案例教学法在机械制造技术课程中的应用研究

朱明浩　周美娟　陈海涛

摘 要：在机械制造技术课程的教学中，通过案例教学法，把工件的精基准选择原则应用到实际生产中，从而提高学生对基本概念和理论知识的理解，同时使学生初步具备了工程思维能力，增强了运用专业知识解决技术问题的能力。

关键词：机械制造技术 精基准选择 案例教学法 工程思维能力

Research on the Application of Case Teaching Method in the Course of Mechanical Manufacturing Technology

Zhu Minghao Zhou Meijuan Chen Haitao

Abstract：In the teaching of machinery manufacturing technology courses， through the case teaching method， the principle of precise benchmark selection of workpieces is applied to actual production， to improving students’ understanding of basic concepts and theoretical knowledge. At the same time， students are initially equipped with engineering thinking ability and strengthen the ability to use professional knowledge to solve technical problems.

Key words：machinery manufacturing technology， fine benchmark election， engineering thinking ability

1 引言

机械制造技术课程涉及金属切削和机械制造工艺等专业知识，概念多、理论性较强，与生产实际联系紧密。学生普遍反映课程难、不易理解，对于概念和符号常常感到混乱，进而对知识的理解和认识比较孤立，不能把所学知识有效串联起来解决生产实际问题[1]。而传统的教学模式以教师为导向，对于书本知识着重于讲授，让学生死记硬背下来，学生遗忘的也特别快。关于重点和核心的内容缺少深入的分析和练习，导致学生对所学的知识一知半解，理解十分肤浅，更谈不上综合利用所学知识去解决生产实际问题。久而久之，学生产生倦怠情绪，理论知识不能够和生产实际相结合，让学生产生一种学而无用的错误观点，缺乏解决问题的成就感和满足感，导致学生的学习积极性大大下降[2]。因此，本文提出案例教学的应用特点。

2 案例教学法特点

（1）案例教学有很强的的针对性和目的性

教师根据教学要求和教学目标，在分析完学生的知识结构、先前经验后，对案例进行处理。使用案例教学时，有着明确的教学目标，学生和教师围绕着此目标进行深刻讨论，能够提高学生对这些知识点的理解和认识，培养学生的初步工程思维，进而增强学生的综合素质和工程实践能力。在下文中的案例很明显加深了学生对基准选择的理解，学生在学习过这些案例后，能够更深刻全面利用所学知识解决实际生产问题[3]。

（2）案例具有深刻的工程属性

案例教学通过对案例的综合分析，能够引导学生独立思考和探究问题，学生摆脱了被动地接受知识的局面，可以通过个人的分析、思考，把先前的知识和理论用到实际案例中，进一步促进了学生学习的迁移性，教案深刻的工程属性，保证了学生能够全面利用所学知识解决问题的能力，激发了学生的学习积极性[4]。

（3）案例教学过程的动态性

学生对教学案例进行分析时，逐步养成分析问题、解决问题的能力，动态的教学过程，让学生不在拘泥于标准答案，而是积极的参与讨论，在不断的讨论和试错中，学生可以逐步完成知识的重新建构，加深对某些概念的理解。比如：在下文精基准选择案例中，学生可以不在局限于几个基准选择的原则，而是通过计算分析，根据企业实际情况，得出最终的解决方案。

3 精基准选择的案例教学

3.1 引入案例

以输出轴零件作为一个案例，如图1所示，面向基准选择的知识点，是一个不错的选择。但是，图中有太多不相关的特征，看起来比较复杂，如果在课堂上讲授，学生需要大量的时间去阅读消化图纸。因此必须把图紙简化，去掉一些不必要的特征，如图2所示，让学生把注意力集中在加工基准的选择上。

3.2 定位基准的选择

基准和定位的选择是机械制造技术的核心问题，精基准选择的原则主要集中在以下几点：基准重合、基准统一、便于装夹和互为基准等原则，而在实际生产中这些原则是相互矛盾的，导致很多学生甚至教师都无法合理正确的选择基准。同时，很多教师在授课时，由于生产实践经验少，对这些原则的的内涵并不太理解，用简单的实例去解释这些原则时，学生可以听懂，老师也觉得能够讲授清楚，但是这些原则的选择属于哲学范畴，每个人的理解不太一致，导致在处理实际问题时，很容易陷入迷惑。在和企业的一些技术人员交流时，有些技术人员甚至也过于纠结这些基准的选择，没有明白其中的含义，导致工艺水平停滞不前。

3.3 实际问题的解决

以输出轴为例，在加工10-φ20孔时，按照基准统一原则，应该使用两中心孔作为定位基准;而按照基准重合原则，10-φ20孔与基准D有位置度要求，因此应该选用φ80孔作为定位基准;而按照便于装夹原则，φ176外圆作为基准则比较合适。

如果单纯按照基准的选择原则，学生会感到迷惑，因为基准选择的原则出现矛盾，老师需要进一步引导学生做好基准选择。生产制造时，基准的选择首先要保证产品质量，也就是要保证零件的尺寸和位置公差。保证零件尺寸，首先要确定定位基准是否合适，定位误差能否满足要求，通过计算定位误差，来判断定位基准选择是否合适，而不是仅仅通过以上的几个原则进行选择，这样可以把问题转为数学计算问题，更符合学生的逻辑思维方式。实际生产中，由于φ80孔在零件内部，安装时零件不太容易与工件配合，需要把定位销做成菱形销，导致定位销沿削边方向定位不准确，由于10-φ20孔的对φ80孔位置度要求很高，因此这种定位方式不太能够保证工件的定位基准，导致工件位置度超差。

3.4 引导学生解决问题

此时可以向学生提出问题，如果选用φ176外圆作为定位基准，需要满足哪些条件？可以引导学生复习定位误差的来源，大部分学生都可以分析出定位误差来源于三个方面：

①φ176外圆与D80孔的同心度误差。

②φ176外圆的圆度和圆跳动误差，实际上，由于学生公差配合掌握的不太好，只有个别同学能够回答出问题，因此在遇到形位公差时，教师都需要进一步复习形位公差的知识点。

③φ176外圆的尺寸公差。

继续向学生提供第二个问题，如果使用φ176外圆作为定位基准，没有限制其他条件的话，是否可以满足加工工艺要求。

很明显，按照取值0.05的1/3原则，外圆的定位误差是不能够满足定位要求，因此，一定要限制φ176外圆与φ80孔的同心度，同时，还要限制φ176外圆的定位误差。从上面的分析来看，第一个条件很容易满足，只需要求φ176外圆和φ80孔一次装夹加工而成就行，同心度误差取决于机床本身的误差，误差很小，一般小于0.005mm，可以忽略。第二个要求φ176外圆靠机床精度保证，也可以忽略。第三个要求，工件的定位v型块需要选择120°，根据定位误差计算公式dw=Td/2×sin60=0.02mm，估算Td=0.035mm，对φ176尺寸公差进行压缩。

通过以上分析，可以得出如下结论：

①按照精基准的选择原则去选择基准，并不能获得满意的答案。

②基准是否合适，首先要能够保证定位精度，保证工件的加工质量。

③基准选择出现矛盾时，要综合分析工件是否便于装夹、是否符合企业的生产实际问题，比如：企业是否有现成的夹具，哪种装夹方式更便于生产。

定位误差的计算才是基准选择的关键和核心，而不是基准选择的原则。

4 总结

通过案例教学，根据已知的信息，教师从易到难提出问题，让同学们一起思考、分析和讨论，帮助学生建立工程思维模式。在解决生产实际问题时，学生把学到的知识重新梳理和建构，把以前死记硬背的知识运用到生产实际中，不断加深对切削基本理论的理解，同时扩展了知识的应用，对学生产生了积极的迁移。由于真实的案例极大地激发了学生的学习热情，课题氛围非常热烈。学生能够认识到学习的价值，这些知识不是通過死记硬背来应对考试问题，而是可以解决生产实际问题，学生的卷入程度越深，知识掌握的越牢固，对知识的理解越深，越容易产生正向迁移。解决问题带来的成就感和满足感又可以叠加学生学习的兴趣，案件分析的越多，学生对知识的理解越深刻。

参考文献：

[1]陈海涛， 张建伟.“金属切削技术应用”课程案例教学研究[J]. 科教导刊（中旬刊）， 2018，No.353（10）：113-114.

[2]李杰. 案例教学法在机械制造基础课程教学中的应用研究[J]. 制造业自动化， 2012（11）：153-156.

[3]佟永祥， 江树勇， 吴滨. 机械制造基础课程案例教学法的应用[J]. 高教论坛， 2010， 000（007）：70-71，116.

[4]朱迪恩·H·舒尔曼， 郅庭瑾主. 教师教育中的案例教学法[M]. 华东师范大学出版社， 2007.