多元化教学在高校特种加工课程中的应用探讨

孙伦业

【摘 要】特种加工技术是现代先进制造技术的重要组成部分。针对目前特种加工课程在本科教学中存在的问题，提出了多元化教学模式，通过采用现代多媒体教学、互动式的案例教学、积极开展工程实践等创新教学手段，激发学生学习的积极性和主动性，使学生熟悉并掌握特种加工的主要加工方法，最终达到培养出学生独立分析和解决问题的能力的目标。

【关键词】特种加工；多元化教学；探讨

近年来，随着科学技术的飞速发展，高硬度、高强度和高脆性的难加工材料在国防、军工以及航空航天领域的应用越来越广泛，尺寸微小、结构复杂特殊的精密零部件制造需求也日益增加，仅依靠传统的机械切削加工方法难以满足新的加工要求。特种加工（Non-Traditional

machining）也称“非传统加工”或“非常规机械加工”，是利用光能、电能、热能、化学能、声能等能源来达到去除或增加材料的加工方法，因其具备的诸多优点，成为了现代先进制造领域不可或缺的加工手段。在大学本科阶段开设特种加工课程，对于提高学生对新加工工艺领域的认知、拓宽学生加工思路、培养学生对各种加工方法的综合运用能力和创新意识具有重要的意义。为此，国内的许多工科院校均在大学本科阶段开设了特种加工课程

1 课程特点及教学中存在的主要问题

特种加工是指利用力、热、声、光、电、磁、原子、化学等能源来进行加工的非传统加工方法，课程内容主要介绍电火花加工、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、精密与超精密磨料加工等特种加工方法的基本原理、主要特点、工艺规律以及应用范围，涵盖内容特别广、前沿知识更新特别快，并与物理、化学、材料、自动控制等多学科领域密切相关，需要学生具备一定的基础理论知识。同时，特种加工课程作为一门与工程实践密切结合的课程，只有让学生通过工程实践强化对课堂知识的理解和掌握，实地了解各种工艺方法的加工条件和适用对象，才能够培养出学生主动思考以及运用理论知识分析和解决问题的能力。

作为一门专业选修课，特种加工课程涉及到的专业知识和理论较为繁杂、高深，但目前采用的教学方法多按照教材内容体系传授，教学方式多停留在教师课堂理论讲解，对于大多数学生来说，在短时间内理解、记忆、认知这些抽象的专业知识存在较大难度，学生上课热情难以调动，学习积极性不高。此外，受到设备条件限制，特种加工课程普遍缺少实践教学环节，学生不能利用特种加工设备进行实际操作，缺乏直观的感性认识，无法充分激发其创造力和学习兴趣，教学效果不甚理想，教学质量难以进一步提高。

2 多元化教学方法应用

为了解决特种加工课程教学中存在诸多的问题，不断地提高课程教学质量，培养出具有创新精神和创新能力的学生，提出了“多元化”的特种加工课程教学方法。

2.1 现代多媒体教学手段的运用

在传统教学方式中，“教材+黑板”是进行课程讲授的主要模式，对于特种加工课程，涉及的加工方法多、内容知识面广、工程背景强，很多理论知识晦涩枯燥，依靠老师的语言讲授和简单、抽象的板书讲解，往往不能准确表达授课意图，容易影响学生的理解和掌握。目前大多数高校的教学计划一般安排在24～32个学时，受到学时限制，教师在课堂上无法展开深入讲解，对于每一种加工方法的讲授只能浅尝辄止，不能做到讲清、讲透，即使在黑板上绘制简单的图形，也难以将抽象的概念解释清楚，而且又会占用较多的课堂时间。

现代多媒体教学是综合运用计算机、多媒体等技术手段将文本、声音、图像、动画、视频与教学内容结合成一体，通过交互式操作，向学生呈现图文并茂、鲜活生动的信息内容，多层次、多角度、多渠道的刺激学生的感官，强化学生对知识的接收和记忆。多媒体教学凭借丰富的表现力，可显著提高教学的深度和广度，增加学生学习的兴趣和主动性。特种加工的每一种加工技术都有其独特的原理及特点，语言讲解晦涩难懂，但通过多媒体教学，可实现对真实加工案例的情景再现和模拟，直观地展示各加工技术的加工机理及微观物理过程，使抽象概念变得清晰易懂，加工过程变得简单明了，有助于加强学生的感性认识，加深其对知识点的理解与掌握。此外，可以有效弥补学时不足的弊端，提高信息传输效率，扩大课堂教学信息量，最终实现提高教学质量，优化教学效果的目的。

2.2 课堂互动的案例式教学

以往的教学模式中，教师作为传授理论知识的主体，而学生作为被动的一方接收知识，这种单向传输的教学模式忽视了培养学生主动分析问题、思考问题的能力，限制了学生智能的开拓与发展。另一方面，特种加工是一门工程性很强的课程，要解决生产中所遇到的实际问题，仅靠课堂教学是远远不够的，大量的知识需要在课外获取，仅通过课本让学生了解各种加工技术，难以达到理想的教学效果。

为解决这一问题，提出了互动式的案例教学方法，在学习了基本加工理论和工艺方法后，针对典型产品零部件案例，设定研究课题，要求学生课后查阅文献资料，结合所学知识提出该零部件的加工方案，形成案例研究报告，并在课堂上进行汇报和研讨，教师对此进行点评。例如航空发动机叶片上的冷却孔，可以采用电火花穿孔、电解打孔、激光打孔等技术方法进行加工，因此可以设立若干研究课题，要求学生查阅文献、收集资料，分析该类零部件的结构和材料特点，并根据每一种特种加工技术的原理、特点，辩证的分析其各自具有哪些优缺点，最后确定实现该零件高效、精密以及低成本制造的加工方案。通过这样的教学模式，可以把具体的产品案例和特种加工技术有机结合起来，将教材中的理论知识点扩展至实际工程应用的层面，有利于学生对于教材知识点的理解与消化，另一方面完成了学生从被动学习到主动参与教学过程的角色转换，充分调动了学生的积极性和自主学习意识，提高了其分析、思考、解决问题的能力。

2.3 积极开展工程实践

实践性强是特种加工课程的重要特征之一，实践教学环节作为特种加工教学中的重要组成部分，可以有效补充和延伸课堂教学内容，因此有必要在课堂教学的基础上，结合学校现有的实验条件，安排一定课时的观摩和实验环节，通过带领学生现场参观各种机床设备，并指导学生在机床上加工一些简单形状零部件来培养其动手实践能力，使其了解课堂中所学的内容究竟可以做什么、如何做，从而巩固对所学知识的理解和掌握。除此之外，实验室的观摩与实践活动并不等于真正的工业化生产，为了让学生亲身感受特种加工工艺在生产中的应用，还应该结合生产实习、毕业实习深入工业企业，拓宽学生视野，使其直观的了解电火花线切割、电火花成型加工、电化学加工、激光加工等各种特种加工设备在生产中的普及情况，现场感受特种加工在生产中的应用，从而对特种加工技术的生产组织、产品类型、生产环境以及机床操作等有更深入的了解和认识，为其今后进入企业工作奠定良好的工程实践基础。

总之，对于特种加工这样一门多学科交叉、内容丰富、工程实践性强的课程，在开展教学工作时要采用多元化的教学模式，采用的创新的教学手段、合理的安排教学环节，从而激发学生学习的积极性和主动性，使其在理解教材理论知识的同时，掌握独立分析和解决问题的能力，最终达到培养具有创新思维和创新能力的高素质人才目标。

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[责任编辑：王楠]