胡松喜，李璞

《特种加工》本科课程教学方法探讨

胡松喜，李璞

（韶关学院物理与机电工程学院，广东韶关512005）

在机械类本科教学过程中，《特种加工》作为一门应用型课程，主要强调如何使学生灵活运用知识点与实践操作.区别于传统理论性教学方法，产品实际案例分析与项目模拟分组教学方法在理论与实践课程中，通过分析市场现有采用特种加工技术加工的产品的设计、加工、制造等环节，并按照产品需求，把学生分成不同项目组.与之前传统理论式教学效果相比，学生到课率显著提高，教学效果明显改观，学生考试与实践考核成绩均有大幅度提高，不仅提高学生的学习兴趣与自主学习能力，而且开拓了学生的知识视野，加深了对特种加工方法知识点的理解与运用.

特种加工；教学方法；产品案例分析；项目模拟分组

社会发展与市场需求对机械结构类产品的强度重量比、性能价格比、耐高温、耐高压、耐腐蚀、可靠性等性能提出更高要求，以及加工技术向高效、精密、清洁和低成本化发展已成为不可避免的趋势，使传统机械加工方法已无法满足新的加工要求［1］.

区别于传统加工方法，特种加工也称非传统加工或非常规机械加工，是指应用物理或化学的方法，对具有特殊要求或特殊加工对象进行加工的手段［2］.对于大学本科教育，开设《特种加工》，旨在使学生能对现有加工工艺领域有新认识，开拓加工思路，为选用新工艺、解决加工难题和改善工艺措施打下一定基础，注重培养学生对各种加工知识的综合运用能力和创新意识［3］.目前，《特种加工》教学大多数仅仅停留在理论教学形式上，难以培养学生独立思考与灵活运用理论知识分析和解决问题的能力.本文提出，在《特种加工》教学中采用产品实际案例分析与项目模拟分组教学方法，把实践教学引入课堂理论教学中，旨在引导学生积极参与，培养其分析和解决产品设计与加工制造问题的能力，从而更快更深的理解和把握课程要求知识和技能.

1 产品实际案例分析与项目模拟分组教学方法

产品实际案例分析是指基于采用特种加工方法制造的产品的性能、特征、功能及材料，分析其设计、加工、制造等环节，特别针对其制造环节采用的特种加工方法.在教学过程中，基于项目教学法，按照产品实际需求，把学生分成不同的项目组，注重学生的自主学习与团队协作能力的培养.其中，项目教学法来源于德国的职业教育，指以学生的自主性、探索性学习为基础，以培养学生综合能力为目标，采用类似科学研究及实践的方法，师生通过共同实施一个完整的项目而进行教学活动，促进学生主动积极学习的一种新型教学方法［4］.

2 产品实际案例分析与项目模拟分组教学方法的课堂应用

特种加工课程的主要内容包括电火花加工、电火花线切割加工、电化学加工、激光加工、电子束和离子束加工、超声加工和快速成形等技术［2］.作为应用型工科课程，特种加工课程侧重于在实践过程中深层次理解、掌握和应用相关知识点，达到学以致用的教学宗旨.

在课堂理论与实践教学中，产品实际案例分析与项目模拟分组教学方法首先需要明确项目任务（包括产品用途、设计、加工、制造等），其次进行项目分组，并引导项目实施，最后进行教学总结.

2.1理论教学设计

2.1.1 产品案例分析，理论知识由点到面拓展

按照机械应用类人才培养目标的要求，以培养技术应用能力和操作技能为主线，基于教材理论知识点，结合产品案例与现有企业特种加工水平，注重举一反三，把教材基本知识点延伸到实际工程应用的相关知识面，使得相关知识点能让学生有机结合与消化.

特种加工的加工能量多样性的特点，不仅改变了对于材料可加工性的传统认识，也颠覆了零件结构设计和可优化零件加工工艺过程，更改变了新产品试制模式.在教学过程中，通过有针对性的产品实例讲解特种加工方法与工艺对产品的设计、加工、制造等带来的影响，引导学生主动思考与积极参与，结合课堂理论知识与特种加工在实际产品中的运用，在加深学生对于知识点的理解与掌握的同时，注重培养学生灵活运用知识解决实际问题与团队协作的能力.

以用于机柜线缆管理的高密理线单元塑胶支撑件为实例，模拟产品实际设计制造过程，把教学分为设计与加工两大环节，其中基于塑胶产品以往采用的模具生产方法周期太长的考虑，加工环节分别采用普通机床加工和特种加工方法.首先讲解产品的功能需求与设计思路，引导学生积极参与讨论与辩论，然后通过以往所学知识与特种加工知识的对比，既巩固了旧知识，又加深了对特种加工方法知识点的理解.最后，对课程知识加以总结并进行相关知识面的延伸：塑胶产品的传统加工方式通常采用模具制造，在进行模具开发设计之前，往往需要经过一个试制环节，该环节采用的主要加工方法是采用塑胶板材进行机加工，试制所得产品主要用于验证产品的设计尺寸，但无法检验其强度.试制环节不仅增加了产品开发周期，而且由试制产品的质量远远低于模具开发的产品质量所引发的潜在质量风险也严重制约着产品开发设计水平.而采用特种加工方法中选择性激光粉末烧结方法在塑胶产品的应用，大大缩小了产品制造周期，而且其产品强度、精度、表面纹路等几乎都接近模具所制造的产品.

2.1.2 项目模拟分组实现教学互动

学生对于知识点的掌握程度往往取决于对课程的学习兴趣，特别是对于应用型工科课程，而学习兴趣更大程度上取决于课堂教学质量与气氛.对于《特种加工》类似的应用型工科课程，传统的课堂理论式教学很难引导学生积极参与，使学生被动的学习，不能深刻的理解抽象的理论知识.而且在实际的加工过程中，产品设计方案具有多样性，并无统一的标准.

模拟产品实际设计制造过程，把教学过程分为设计与加工两大环节，其中加工环节分别采用普通机床加工和特种加工方法，共分为3组，如表1所示，各组学生分工协作，主动思考，查阅相关文献寻找答案，完成项目任务.在此过程中，实现了教学互动，教师引导，学生独立完成的教学目的.与之前传统理论式教学相比，学生到课率显著提高，课堂效果明显改观，学生积极发言提问，讨论与辩论激烈，对于特种加工理论知识有了更高的兴趣和学习动力.

表1 项目分组表

2.2 实践教学设计

在理论课堂教学产品案例分析与项目模拟分组的基础上，根据分组情况，引导学生积极参与.引导数字化样机设计组的学生，查阅现有类似产品相关文献，分析产品使用场景、功能需求以及设计元素等，使用UG三维软件完成数字化样机设计，包括设计细节、强度分析、材料选择等方面.产品的使用场景如图1所示，塑胶支撑块安装于机柜两侧方孔条，起支撑固定的作用，对产品的强度与韧性有较高要求，因此选择PA66为材料.

图1 机柜正常运行时高密理线单元塑胶支撑件使用场景

传统机加组按照三维模型尺寸，采用数控车床对合适厚度的塑胶板材进行机加工；特种加工组则采用快速成形技术中的选择性激光粉末烧结的特种加工方法，过程如图2所示，首先将零件的三维模型沿某一坐标轴进行分层处理，得到每层截面的一系列二维截面数据，如图3所示；按粉末烧结每次只加工一个截面，然后自动叠加一层成形材料，这一过程反复进行直到所有的截面加工完毕，生成三维实体原型［2］，如图4所示.最后，对实践过程中采用的制造方法加以总结并进行相关知识面的延伸：选择性激光粉末烧结方法不仅改变传统对塑胶材料的可加工性的认识，也颠覆了塑胶类零件的加工工艺过程，更对其结构设计带来变革和改变了新产品试制模式.

图2 选择性激光粉末烧结法过程

图3 三维模型分层处理

图4 选择性激光粉末烧结法原理

实践教学中，每位学生参与度大大提高，结合《特种加工》理论知识，在实践加工过程中提出很多问题和设想；组员相互合作，积极配合，在巩固加深理论知识的同时，对于特种加工技术的实际运用有了更多的认识，也提高了团队协作能力.

3 结语

在课堂理论与实践教学过程中，引入产品实际案例分析与项目模拟分组教学方法，学生按照产品设计制造需求进行分组，通过有针对性的产品实例设计制造，在积极参与的设计、制造、讨论、辩论和总结的环节过程中，既巩固了旧知识，又加深了对特种加工方法知识点的理解，也培养了学生灵活运用知识解决实践问题与团队协作的能力；与之前传统理论式教学相比，学生到课率显著提高，无迟到早退与上课分心等情况，每位学生参与度大大提高，学生积极发言提问，与教师互动，讨论与辩论激烈，教学效果明显改观，学生考试与实践考核成绩均有大幅度提高.

［1］阿达依·谢尔亚孜旦.“特种加工”课程教学中若干关键问题的思考［J］.中国电力教育,2013,31:125-126.

［2］刘晋春,白基成,郭永丰.特种加工［M］.北京:机械工业出版社,2012.

［3］王莉娜,张好强,贾晓鸣.特种加工课程项目教学法［J］.河北联合大学学报:社会科学版,2013,13(2):102-104.

［4］屠春娟.项目教学法在《数控机床与编程》课程中的探索［J］.广西轻工业,2010(1):81-82.

Study on Teaching Approach of Non-traditional Machining in the Undergraduate Course

HU Song-xi,LI Pu
（Institute of Physics and Mechanical&Electrical Engineering,Shaoguan University, Shaoguan 512005,Guangdong,China）

As an applied course in undergraduate teaching,non-traditional machining pays attention to flexible application and practice operation on knowledge points of special process for students.Unlike the traditional teaching,in the theory and practice of curriculum design,the teaching approach of product case analysis and simulation of item grouping,is making analysis on design,process and manufacture of market products,and in accordance with the requirements of product case,divides students into some project groups.Compared with the traditional theory teaching effect,students are willing to attend class significantly,and their examination and practice examination are improved remarkably.On account of that,it not only improves students'interest on learning and independent learning ability,but also broadens students'horizons of knowledge,and deepens understanding and application of special machining method.

non-traditional machining;teaching approach;product case analysis;simulation of item grouping

G642.0

：A

：1007-5348（2015）04-0083-04

（责任编辑：李婉）

2015-03-23

韶关学院第十五批教育教学改革研究项目（70312-000015）；韶关学院第十三批教育教学改革青年项目（SYJY20121367）.

胡松喜（1983-），男，福建诏安人，韶关学院物理与机电工程学院教师，硕士.研究方向：聚合物机械装备自动控制理论及应用.