基于任务驱动的机械加工工艺规程设计项目教学设计与实践

赖春明 陈静 孟少明

摘  要：基于“项目引入-任务驱动-项目实施-学后测评”的一体化教学模式，对机械制造工艺课程中的机械加工工艺规程设计项目进行了教学设计。项目教学以传动轴贯穿机械加工工艺规程编制的全过程，实现学生的“教中学、做中学”;通过大量动画、微课视频三维建模软件的辅助，提高教学内容的形象化和可视化;借助数控仿真软件对不同工艺规程进行对比加工，比较不同方案的加工效率、加工质量与经济性，增加学生的立体感与真实感;学生分组通过精心计算和编制，完成教学过程中各个环节的任务，并通过小组之间不同加工工艺方案的对比和讨论交流，自然实现零件的加工质量、加工效率以及经济性等的分析评比，并有效地增强了学生的自主性和参与感。教学成效表明，该教学设计能很好地克服部分学生制图读图基础较差、对加工工艺设计考虑不全面等问题，学生对零件加工工艺规程编制的方法与技巧掌握较好。

关键词：任务驱动  机械加工工艺规程  教学设计  高职教育

中图分类号：G642                             文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（b）-0147-04

Abstract： Based on the integrated teaching mode of "project introduction-task driven-project implementation-post study evaluation"， the teaching design of machining process planning project in mechanical manufacturing technology course was carried out. In project teaching， the transmission shaft runs through the whole process of mechanical processing process planning to realize students' learning by teaching and learning by doing; with the aid of a large number of animation and micro class video 3D modeling software， the visualization of teaching content are improved; the processing efficiency， processing quality and economy of different schemes are compared by means of numerical control simulation software， which increase students ' sense of three-dimensional and reality. Through careful calculation and preparation， the students complete the tasks of each link in the teaching process， and through the comparison and discussion and exchange of different processing technology schemes between groups， the analysis and evaluation of machining quality， processing efficiency and economy of parts are naturally realized， and the students' autonomy and sense of participation are effectively enhanced. The teaching effect shows that the teaching design can overcome some problems such as poor foundation of drawing reading and incomplete consideration of processing technology design of some students， and students have a good command of the methods and skills of part processing process planning.

Key Words： Task driven; Machining process specification; Teaching design; Higher vocational education

《機械制造工艺》课程为机械制造与自动化专业的一门重要的专业基础课程。依据高等职业学校机械制造与自动化专业教学标准（征求意见稿）、本校机械制造与自动化专业人才培养方案以及机械制造工艺的课程标准，结合机械制造类企业工艺技术人员的实际生产工作流程与工作内容，重构课程的知识结构体系为机械加工工艺规程设计、机械加工精度分析、机械加工表面质量分析、典型零件加工和装配工艺规程设计五个项目模块。其中，机械加工工艺规程设计为该课程的第一个也是最重要的一个项目模块，共安排16课时。本课程授课对象是机械制造与自动化专业大一年级学生，通过专业宣讲，学生已经基本熟悉了本专业的课程体系，并明确了未来的工作内容与就业岗位。学生在本门课之前已学习了《制图与测绘》《机械工程材料与成形》等专业群基础课程。通过教研室教研活动的讨论和交流，向相关的任课教师了解到学生的零件图识读能力较好，而较为复杂的装配图识读能力则相对较弱;对常见工程材料的性能特点、应用范围以及主要的材料成形和热处理工艺掌握较好;学生的个体差异较大，且对单调的理论知识讲解比较反感。

根据企业机械制造工艺技术人员的岗位要求，融入车工、铣工等职业资格证书以及数控车铣加工职业技能等级标准对机械加工工艺编制的知识、技能和素养的相关要求，确定了本部分教学内容的教学目标。学生需了解机械加工工艺规程的相关概念以编制方法，掌握零件毛坯选择的方法，熟悉拟定工艺路线的基本过程和方法，掌握工艺尺寸链的计算方法和工艺方案的技术经济性分析方法，具备审查零件结构工艺性的能力和编制零件工艺规程的能力。此外，通过课程教学，学生还需要逐步形成细心负责、精益求精的工作作风，树立安全意识、质量意识和效益意识。

1  教学设计与实施

（1）整体设计。

根据学生的认知特点，以认识规程、编制规程和评价规程为主线，整合重构了本项目的教学内容，并将编制规程作为教学重点和教学难点，如图1所示。根据企业的设计生产过程，又将编制规程分为分析零件、选择毛坯、拟定路线、确定余量、计算尺寸5个子任务。本教学项目共包含8个子任务，每个子任务安排2课时。教学过程中，每个任务均按照“项目引入-任务驱动-项目实施-学后测评”的基本思路完成教学。根据学生前序课程的成绩表现，对学生进行分组。选取相对简单的传动轴作为对象，贯穿了本项目的所有教学任务，学生在每个子任务完成后，需要完成该传动轴工艺规程设计的对应内容，并最终在子任务7后自然形成了传动轴完整的机械加工工艺规程，在子任务9中对各组的工艺规程进行讨论对比，掌握工艺方案的技术经济性分析。

（2）教学策略。

①通过项目引导、任务驱动，构建“教中做、做中学”的教学模式，实现教、学、做的有机统一。根据机械加工工艺规程的编制步骤，每次课前均安排具体任务，以任务为驱动开展课堂教学。学生通过课程学习、完成任务，提高其总结思考和实践应用及解决问题的能力。

②通過角色互换，加强课堂互动，构建以学生为中心的教育生态。教学过程中，知识点讲解完毕后，由学生自己分析零件、编制工艺文件等，并让学生自己对各个方案进行点评、打分和对比讨论，从而提高学生的自学能力、分析问题和解决问题的能力。合理且有针对性地设计教师和学生的互动环节，活跃课堂气氛，促进学生自主思考，达成教学目标。

③根据学情分析，因材施教。比如针对学生装配图识读能力较差的问题，利用建模软件建立机械设备的三维模型，并从中拆离出零部件，使学生更容易了解该零部件的作用，与其他零部件的装配关系，理解该零部件各个部位的加工要求。针对学生个体差异较大的问题，一方面通过合理分组，形成优势互补，相互促进;另一方面，对一些学习兴趣不高，基础不太好的学生，多进行辅导和鼓励，树立信心，提高学习兴趣和积极性等。

④注重课堂思政，立德树人。在教学过程中，课前和课后通过学生自行观看“大国工匠”以及“大国重器”等系列视频，在了解本专业的技术前沿同时，增强学生的职业自信和民族自豪感。课中讲解过程强调机械工艺方案设计中的安全意识、标准意识、质量意识和效益意识，着重培养学生细心负责、精益求精的工匠精神;通过介绍专业优秀毕业生先进事例，为学生进一步树立职业榜样;通过联系时代发展和社会热点问题，培养学生在习专业知识的同时，形成关注行业动态、热点新闻政策法规的习惯，培养学生的职业责任和家国责任。

（3）教学实施。

课前发布任务单让学生自主学习，明确学习目的与学习任务，发现问题;课中先进行知识讲解做铺垫，打牢基础;再通过例题与实例分析做内化，憨实基础;然后通过任务实施做引领，提升学生分析解决问题的能力;最后通过课堂练习做巩固，采用小组合作协作的模式，培养团队协作能力，派代表上台展示分析成果，培养学生的表达与语言组织能力;课后布置作业做提高，采用比例题、课堂训练较高一难度的作业训练，进一步提高学生的综合能力。

依托云班课平台，运用大数据技术开展教学过程监测、学业水平诊断，构建课前、课中、课后的全过程评价体系。课前着重考查学生对预发布资源的查看情况、课前预习检测的完成情况以及问题反馈的参与程度，占总评成绩的20%，以平台自动测评为主;课中重点关注学生的参与度、测试题和课堂任务的完成情况，占总评成绩的50%，结合教师评分和学生互评;课后则考查学生的扩展学习资源的学期情况、作业完成情况以及教学反馈，占总评成绩30%，以教师评分和平台测评为主。

2  教学成效

（1）教学内容组织合理，教学目标有效达成。本项目教学内容组织基于企业机械加工工艺编制的实际工作流程，以传动轴的机械工艺规程编制为主线，按照认识规程→编制规程→评价规程的思路，各个子任务衔接自然，符合学生认知规律，也有利于教学进程的有序衔接。学生测评成绩表明，学生掌握了完成各个子任务所需要的知识、技能和素养。

（2）教学方法和手段丰富，“学生为主体”的教学理念得到贯彻。将课前测试、任务发布与实施、小组讨论、组间互评等方式贯穿教学全过程，实现“教中学，学中做”。通过任务驱动、角色互换、小组讨论等教学方法，充分发挥学生主观能动性，师生互动广泛深入，教学气氛生动活泼，教学活动有序开展，实现全员参与、全员提高，教学效果显著。

（3）思政与知识技能并重，立德树人根本任务得到落实。课程思政选用的案例合理，且专业结合度较高，在培养学生爱国情怀和民族自豪感的同时，也引导学生尊重劳动、热爱劳动，提高学生的职业自信心和责任感。在组间评比尤其是最终工艺方案的技术经济性分析过程中，自然引导学生形成良好的安全意识、质量意识和节能环保的效益意识，培养学生细心负责、精益求精的工匠精神。

3  教学特色总结

（1）项目引导、任务驱动，破解基础课程和理论教学枯燥无用的难题。通过构建“项目引入-任务驱动-项目实施-学后测评”的一体化教学模式，实现学生“教中做、做中学”的教、学、做有机统一，增强了教学内容的针对性和实效性，提升了学生对机械制造工艺这门基础课程理论知识学习的兴趣和动力。

（2）同一零件贯穿始终，增强各个教学任务间的连贯性与延续性。在教学实施过程中，围绕认识规程→编制规程→评价规程的主线，选取相对简单的传动轴为对象，贯穿本项目的所有教学子任务中，上次课的成果将作为下次课的设计准备资料，使整个教学过程前后自然连贯，也促使学生认真对待每一个教学任务和教学环节，及时补足可能存在的问题。

（3）多种教学资源和教学手段组合，实现教学内容的形象化和可视化。以教材自带的国家职业教育机械制造与自动化专业教学资源库中的教学资源为基础，结合长期教学过程中积累和开发的各类型教学资源，为学生课前、课中以及课后的各个环节都提供了丰富的学习资源，适应学生学习的个性化差异。结合三维建模软件以及加工仿真软件，进一步提高教学内容的真实感和可视度，弥补部分学生复杂图纸识读能力较差问题的同时，也有利于激发学生的学习兴趣。

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