、動畫、課件、教學案例，下載電子資源，完成教學項目，學習專業前沿知識，提交各類作業。學期學生訪問量達1400多人次，人均近25次，人均在線時長約50小時。
應用效果 與未采用網絡教學平臺時相比，采用網絡教學平臺教學后取得以下效果。
1）學生的學習態度和方式轉變。項目教學要求學生以小組形式完成三個項目，這樣的項目在書本上并沒有現成的答案，而且知識涉及方方面面，課堂講授也不能面面俱到。學生只有按照模具設計流程，通過課堂上的學習，結合課下自學，分步驟地完成項目任務，并且需要公開進行項目匯報并接受師生的質疑。這就“逼迫”學生改變以往上課聽聽、課后不學習的學習態度，積極主動地參與教學過程，不能僅僅依賴教師的教，而是要發揮學生教學活動主體地位，主動地去學習。因為項目任務明確，而且每節課的內容都可能和完成項目息息相關，所以為了節約課后時間，學生上課的效率明顯提高。
2）項目和課程設計完成質量明顯提高。該平臺提供了完成項目所需要的基礎理論和基本技能，提供了自主學習素材資源及師生、項目組成員間交流互動的平臺。呈現在學生眼前的是圖文并茂的音像資料、課件、視聽組合的多媒體教學環境，以及在網絡、遠距離雙向傳輸的教學系統，使得傳統教學方法中抽象的書本知識轉變為易于學生接受的立體多元組合形式，從而使教學過程和教學效果達到最優化。學生在學習過程中充分利用聽覺和視覺功能，對大腦產生多重刺激作用，使學習效果顯著增強，項目完成質量和課程設計質量均明顯提高。
3）考試成績較往屆提高，知識面更寬廣。采用基于網絡教學平臺的項目化教學后，學生通過課堂學習、自學、討論、匯報、答辯、實驗、課程設計等環節的學習和訓練，掌握了較為扎實的理論知識和工程實踐能力。學生的成績較往屆有一定提高。除成績外，更為重要的是，學生受到現代工程師的思維訓練，分析問題和解決問題的能力以及創新能力得以提高。學生的知識面變得更廣，掌握了模具設計、制造、安裝、調試、維修等多方面的知R，這種影響相較以往更為深遠。雖然在課程開始學生覺得任務重、壓力大，但通過系統訓練后，學生找到基于網絡平臺學習的樂趣，課程教學受到好評，學生評教成績為98.3分。該課程也被評為校級精品課程，說明課程的建設與教學受到認可。
5 結語
前期的教學改革實踐已表明，項目化教學在塑性加工工藝及模具設計課程教學中能充分調動學生學習的積極性和主動性，激發學生的學習興趣與熱情，完成自主構建知識的過程。為滿足項目化教學的需要，便于學生的自主學習，建設了塑性加工工藝及模具設計課程網絡教學平臺，該平臺資源豐富、立體，受到學生的歡迎，在教學過程中發揮了重要作用。
參考文獻
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一、“礦物材料工程”課程教學改革與實踐
1．課程教材建設
礦物材料工程學科主要教學體系包括礦物基本特性、材料研究基礎、材料制備與分析測試、材料功能化設計等內容，據此編寫了《非金屬礦物材料》《非金屬礦加工與應用》《超微粉體加工技術與應用》《超細粉碎工程》《粉體表面改性》等系列教材叢書。系列教材的編寫主要是結合學科特點，一方面注重礦物材料結構與組成、加工工藝、材料性能與應用性能等材料科學要素內部關系，另一方面融合了礦物學、結晶學、礦物加工學、化學、材料學等多學科理論知識體系，突出礦物材料的功能性與應用特性。教材深入淺出，內容翔實，注重新的技術發展以及基礎理論與實際應用融合。由于礦物材料相關產品的加工技術與應用技術不斷創新，應用領域的不斷拓展，新的國家、行業標準不斷更新，相關教材也在不斷修訂，例如《非金屬礦加工與應用》已于2013年完成第三次修訂，及時補充了相關內容的新變化與新發展，刪除了已不再先進或已淘汰的技術和已廢棄的產品標準，這些教材建設工作保證了本學科發展方向的前沿性，從而能夠滿足日新月異的新時代背景下礦物材料領域專業高級人才培養的需要。
2．課程內容優化改革
在礦物學、礦物加工學等相關理論課程基礎上，對本學科的教學內容進行了新的優化改革，刪除了重復和陳舊過時的教學內容，建立了以《非金屬礦加工與應用》課程為核心，配合《粉體表面改性》《非金屬礦物材料》等特色鮮明的專業方向選修課的課程體系，著重培養學生的創新意識與創新能力。《非金屬礦加工與應用》課程考慮到礦物材料的加工與應用開發重在其功能性的開發，著重通過課堂教學介紹我國非金屬礦加工與應用技術的一些共性規律，并通過聯系當前我國非金屬礦加工技術的實際生產與技術發展水平，突出介紹非金屬礦物材料新工藝、新方法及新產品方面的研究進展，內容上有意將礦物的應用特性、結構與組成特性及功能性相結合，注重新的技術發展。課程內容的設置上，強調不同相關學科之間的融合，脫離枯燥乏味的原理與理論知識，通過更多的實例，尤其是生活中所熟悉的能夠激發學生興趣的例子，達到舉一反三，靈活運用課本知識的教學目的。建立以“礦物材料結構與組成－制備與加工－材料性能－工藝原理”為主體的教學體系，不僅提高了課堂教學質量與效率，而且也培養了該學科學生的就業能力。
3．教學方法與手段
課堂教學主要采用啟發－討論式的教學手段，通過單獨設課、綜合設課或者前沿研究講座等多種形式，充分使學生融入到課堂教學活動中，并了解學科當前的前沿理論與新技術。充分利用現代化教學手段，開發新的多媒體教學課件，不斷提高教學效果與質量。在課堂教學中，通過引入趣味性、互動性強的閱讀教材與自學內容，避免傳統的灌輸式教學，激發學生的求知欲與學習興趣。對較難理解的教學內容，通過多媒體教學軟件和信息資源來輔助教學，增強教學的說服力，加深學生對難點知識的消化與理解。對一些與科研和生產密切相關的教學內容，教師結合自己的科研活動與經驗，結合現場記錄的錄像及收集的圖片資料向學生形象地展現，讓學生能夠充分了解該領域新的研究動態，提高學生的學習興趣。針對一些礦物新材料的熱點研究內容，鼓勵學生撰寫綜述性論文，通過閱讀相關文獻資料，提出自己的想法，從而培養學生科學研究和探索的主動意識。
4．創新與實踐教學環節建設
本學科除了要求學生掌握基本的礦物材料工藝流程及其原理外，培養工程實踐能力同樣尤為重要。我校近幾年通過設立專業性的“科研導論”“科研選題訓練”“大學生創新訓練項目”等創新教學環節，強化學生對各種礦物材料工藝方法的基本原理、制備工藝及相關設備與材料性能測試方法的理解。通過實驗室教學，掌握試驗方法、熟悉試驗手段，培養學生的科研興趣，提高專業技術水平。除了常規的生產現場實習實踐環節外，通過開設畢業論文結合科研、研究性實驗項目，讓學生能夠從生產實際中去選取自己的畢業課題，鍛煉學生的實際工作能力。另外，通過鼓勵學生發表學術論文、科技創新與發明，提高學生的創新能力，培養學生科研的思維與能力。
二、結語
論文摘要：本文系統介紹了數控高速切削加工的基礎理論及發展過程，分析了高速加工的優點和應用領域，總結了發展數控高速切削加工需要的關鍵技術和研究方向。
數控高速切削技術(High Speed Machining，HSM，或High Speed Cutting，HSC)，是提高加工效率和加工質量的先進制造技術之一，相關技術的研究已成為國內外先進制造技術領域重要的研究方向。我國是制造大國，在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業結構調整中，我國制造業將進一步落后。研究先進技術的理論和應用迫在眉睫。
1、數控高速切削加工的含義
高速切削理論由德國物理學家Carl.J.Salomon在上世紀三十年代初提出的。他通過大量的實驗研究得出結論：在正常的切削速度范圍內，切削速度如果提高，會導致切削溫度上升，從而加劇了切削刀具的磨損；然而，當切削速度提高到某一定值后，只要超過這個拐點，隨著切削速度提高，切削溫度就不會升高，反而會下降，因此只要切削速度足夠高，就可以很好的解決切削溫度過高而造成刀具磨損不利于切削的問題，獲得良好的加工效益。
隨著制造工業的發展，這一理論逐漸被重視，并吸引了眾多研究目光，在此理論基礎上逐漸形成了數控高速切削技術研究領域，數控高速切削加工技術在發達國家的研究相對較早，經歷了理論基礎研究、應用基礎研究以及應用研究和發展應用，目前已經在一些領域進入實質應用階段。
關于高速切削加工的范疇，一般有以下幾種劃分方法，一種是以切削速度來看，認為切削速度超過常規切削速度5－10倍即為高速切削。也有學者以主軸的轉速作為界定高速加工的標準，認為主軸轉速高于8000r/min即為高速加工。還有從機床主軸設計的角度，以主軸直徑和主軸轉速的乘積DN定義，如果DN值達到（5～2000）×105mm.r/min，則認為是高速加工。生產實踐中，加工方法不同、材料不同，高速切削速度也相應不同。一般認為車削速度達到（700～7000）m/min，銑削的速度達到（300～6000）m/min，即認為是高速切削。
另外，從生產實際考慮，高速切削加工概念不僅包含著切削過程的高速，還包含工藝過程的集成和優化，是一個可由此獲得良好經濟效益的高速度的切削加工，是技術和效益的統一。
高速切削技術是在機床結構及材料、機床設計、制造技術、高速主軸系統、快速進給系統、高性能CNC系統、高性能刀夾系統、高性能刀具材料及刀具設計制造技術、高效高精度測量測試技術、高速切削機理、高速切削工藝等諸多相關硬件和軟件技術均得到充分發展基礎之上綜合而成的。因此，高速切削技術是一個復雜的系統工程，是一個隨相關技術發展而不斷發展的概念。
2、數控高速切削加工的優越性
由于切削速度的大幅度提高，高速切削加工技術不僅提高了切削加工的生產率，和常規切削相比還具有一些明顯的優越性：第一、切削力小：在高速銑削加工中，采用小切削量、高切削速度的切削形式，使切削力比常規切削降低30％以上，尤其是主軸軸承、刀具、工件受到的徑向切削力大幅度減少。既減輕刀具磨損，又有效控制了加工系統的振動，有利于提高加工精度。第二、材料切除率高:采用高速切削，切削速度和進給速度都大幅度提高，相同時間內的材料切除率也相應大大提高。從而大大提高了加工效率。第三、工件熱變形小:在高速切削時，大部分的切削熱來不及傳給工件就被高速流出的切屑帶走，因此加工表面的受熱時間短，不會由于溫升導致熱變形，有利于提高表面精度，加工表面的物理力學性能也比普通加工方法要好。第四、加工精度高:高速切削通常進給量也比較小，使加工表面的粗糙度大大降低，同時由于切削力小于常規切削，加工系統的振動降低，加工過程更平穩，因此能獲得良好的表明質量，可實現高精度、低粗糙度加工。第五、綠色環保：高速切削時，工件的加工時間縮短，能源和設備的利用率提高了，加工效率高，加工能耗低，同時由于高速切削可以實現干式切削，減少甚至不用切削液，減少污染和能耗。
3、數控高速切削技術的應用領域研究
鑒于以上所述高速切削加工的特點，使該技術在傳統加工薄弱的領域有著巨大應用潛力。首先，對于薄壁類零件和細長的工件，采用高速切削，切削力顯著降低，熱量被切屑帶走，可以很好的彌補采用傳統方法時由于切削力和切削熱的影響而造成其變形的問題，大大提高了加工質量。其次，由于切削抗力小，刀具磨損減緩，高錳鋼、淬硬鋼、奧氏體不銹鋼、復合材料、耐磨鑄鐵等用傳統方法難以加工的材料，可以研究采用數控高速切削技術來加工。另外，在汽車、模具、航天航空等制造領域， 一些整體構件需要比較大的材料切除率，由于數控高速切削的進給速度可隨切削速度的提高而相應提高， 使得單位時間內的材料切除率大大提高，因而在模具制造、汽車制造、航空航天制造中，數控高速切削技術的應用將產生巨大的經濟效益。第四，由于高速切削時，加工過程平穩、振動小，與常規切削相比， 高速切削可顯著提高加工精度1～2級，完全可以取消后續的光整加工， 同時，采用數控高速切削技術， 能夠在一臺機床上實現對復雜整體結構件同時進行粗、精加工，減少了轉工序中可能的定位誤差， 因而也有利于提高工件的加工精度。因此， 高速切削技術在精密制造中有著廣闊的應用前景。如某企業加工的鋁質模具，模具型腔長達1500mm，要求尺寸精度誤差±0.05mm，表面粗糙度Ra0.8μm，原先的制造工藝為：粗刨—半精刨—精刨—手工鏟刮—手工拋光，制造周期要60小時。采用高速銑床加工后，經過半精加工和精加工，加工周期僅需6小時，不僅效率提高，而且模具質量也大大提高。
4、實現數控高速切削加工的關鍵技術研究
數控高速切削加工是一個復雜的系統工程，涉及到切削機理、切削機床、刀具、切削過程監控及加工工藝等諸多相關的硬件與軟件技術，數控高速切削技術的實施和發展，依賴于此系統中的各個組成要素的，這些實現數控高速切削技術離不開的關鍵技術，具體體現在以下方面：
1）高速切削機理：有關各種材料在高速加工條件下，切屑的形成機理，切削力、切削熱的變化規律，刀具磨損規律及對加工表面質量的影響規律，對以上基礎理論的實驗和研究，將有利于促進高速切削工藝規范的確定和切削用量的選擇，為具體零件和材料的加工工藝制定提供理論基礎，屬于原理技術。目前，黑色金屬及難加工材料的高速切削工藝規范和切削用量的確定，是高速切削生產中的難點，也是高速切削加工領域研究的焦點。
2）高速切削機床技術模塊：高速切削機床需要高速主軸系統、快速進給系統和高速CNC控制系統。高速加工要求主軸單元能夠在很高的轉速下工作，一般主軸轉速10000 r/min以上，有的甚至高達60000－100000r/min，且保證良好動態和熱態性能。其中關鍵部件是主軸軸承，它決定著高速主軸的壽命和負載容量，也是高速切削機床的核心部件之一，主軸結構的改進和性能的提高是高速機床的一項重要單元技術。另一項重要的單元技術是高速進給系統。隨著機床主軸轉速的提高，為保證刀具每齒或每轉進給量不變，機床的進給速度和進給加速度也相應提高，同時空行程速度也要提高。因此，機床進給系統必須快速移動和快速準確定位，這顯然對機床導軌、伺服系統、工作臺結構等提出了新的更高要求，是制約高速機床技術的關鍵單元技術。
3）高速切削刀具技術模塊：由機床、刀具和工件組成的高速切削加工工藝系統中，刀具是最活躍的因素。切削刀具是保證高速切削加工順利進行的最關鍵技術之一。隨著切削速度的大幅度提高，對切削刀具材料、刀具幾何參數、刀體結構等都提出了不同于傳統速度切削時的要求，高速切削刀具材料和刀具制造技術都發生了巨大的變化，高速切削加工時，要保證高的生產率和加工精度，更要保證安全可靠。因此，高速切削加工的刀具系統必須滿足具有良好的幾何精度和高的裝夾重復定位精度，裝夾剛度，高速運轉時良好的平衡狀態和安全可靠。盡可能減輕刀體質量，以減輕高速旋轉時所受到的離心力，滿足高速切削的安全性要求，改進刀具的夾緊方式。刀具系統的技術研究和發展是數控高速切削加工的關鍵任務之一。
4）數控高速切削工藝：高速切削作為一種新的切削方式，要應用于實際生產，缺乏可供參考的應用實例，更沒有實用的切削用量和加工參數數據庫，高速加工的工藝參數優化是當前制約其應用的關鍵技術之一。另外，高速切削的零件NC程序要求必須保證在整個切削過程中載荷穩定，但是現在使用的多數CNC軟件中的自動編程功能都還不能滿足這一的要求，需要由人工編程加以補充和優化，這在一定程度上降低了高速切削的價值，必須研究采用一種全新的編程方式，使切削數據適合高速主軸的功率特性曲線，充分發揮數控高速切削的優勢。
高速切削加工技術的發展和應用有賴于以上原理方面、機床、刀具、工藝等各項關鍵單元技術的發展和綜合。
5、高速切削技術應用方面研究狀況和發展趨勢
由于高速切削在提高生產效益方面具有巨大潛力，早己成為美、日、德等國競相研究的重要技術領域。美國日本等國早在60年代初，就開始了超高速切削機理的研究。上世紀70年代，美國已經研制出最高轉速達20000r/min 的高速銑床。如今，歐美等發達國家生產的不同規格的各種超高速機床已經商業化生產并進入市場，在飛機、汽車及模具制造行業實際應用。例如，在美國波音公司等飛機制造企業，已經采用數控高速切削加工技術超高速銑削鋁合金、鈦合金等整體薄壁結構件和波導管、撓性陀螺框架等普通方法難加工的零件。近年來，美、歐、日等國對新一代數控機床、高速加工中心、高速工具系統的研究和產業化進程進一步加快，高性能的電主軸技術及其產品的專業化生產步伐加大；高性能的刀具系統技術也進展迅速；直線電機技術應用于高速進給系統。
我國在研究和開發高速切削技術方面，許多高校和研究所作了努力和探索，包括切削機理、刀具材料、主軸軸承、等方面，也取得了相當大的成就。 然而，與國外工業發達國家相比，仍存在著較大的差距，基本上還處在實驗室的研究階段。為適應社會經濟發展需要，滿足航空航天、汽車、模具等各行業的制造需求，數控高速切削技術應用研究任重道遠。
目前，針對高速切削技術的研究已從實驗階段轉向應用階段。在應用方面的研究包括兩個層面：一是高速加工關鍵技術的基礎理論研究，包括高速主軸單元和高速進給單元等，實現高速機床國產化。另一方面，在現有實驗室實踐技術基礎上，進行工藝性能和工藝范圍的應用研究。其中，關于高速切削工藝的研究是當前最活躍的研究領域之一，主要目標是通過試驗或引進的先進設備直接進行工藝研究，努力解決關鍵零部件的加工工藝問題，開發和完善特種材料的高速切削工藝方法；研究開發適應高速加工的CAD/CAM軟件系統和后處理系統，建立在新型檢測技術基礎上的加工狀態安全監控系統。
參考文獻
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關鍵詞：數控技術；綜合實訓；課程方案
綜合實訓課程是學生學完全部專業課程和單項實訓課程之后的一門實訓課程。它通過對所學的理論知識、操作技能的綜合應用，將一個個獨立的知識、技能進行融合、提升，形成一個完整的知識技能體系，用以完成實際工作中的某一任務。
一 、綜合實訓課程的組織與實施
（一）綜合實訓課程的總體思路
在綜合實訓課程開始之前，要求學生利用業余時間去企業調研，去尋找合適的項目。選好后寫出開題報告，經指導教師審核同意后，可作為實訓選題。實訓期間，由學生進行詳細的設計。設計完畢，經指導教師審核后方可付諸實施。最后由指導教師評價、學生自評及互評，得出結論，并給出每個人的實訓成績。
對于數控技術專業，我們選擇了復雜零件的加工作為學生訓練的內容。由學生自選某一個實際生產的復雜零件作為項目的研究對象。首先對其進行工藝分析，寫出詳細、可行的工藝步驟，然后設計專用夾具并加工、裝配好，利用該夾具裝夾零件毛坯，用自己編制的數控加工程序進行加工，最后再設計檢驗方案并檢驗零件是否合格。如果不合格則要對相應環節進行修改后重新加工，直至合格為止。
（二）實訓的內容及過程
在教師的指導下，對實訓學生進行分組并確定選題后依次由學生完成如下工作：
復雜零件的加工工藝設計：根據零件的技術要求，結合學校現有的設備情況，設計該零件的整個工藝流程，要詳細、完整、可行，包括從毛坯制造到成品檢驗入庫，從選用某種加工方法到每一次走刀的切削用量都要寫清楚，并填寫工藝卡片。
夾具設計：對于該零件的部分加工工序，用通用夾具進行裝夾無法達到定位要求（或效率低下），此時要設計專用夾具進行裝夾，要畫出夾具的完整裝配圖及其全部零件的零件圖，還要寫出設計計算說明書。說明書中必須有定位誤差的分析計算。夾具、工藝設計完畢后由指導教師進行審核，對存在的問題提出修改意見，由學生進行修改。審核通過后，才可以進行下面的工作。
夾具制作：利用機床自行加工制作夾具的零件（標準件可以外購，個別校內無法加工的零件通過外協加工），裝配后進行檢驗。對所存在的問題進行改進、調整，對個別不合格零件要重新加工，直至裝配、檢驗合格后，方可投入使用。
復雜零件的加工：采用自己制作的夾具裝夾零件，按照設計好的加工工藝進行加工，保證加工精度要求。
檢驗；先設計檢驗方案，然后進行檢驗，并得出檢驗結論。如果所加工的零件不合格，則要對以上相應環節進行修改后重新加工，直至合格為止。
寫設計說明書：寫出詳細、完整的設計說明書，要求條理清楚、結構完整、內容正確、格式規范、表述清楚、論述有力，論文要求全部打印。
整個實訓的過程完全以學生為主體，自己選題、自己定方案、自己設計、自己制作、自己檢測，就連車間的管理、生產的調度、設備的安排也由學生自己完成，教師僅起引導、監督、作用。這樣能夠充分發揮學生的積極性、主動性，收到良好的實踐教學效果。
（三）保障措施
合理選擇項目；該課程的實踐中，項目的選擇至關重要，內容必須典型，在工作中能夠綜合應用各種專業知識和技能；難易程度要適當。項目的選擇要考慮學校現有的設備、場地、圖書資料、經費等條件，必要時可將學生分班輪流進行。
早布置、早動手；由于綜合實訓課程的制作工作量大，又會受場地、材料、外協加工等多種因素的制約，雖然設計方案經過專家審核，但在制作過程中也難免會出現一些問題。而且每個項目組的情況各不相同，如果都等到綜合實訓開課時才布置任務，可能會導致個別項目組不能完成任務。另外，由于是加工制作的題目，投入了大量的人力、物力，應該不僅僅是練習，更要加工出具有使用價值的合格產品。在調研、選題、擬定方案過程中，如果時間能夠比較充足，可以做得更細、更完善一些。因此，應該提前將任務布置下去，要求學生利用業余時間完成前期工作。
加強組織管理，做好協調工作由于各個項目組的題目都不一樣，每個項目組都要制作十幾個甚至幾十個零件，這些零件又各不相同，其所需的材料、工具、量具、刃具也千差萬別，因此庫房管理員工作量很大。同時，每一個零件的加工大多需要兩三種機床，這就給機床的協調管理造成了很大的困難。如果這些工作不協調，就會影響到項目制作的進程。
二 、綜合實訓課程方案的優點
（一）訓練全面
該課程涵蓋了數控專業的主要教學內容，工藝設計、夾具設計、數控編程、數控加工、裝配、精度檢驗、計算機應用，同時還鍛煉了學生的組織協調能力、寫作能力，培養了嚴謹、細致的工作作風。對學生的訓練較為全面。
（二）能更好地體現職業教育特色
職業教育不同于普通教育，它是以工作崗位的能力需要為核心目標的教育形式，職業能力的培養是職業教育的主要環節之一，將設計與制作相結合，是工學結合教學模式的要求，更能體現職業教育特色。
（三）能突出理論聯系實際的原則
傳統教學模式中的（課程設計、畢業設計）只是由教師評價，由于教師的精力有限，不可能兼顧每一個環節，發現所有細微的問題。綜合實訓課程實際的制作項目過程中，設計得不合理、不完善的地方就逐漸顯露出來，學生自己就會發現并想方設法改進，將理論與實踐結合起來。
（四）能促進職業能力的提高
一方面，在制作過程中，各種加工方法基本都能用到，促進學生職業能力的提高。另一方面，在平時訓練時，由于學生能明確地知道這些知識在綜合實訓時還要用到，所以訓練時格外認真，因此可收到事半功倍的效果。
（五）因材施教，給優秀學生創造更大的發展空間
關鍵詞：課程教學；教學方法；專題驅動
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）16-0069-02
機械制造工程學是研究機械加工機理與規律、工藝系統的組成與功能的一門科學，是機械工程專業的主干必修課程。通過本課程學習，使學生掌握機械制造工程的基本概念、基本原理與方法，了解現代機械制造技術領域的最新發展，學會用工程技術手段分析、解決生產過程中的質量、效率等問題，成為機械制造工程領域的高素質、創新型人才。機械制造工程學課程內容是由原機械制造專業三門課程（切削原理及刀具、機床及夾具、制造工藝學）整合而成。從培養學生在機械制造方面的綜合素質出發，以機械制造工藝為主線，以優質、高效、低成本為目標，將加工原理、加工質量控制、加工工藝與裝備等有機結合，形成寬結構、重素質、強實踐的課程結構體系。由于本課程涉及知識面寬、內容多、學時又不斷壓縮，造成教學過程的教與學“兩方為難”的現實。一方面，教師面對諸多內容存在講授知識取舍的難題。另一方面，由于培養方案中課程教學進程的安排問題使學生知識鏈不夠完整，對所學內容理解存在一定難度。教師如果采取“滿堂灌”的教學方法講授課程內容，學生在學習過程中會感到枯燥，學習積極性不高。而且，如果教學過程仍然停留在書本的知識上，不利于拓寬學生的視野、提高學生的工程素質和創新能力。如何完成教學目標并取得較好的教學效果，一直是教學一線老師和教學參與者不斷探索的課題。就本課程的教學改革，相關教師在優選教學內容、改進教學手段（如多媒體課件、教具等）兩個方面做了許多有益的嘗試[1-5]。在國家實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”，建設“研究型大學”的背景下，研究新的教學方法對提高課程教學質量和人才培養質量具有重要意義。
一、基于建構主義學習理論[6]的“專題驅動式”教學法
建構主義教學觀認為：（1）學生是教學情境中的主角，教學情境中要尊重學生的主體性，學生只有在成為教學情境中的主角以后，才會積極主動地參與教學過程。（2）教學是激發學生建構知識的過程，獲取知識是學習者自我建構的結果，教學不只是傳授、灌輸知識的活動，更重要的是激發學生建構知識的過程。（3）教師是學生學習的引導者和輔助者。過去人們一直期待教師“傳道、授業、解惑”，所以在傳統教學實踐中，教師多是知識的傳授者、班級的管理者。但在建構主義看來，教師的價值則體現在能否激發學生以主動思考、探究、合作的方式學習，教師應是學生的引導者、輔助者或咨詢者。“專題驅動式”教學法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法，它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以分析、解決問題為主的多維互動式的教學理念。學生的學習不單是知識由外到內的轉移和傳遞，更應該是學生主動建構自己的知識經驗的過程。學生帶著真實的專題任務在積極探索中學習，在這個過程中，學生會不斷地獲得成就感，更大地激發他們的求知欲望，從而培養其獨立探索、勇于開拓進取的自學能力。在機械制造工程學課程教學中開展“專題驅動式”教學法實踐，就是在講授課程基本內容的前提下，選擇適合深入研究（設計）的內容（包括由于課時限制，課堂不講的課程內容），以不同形式的專題，提供給學生個人或團隊自主研究。通過相關文獻資料的檢索、調研、試驗、設計計算等過程，培養學生綜合利用相關知識、手段和技能，分析解決生產實際問題的能力。以期做到：專題驅動興趣、專題驅動創新、專題驅動能力、專題驅動發展。
二、課程專題的規劃設計與實施
機械制造工程學課程圍繞機械制造工程各主題，系統構筑機械制造基礎知識體系結構，主要內容包括：金屬切削加工的基礎知識、金屬切削過程的基本規律、機床與刀具、機械加工精度、機械加工表面質量、機械加工工藝規程的制訂、工件的安裝與夾具、機器裝配工藝等。根據以上課程內容，建立了一定容量的專題庫。考慮到學生的興趣和擅長，做到因材施教，將專題設計為學術研究型（A）和工程應用型（B）兩類。前者主要側重分析、研究制造過程中機理、基本規律以及加工質量的控制；后者主要側重工藝參數設計計算及優化、工藝規程與工裝的設計。在課程學習過程中，學生根據個人興趣和擅長，從專題庫中選擇某一專題開展研究（設計），并利用業余時間完成。課程結束后一周內提交研究論文、報告、圖紙、工藝文件等，論文、報告題目可根據專題內容自擬。可以將與兩個內容相關的簡單專題融合為一個專題研究；有一定難度的專題可以2人一組共同完成；同一專題重復研究不超過3組（應體現不同的視角、不同的方法、不同的方案）。各班學習委員要掌握專題的選擇動態，課程結束前將專題選擇結果報給任課老師。在課程結束后，教師根據專題完成情況選擇一定數量的專題，組織同學匯報并點評。專題完成的質量將以一定的比例記入課程成績。
三、“專題驅動式”法教學效果
通過“專題驅動式”教學法在機械制造工程學課程中的實施，取得了較好的教學效果。“專題驅動式”教學方法改變了以往“教師講，學生聽”的被動學習模式，形成了學生主動參與、探索創新的新型學習模式，激發了學生的學習興趣，培養了學生分析問題、解決問題的能力以及相互協作的能力。部分學生提交的專題研究論文（設計）報告質量較高，下面是教學中的幾個例子。例1：定位誤差的分析與計算是機械制造工程學課程教學中的重點內容。按照定義，定位誤差等于基準位移誤差與基準不重合誤差之和。當定位方案比較復雜時，按定義求某工序的定位誤差比較麻煩、容易出錯。教學中引導學生定位誤差溯源，提出用圖解法分析、計算定位誤差，即在夾具定位元件約束的情況下，根據工件各定位表面相關極限尺寸的組合，找出工序基準的兩個極限位置，再根據加工工序要求得到定位誤差，教學中收到很好的效果。例2：學生通過文獻檢索、調研參觀后撰寫的“箱體類零件孔系加工方式與加工精度分析”專題論文，總結了箱體零件的孔系結構（平行孔系、同軸孔系、交叉孔系）以及相應的加工方法，針對同軸孔系，系統分析了鏜孔時的受力變形、鏜桿與導套幾何形狀精度及配合間隙以及鏜削方式（懸臂鏜、支承鏜，鏜桿送進、工件送進等）對加工精度的影響規律，論文具有較高的學術水平。
在機械制造工程學課程教學過程中，我們總結的教學原則是：基本知識通過課堂講授完成，重要知識點通過習題鞏固，系統知識通過章節總結形成，綜合創新能力通過專題驅動。課堂講授采用啟發式互動式教學，培養學生提出問題、思考問題、解決問題的習慣，為實施“專題驅動式”教學打下基礎，使各環節形成有機聯系的整體，從而取得滿意的總體教學效果。
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關鍵詞：高速切削加工； 技術； 研究； 應用
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2011）11-175-001
1931年4月德國物理學家Carl.J.Saloman最早提出了高速切削（High Speed Cutting）的理論，并于同年申請了專利。他指出：在常規切削速度范圍內，切削溫度隨著切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值之后，切削溫度不但不會升高反而會降低，且該切削速度VC與工件材料的種類有關。對于每一種工件材料都存在一個速度范圍，在該速度范圍內，由于切削溫度過高，刀具材料無法承受，切削加工不可能進行。要是能越過這個速度范圍，高速切削將成為可能，從而大幅度地提高生產效率。由于實驗條件的限制，當時高速切削無法付諸實踐，但這個思想給后人一個非常重要的啟示。
一、高速切削加工概述
1．高速切削歷史和現狀
高速切削的起源可追溯到20世紀20年代末期。德國的切削物理學家薩洛蒙博士于1929年進行了超高速切削模擬試驗。1931年4月發表了著名的超高速切削理論，提出了高速切削假設。
我國早在20世紀50年代就開始研究高速切削，但由于各種條件限制，進展緩慢。近10年來成果顯著，至今仍有多所大學、研究所開展了高速加工技術及設備的研究。
2．切削速度的劃分
根據高速切削機理的研究結果，高速切削不僅可以大幅度提高單位時間材料切除率，而且還會帶來一系列的其他優良特性。高速切削的速度范圍定義在這樣一個給切削加工帶來一系列優點的區域。這個切削速度區比傳統的切削速度高得多，因此也稱超高速切削。通常把切削速度比常規高出5～10倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削。
3．高速切削的優勢
高速切削具有以下特點：①可提高生產效率；②降低了切削力；③提高加工質量；④高速切削的切削熱對工件的影響小；⑤加工能耗低，節省制造資源；⑥高速切削可以加工難加工材料；⑦簡化了加工工藝流程；⑧可降低加工成本。
4．高速切削加工的關鍵技術
4.1高速切削機理的研究。高速切削技術的應用和發展是以高速切削機理為理論基礎的。通過對高速加工中切屑形成機理、切削力、切削熱、刀具磨損、表面質量等技術的研究，也為開發高速機床、高速加工刀具提供了理論指導。
4.2高速切削刀具。從高速切削機理的研究中我們看到，隨著切削速度的提高，金屬切除率得到極大的提高，材料的高應變率使切屑成形過程以及刀具與工件之間接觸面上發生的各種現象都與傳統切削條件下的情況不一樣。刀具的熱硬性和刀具磨損問題成為關鍵。
4.3高速切削機床。為了適應粗精加工、輕重切削和快速移動,同時保證高精度,性能良好的機床是實現高速切削的關鍵因素。高速機床技術主要包括高速單元技術（功能部件）和機床整機技術。單元技術包括高速主軸、高速伺服系統、高速進給系統、高速CNC控制系統等；機床整機技術包括機床床身、冷卻系統、安全設施和加工環境等。
4.3.1高速主軸單元。高速主軸單元包括動力源、主軸、軸承和機架四個主要部分，是高速切削加工機床的核心部件，在很大程度上決定了機床所能達到的切削速度、加工精度和應用范圍。
4.3.2高速伺服系統。采用高速的伺服系統,這不僅是為了提高生產效率,也是維持高速切削中刀具正常工作的必要條件,否則會造成刀具的急劇磨損與升溫,破壞工件加工的表面質量。
4.3.3高精度快速進給系統。高速進給系統的高速性也是評價高速機床性能的重要指標之一，不僅對提高生產率有重要意義，而且也是維持高速切削刀具正常工作的必要條件。
4.3.4高速CNC控制系統。超高速機床要求其CNC系統的數據處理時間要快得多，高的進給速度要求CNC系統不僅要有很高的內部數據處理速度，而且還應有較大的程序存儲量。
4.3.5床身、立柱和工作臺是高速機床設計的另一個關鍵點，是如何在降低運動部件質量的同時，保持基礎支承部件的高靜剛度、動剛度和熱剛度。
5．高速切削加工中的測試技術
高速切削加工是在密封的機床工作區間里進行的，在加工過程中，操作人員很難直接進行觀察、操作和控制，因此機床本身有必要對加工情況、刀具的磨損狀態等進行監控、實時地對加工過程在線監測，這樣才能保證產品質量，提高加工效率延長刀具使用壽命，確保人員和設備的安全。高速加工的測試技術包括傳感技術、信號分析和處理等技術。近年來，在線測試技術在高速機床中使用得越來越多。
6．高速切削加工技術的應用
由于高速切削具備一系列顯著優點，因而首先受到航空航天、模具、汽車等行業的青睞。航空部門大型整體薄壁飛機結構件加工將普遍采用高速銑削工藝，減輕整機重量，提高飛機整機性能。模具制造業中普遍采用高速加工中心，形成高切削速度、高進給速度、小切深、小走刀步距、能連續長路程切削的模具加工新工藝，對淬硬鋼的高速銑削成為縮短模具開發周期、降低制造成本的主要途徑。汽車制造業將更加積極地采用高速切削加工中心，完成高效高精度生產。
高速切削加工技術是先進的制造技術，有廣闊的應用前景。推廣應用高速切削加工技術的應用，不但可以大幅度提高機械加工的效率、質量，降低成本，而且可以帶動一系列高新技術產業的發展。因此，當前加強高速切削技術的基礎研究，建立高速切削數據庫、高速切削安全技術標準，提高機床和工具行業的開發創新能力，加快高速切削刀具系統、高速切削機床系統的研究開發與產業化，已是當務之急。
參考文獻：
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關鍵詞：高分子材料專業；化工原理；教改實踐；教學內容；教學方法
化工原理是一門綜合性技術學科，主要研究化學工業生產中有關的各單元操作的基本原理、所用的典型設備結構、工藝尺寸設計和設備的選型的共性問題。它是綜合運用數學、物理、化學等基礎知識，分析和解決化工類型生產中各種物理過程的工程學科，主要強調工程觀點、定量運算、實驗技能及設計能力的培養，強調理論聯系實際。由于其在培養學生工程科學及工程技術的雙重教育任務中起到重要作用，目前該課程是化工類及相近專業的一門重要的技術基礎課，很適合現在的“重基礎寬口徑”本科教育的培養理念。筆者所在校的化學工程專業、食品工程專業、制藥專業、高分子材料與加工專業和生物化工專業都開設了該門課程的教學任務。
化工原理教材源自1923年美國麻省理工學院的著名教授W.H.Walker等教授發表的首部著作――Principle of Chemical Engineering。我國最早是浙江大學在1927年首建化學工程系時開設了該門課程的。自此有關化工原理課程的教學與改革工作開始深受學者們重視，目前化工原理的理論教材正式出版的已達20多個版本，同時發表的教研論文也有近600篇。然而，目前多數教材有一個普遍的特點就是偏重于引介傳統的基礎化工知識，對化學工程類專業的學生適應性強而缺乏與其他的教學專業間的密切聯系，從而易使其他非化工類專業的學生產生教材對于他們專業適用性不強的錯覺。這也導致部分的非化工類專業學生對該門課程學習興趣不強。如果將學生的專業課程的知識融入化工課程原理的教學中，以化工原理知識在非化工類相關專業中的應用為切入點引導這類專業學生的學習興趣是很重要的。
高分子材料與加工專業是以相對分子質量較高的化合物構成的材料包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料等為研究對象研究其合成改性和加工成型等的一門科學。這有別于多數化工原理教材中引述的小分子物質如水、苯或甲苯等常規化學品的。如何將化工原理知識和高分子材料加工應用實例結合起來教學，從而提高該專業學生學習該門課程的積極性，筆者圍繞著教學內容和教學方法等，在課堂上開展了一系列的教改實踐與嘗試，并獲得了好的效果。
一、闡明高分子生產加工與化工生產間的內在聯系高分子材料加工涉及的通常是高分子材料成型加工方法，化工原理課程也是海南大學（以下簡稱“我校”）高分子材料與工程專業的一門專業基礎課。學生在初學化工原理時可能感覺與高分子加工技術相差較大，對將來專業知識沒有直接幫助，學習的積極性與主動性均難以充分調動，甚至還易產生消極抵觸的情緒。因此，在課程剛開始的緒論這一章的教學中在介紹什么是化學工業過程時筆者不以教材里的傳統化工加工為例，而是詳舉高分子行業中運用化工原理知識進行材料加工處理的實例，提前介紹一些高分子材料加工的方法，拉近學生與傳統化工加工技術的距離，讓學生理解高分子加工的一些操作與傳統化工類的操作間的異同點，以便消除同學們內心的疑惑，指明高分子材料加工專業的同學學習化工原理知識的必要性。
如天然橡膠的初加工是海南（以下簡稱“我省”）省的特色產業也是我校高分子材料專業的一個重要方向。從天然橡膠樹上采割的膠乳經過一系列的處理得到干膠產品（如圖所示）。在這個過程中干燥、濃縮、壓片等操作與傳統化工生產中的相關的單元操作一樣，所用的基本原理相同，設備基本通用。
高分子材料如聚乙烯的合成中乙烯氣體在常壓常溫下，加壓輸送合成前的加熱升溫操作及反應后產物的分離與傳統化工專業的流體輸送原理及加熱原理是相同的，所用設備是相通的。二、將高分子加工工藝融入化工原理的課程教學中在高分子材料的加工中采用了大量的化工單元操作。但這些高分子加工工
制膠方法圖藝在傳統的化工原理教材中是看不到的。這就要求任課教師具有高分子材料加工方面的知識背景，這樣可以將高分子加工工藝中運用到的化工原理的知識融入課程的教學中，學生領會到該門課程的知識在專業知識中的基礎作用學習興趣才會提高，并且在將來的工作中能有意識地提前運用化工原理的理論知識，進行企業的節能降耗等的工藝改進。
如在以動量傳遞理論為基礎的單元操作的有關教學中，教材通常是以牛頓型流體如水、苯或甲苯等常規化學品的流體輸送為例，而高分子材料專業的學生處理對象多為大分子材料，所處狀態通常固體顆粒或黏稠狀態，屬于非牛頓型流體范疇。因此教材中的例子缺乏對高分子材料專業學生的足夠吸引力，難以達到應有的示例效果。教學中我們以膠乳廠中天然濃縮膠乳的生產工藝為例，說明工藝中我們利用泵提供新鮮膠乳能量，促使其流入高速離心機中，而離心機是非均相物分離的一個單元操作。高分子量的聚異戊二烯在離心機轉鼓的軸中心較遠的地方富集，而小分子如水分、小分子量的聚異戊二烯在軸中心附近富集。將這兩個位置的乳液分別導出就分別得到濃縮膠乳和膠清膠，并利用非牛頓型流體的阻力計算方法表明，由于膠乳的黏稠度遠大于水的黏度在動力消耗上要比同等條件下輸送水的動力消耗大。
鑒于在塑料或橡膠的加工生產中大量運用到了螺桿擠出機。所以在流體輸送設備介紹中，筆者是以螺桿擠出機在塑料加工中的應用為例，說明螺桿擠出機的工作原理，并且介紹在塑料擠出機的料斗的顆粒進料系統中可以利用固體流態化技術，采用真空吸料或用鼓風機壓料進行原料輸送。
在以熱量傳遞為理論基礎的單元操作中，在介紹以導熱方式進行的熱傳遞時，筆者以未硫化膠膜在平板硫化儀內加熱硫化為例進行導熱說明。而以塑料在螺桿擠出機內或橡膠在煉膠機上進行塑煉時的粘流態受熱為例介紹對流傳熱熱傳遞方式。
在以質量傳遞為理論基礎的單元操作中，以粉末涂料的生產為例，介紹噴霧干燥工藝。這些將高分子材料加工工藝融入化工原理的課堂教學中，拉近了材料加工與化工原理知識間的距離，提高了學生學習的興趣，起到明顯的教學改革效果。
三、以高分子材料為實驗對象化工原理一般是同學們從公共基礎課轉向專業課學習所接觸到的第一門工程性課程，亦是一門理論與實踐緊密結合的技術基礎課程。它的實驗課教學設計至關重要，其不僅關系到整門課程教學效果的好壞，更是決定能否推進該課程素質教育的關鍵環節之一。
為提高高分子材料類專業同學參與化工原理實驗課的學習熱情，筆者在實驗教學中選擇高分子材料進行相關的實驗 。如干燥實驗中有的專業以甘蔗渣紙板為實驗對象，獲得有關纖維的干燥過程曲線和干燥速率曲線。而我省特色產業天然膠乳加工中有將天然膠乳干燥制備成干膠的這一操作。為了結合我校的高分子材料專業，專業實習提前將有關化工原理的知識融入到專業學習中。實驗中以天然膠乳制備的濕膜片為實驗材料，獲得天然膠乳薄膜制品的干燥過程曲線和干燥速率曲線，為以后同學們去膠乳廠參觀實習提供理論和實驗依據。這一舉措不僅有效激發了同學們參與實驗研究的主動性，反過來也極大促進了該課程理論學習的積極性。
四、有的放矢傳授教學內容，適應少學時的課程教學計劃在高分子材料類專業的教學計劃中，化工原理雖也多被列為必修課程，但相比化工類專業，其教學學時要少得多。因此，如何在有限的學時內，引導同學們在掌握基本化工操作知識的基礎上，有的放矢地傳授教學內容，引導學生自主復習，進行課外自學。如化工原理教材中有大量公式推導過程，少學時專業課的教學中不容許課堂上在公式推導中花費大量的時間，課堂教學中會簡單介紹推導思路，鼓勵學生課前及課后自學，重點放在有關理論的應用上。如離心泵理論揚程的方程式的推導過程，運用了前期我們學過的伯努利方程的知識和幾何學中速度的矢量運算知識。在教學中要求學生課前自學，教學重點在分析、總結和對公式的理解和運用上。考慮課程特點，在蒸發等單元操作上分配課時較少，而對于膜分離這類單元操作，由于與高分子材料有密切關系，安排一定的學時學習這類單元操作的原理。這樣做到有的放矢，盡可能與專業產生一定的關聯，為專業知識拓寬堅實的專業基礎知識。
參考文獻：
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關鍵詞： 材質美；產品設計；材料應用
中圖分類號： TB472 文獻標識碼：A
材料在人類社會發展的歷史長河中，扮演著十分重要的作用。材料的歷史由石器時代、陶器時代、銅器時代、鐵器時代演變至今，它伴隨著人類歷史發展的同時，也在不斷地突破、不斷變化從而更好的為人類社會服務。從原始人對石器的加工與使用到現代不同新材質的大量應用，材料已成為人類生存和發展，改變生活方式不可或缺的組成部分。現代產品設計中的材質的多變性使產品更富有美感，加工方式多樣化使產品外觀造型隨著材料加工的多樣化而改變，這種改變使產品造型更貼合人的使用需求。
1 設計與材料的關系
材料是給予受眾知覺體驗最直觀的設計元素之一，它作為產品中可感知的部分，在充分發揮性能的基礎上賦予了產品生命，使設計日臻完美。構成產品設計造型的三大感覺要素中，色彩和質感與材料有著直接的聯系，產品形態間接受到材料特性和成型工藝影響。設計中材料恰到好處的運用，不但能較好的傳達設計理念，更能突顯材質美在產品中的魅力。材料在體現產品設計風格和人文價值方面起著舉足輕重的作用。材料的發展賦予了產品更加完善的功能，更顛覆了人們對傳統材料產品形態的概念，為設計師提供更豐富的靈感來源，可以說產品形態演化史就是產品材料的變遷史。
2材質美在設計中的具體表現
“材有美”在《考工記》中認為是藝術作品成功的關鍵之一。一件好的設計作品，除了有一定的設計目的外（功能性）還應具有一定的美感。它包括：材質美、工藝美和藝術美，三者高度和諧，缺一不可，其中材質美尤為重要。
產品的材質美首先是由設計師賦予的，其次它能對應不同的使用人群起到喚醒作用，并使多數人從產品美的表現中得到共鳴。作為設計師，應該從材料的多方面平衡以取得和諧，如：材料的設計角度、創新角度和人性化角度等。這種設計語言與設計師本身的設計能力有關。
2.1 利用材質的本身屬性展示材質美
從設計角度看材質，產品的材質能不能很恰當的體現設計師的設計思想。日本Nendo設計工作室佐藤大設計師利用褶皺紙來設計一把椅子，如圖1所示。在褶皺紙中加入了樹脂以定型和固化結構實現承重功能，座椅的功能性質并沒有改變，褶皺的結構為它帶來彈性，坐上去很舒服。另外，這把椅子還可以根據用戶的個人意愿，調節高度和造型。褶皺紙在紡織生產褶皺布料時通常當作廢物拋棄，設計師利用了廢棄材料進行設計，不但節省了資源，還保存了材料本身的特性起到對材料很好的利用效果。
2.2 現代科技賦予產品的材質美
從創新角度看材質，這種材質區別于同類材質的新穎度。 現代科技日新月異，對傳統材料的加工方式也有所影響。有的材料加工甚至突破了原始的加工手法，使材料在產品設計中的表現精彩紛呈。同樣是來自Nendo設計工作室的設計作品，利用了巖石的原子結構作為出發點，設計了一個看似柔軟卻有著強健承重結構的椅子――diamond chair，如圖2所示。這把椅子以聚酰胺為材料利用了快速成型3D打印技術（rp），實現了產品既堅固又柔韌的特性，將新技術在設計上的優勢表現的淋漓盡致。
Libertiny設計工作室的紙質花瓶（如圖3）是將700張紙進行迭片，將每一層紙片進行粘接后進行加壓，生產出高密度紙塊――沉積紙材料。沉積紙的加工方式類似于對實體木塊進行加工，利用車床進行車削加工成型。最終花瓶立體形態上顯示了每一張紙上所繪制的圖案。
2.3人文情懷產生材質美
從人性角度看材質，材質的產品設計是否以人為本，符合人機工程學、環境保護、綠色設計等設計理念。產品材質美展示的是精湛的品質之外，還應具有感性的人文折射。對材質的巧妙設計與利用，使產品擁有典雅的外觀和感性色彩的肌理，能給人一種親和力、親切感。日本設計師吉岡德仁設計的一個紙質蜂巢椅如圖4所示。
將玻璃紙粘接在一起后切割椅子側面形狀，當向左右展開紙模的時候，內部就形成了蜂巢結構。不同體格的人坐上去會形成不同的坐面形狀，同時能發出玻璃紙質特有的聲音。
當綠色設計思潮席卷而來的時，充滿人文關懷的設計也逐步涌現，環保型健康型的材質產品讓人們感受到無微不至的關懷。所以，設計師對材質合理利用和新材料新加工方式的應用是產品蘊含生命的材質美。
圖5是蜂蜜制造的蜂巢花瓶，這一作品體現了蜜蜂不斷重復工作的價值。正好與工業產品的價值觀相反――脆弱、短暫和原始。設計師嘗試用不可用的、人們渴望得到的物品來與消費標準的持久性、功能性和技術創新性進行對抗。這個花瓶極具邏輯性又具有諷刺意味，蜂蜜來源與花朵卻以花瓶的形式結束它們的旅程，這種獨特的符號性價值是不可否認的。
這些讓用戶眼前一亮的設計不但在材質上有所突破而且極具創意，更重要的是它們內含了許多的感彩、時尚氣息、藝術品質與人文關懷，這就是設計師們的設計目的，同時也是他們對材質美的表達。
3在設計中實現材質美感必須具備的條件
材料有提升設計價值、加強設計創意、吸引用戶關注的能力，探索和發掘材料的應用潛能是不斷進化發展的過程。設計師應該保持材料功能的同時又具有材料創新的能力，使用不同的實踐處理手法進行材料的設計實踐，許多令人興奮而驚喜的創意就隨之產生了。
3.1設計師應具備的素質
設計中經常遇到一些材質效果與設計目的相背離的情況，甚至有的材質效果不能實現從而犧牲了設計思想。這是設計師缺少積累，和對材料的加工方式不夠全面的結果。設計師對材料、工藝的領悟與應用，就猶如樂團指揮須領會各類樂器的表現力與局限性，恰當、熟練地調動音樂語言，以期完美表達樂曲意境一樣，只有通過對不同設計材料與加工工藝的深刻了解，深入的嘗試，并涉及與設計相關的各個行業和領域。并對設計的領悟和審美能力。把兩者相結合這樣設計師才能在眾多的材料中選擇合理的設計手段，將設計的獨特見解、和自身對設計理念的解讀物化于產品設計之中。
3.2 選擇適合的材料與加工工藝
（1）在進行設計加工之前應充分了解材質的特性，并了解材料的內在感性特征，以便在設計中更清楚地表達設計理念。
（2）要從產品的客觀方面綜合考慮產品設計的功能性，結構性、耐久性、安全性等等。例如：曾獲IDEA獎作品奶瓶設計如圖6所示 ，它是模擬母乳喂養，從視覺和觸覺上讓嬰兒感到更舒適，更自然的體驗。透明的彈性體頭部適合兒童的感覺體驗，奶瓶一改往常在下方開口，不但衛生易清潔而且灌裝方便。瓶底有出氣孔，可除氣泡，避免給嬰兒帶來疝氣。此款設計就充分考慮到嬰兒喂養的兩個使用人群的心理和生理需要，讓喂養變得更自然。
（3）對于產品的時尚性與經濟性，設計師應該妥善的處理之間的矛盾，做到平衡設計。當有成本限制時，設計師一般會選用價格較低卻缺乏時尚性的材料與工藝。不過，有時選用成本較高而性能較優的材質，可使產品的環境協調性加強、能耗與維修費用降低，從而使產品壽命得以延長，從這個角度考慮，反而是經濟的。
（4）材料的選擇在突出重點的同時，應協調同一產品上不同的材料與工藝的搭配。突出重點就是要有對比，要使造型關鍵部位的質感設計可以形成視覺中心，更重要的是產品設計應該以和諧美為首要特征，單方面強調材質美以致忽略了產品的功能性，是不可取的，設計應該從產品的整體進行考慮。
3.3關注材料的新加工工藝和新材料的發展
新材料新工藝使設計師有了提升個人設計修養和基礎的途徑，同時，對材料的不同加工方法的嘗試能更好的激發設計師的靈感，在表達創意理念方面起到重要的作用。
結語
產品的使用者需要的好設計不僅在于優美的造型，更重要的還有產品的整體效果與整體性能。材質，是衡量設計整體形式語言的關鍵因素，只有充分了解材質和工藝才能更淋漓盡致的表現產品設計，使其材質表現更完美。通過對產品設計的材料應用與分析，有利于理解材料美是在設計實踐中不斷嘗試和不斷發掘的。在產品設計中利用材料的特質，開發新產品以節省資源利用，是設計師不可推卸的責任。
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隨著高等教育改革的不斷深入，高職教育以適應社會需要為目標，對人才的培養方案則要求以培養技術應用能力為主線來設計學生的知識、能力、素質結構。強調對學生技術應用能力的培養，理論知識則要求適度即可。工程材料邏輯性弱、概念繁多、內容分散、難于歸納重點。在過去的教學中沿襲了傳統的教學模式，根據課程的性質和任務，以學科為中心組織教學。在知識的組織編排上從維護學科邏輯結構的嚴密性出發，強調其系統性和完整性。這種教學模式，強調了基本理論知識點的掌握而忽視了學生技能培養、知識點的綜合性及實用性。其人才培養不能體現出新的高等職業教育的特色的教學模式。隨著科學技術的進步，材料的發展也是日新月異，如何合理地選擇、應用材料直接影響到產品的質量及生產成本。機械工程技術人員對材料的應用則側重在正確地選擇、應用材料，并且能夠結合材料性能特點合理選擇加工方法并制訂工藝路線。因此，機械工程技術人員更需要與實際工作密切相關的材料基本知識以及對材料的應用能力，對材料的學習也就需要在了解材料基礎知識的前提下，更強調要掌握產品在不同工作條件下的失效形式，并能根據工作條件對材料性能提出要求，經過對比、分析，選擇滿足使用要求且經濟實惠的材料，而且還要能夠合理地選擇加工方法、正確地安排加工路線。那么，機械相關專業“工程材料”課程的教學則一定要符合機械工程技術人員的實際工作需要，更加強調學以致用。本次教學改革的目的是變“學科中心”模式為“能力中心”模式，這種教學模式是在分析某種職業崗位所要求的各種具體的業務能力的基礎上有針對性地確定所需的知識內容，側重強調綜合性、實用性。
二、以“應用”為主旨重組教學內容[2-3]
工程材料內容繁雜，主要包括金屬學基本知識、材料的強化與處理、常用金屬材料（包括工業用鋼、鑄鐵、有色金屬及合金、粉末冶金材料）、高分子材料與無機非金屬材料以及復合材料、材料成形技術、零件毛坯選擇以及工藝路線制定等內容。本次教改以“應用”為主旨在教學內容上進行了整合優化。教學內容以傳統金屬材料的有關知識為核心，突出兩條主線，即整個課程內容圍繞“成分—組織—性能—應用”、“成分—工藝—組織—性能—應用”兩條主線展開，教學過程保證了學科知識的完整性及系統性，更突出了知識的實踐性。對主要的原理、規律及重要的概念定義作重點講解，對常見金屬材料的牌號、性能、熱處理工藝、零件毛坯選擇、工藝路線制定等與實際生產密切聯系的一些知識點則結合實踐靈活講解。而一些抽象的難以理解的知識點如塑性變形機理等則進行了弱化處理。
三、改進教學方法，提高教學效率
改進教學方法是提高教學質量與教學效果的重要途徑。為提高教學效率可采取以下措施：
1.上好第一節課
上好第一節課是培養學生對本課程學習興趣的重要環節。第一節課采用“復習導入法”，如一上課首先讓學生一起總結日常生活中常用的材料有哪些，工程材料有哪些，如何分類，然后引入正題講明本課程的性質、目的及作用，讓學生明白為什么要學材料課，都要學習哪些內容，應該怎樣學。通過“復習導入法”來吸引學生的注意力，再一步步引導學生的思維跟著教師思路進行，從而提高學生的學習興趣，避免抵觸心理。
2.課堂內引入討論，改進以講授為主的教學方式
課堂討論能使學生注意力集中，思維敏捷，是實行合作學習的重要途徑，還能夠及時反饋教學效果。教師在講授過程中，要結合實際適時引入問題，鼓勵學生積極參與，與教師思維同步，從而使學生的學習變被動接受為主動吸納。在討論過程中教師還要及時的對學生進行啟發引導，并幫助歸納、總結得出結論。通過引入問題和討論問題來培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。
3.理論與實際相結合
學習理論知識的最終目的是要靈活應用于實際當中，因此在講課過程中，教師應該盡可能地將一些工程實際應用案例貫穿于相關理論知識內，從而使學生能夠準確地理解知識本質及其應用，最終培養他們理論聯系實際分析解決工程問題的能力。例如，在講到S、P雜質元素對材料性能影響時，可引入“泰坦尼克號”輪船斷裂原因分析，如此一方面引起了學生的學習興趣，另一方面使學生在學習知識的同時增強了理論聯系分析問題的意識。
4.設置綜合實驗，提高學生對理論知識的綜合應用能力
“工程材料”的傳統實驗主要是驗證性的，要求學生明確實驗的目的、要求及內容，之后僅僅是通過實際操作來驗證結果。綜合實驗則更強調了學生的主體性，要求學生拿到任務書后，首要的是要進行實驗方案的設計，而設計方案則需要理論知識作基礎，并需要查找相關文獻資料。通過小組討論及教師指導的方式確定方案的可行性，并根據具體條件在實驗中驗證。設計方案的過程一方面調動了學生的積極主動性，另一方面綜合分析、應用了所學的理論知識，強化了其理論聯系實際的能力。
5.在平時作業中增加需要查閱資料并思考的題目
授人魚不如授人以漁，在教學過程中不僅僅是要教會學生知識，更重要的是教會學生學習知識運用知識的能力。因此在平時作業中增加需要查閱資料并思考的題目，并以小論文的形式完成。為了完成作業，學生必須通過圖書館、網絡去查找相關的文獻資料，并結合所學專業知識進行分析篩選、整理應用，最終以恰當的論據對題目進行充分論證完成小論文的撰寫。這類作業可以培養學生學習能力、獨立檢索文獻資料并對占有資料進行分析整理并恰當運用的能力，還可以提高對知識的綜合應用能力。
