張彥彬 李長河 楊敏 劉永紅 陳清奎 王飛 彭子龍

摘 ?要：機(jī)械制造工藝學(xué)在高等學(xué)校機(jī)械工程專業(yè)課程體系中占有重要的地位，具有綜合性強(qiáng)、理論性強(qiáng)、實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。然而采用傳統(tǒng)的課堂授課教學(xué)方法往往事倍功半，學(xué)生無法深入掌握理論知識(shí)并應(yīng)用于實(shí)踐?；诖?，文章開展以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的“項(xiàng)目教學(xué)法”創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式教學(xué)改革與實(shí)踐。構(gòu)建以“零件制造工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)”為主題的項(xiàng)目實(shí)施路線;建立基于過程的、綜合考核學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的層次化分級(jí)教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，形成以產(chǎn)出為導(dǎo)向、量化可控、多路反饋的能力達(dá)成度精準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系。歷經(jīng)6年實(shí)踐，形成了豐富的項(xiàng)目教學(xué)案例庫，學(xué)生項(xiàng)目得分率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的期末驅(qū)動(dòng)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造工藝學(xué);項(xiàng)目驅(qū)動(dòng);過程考核;綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G640 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2022）18-0123-04

Abstract： The course of Mechanical Manufacturing Technology plays an important role in the course system of mechanical engineering in colleges and universities， which characterized by high comprehensiveness， theory， practicality and application. However， the teaching method of classroom teaching can not mobilize students' interest in learning， which leads to students' lack of active learning and teamwork learning ability. Therefore， this paper carried out the teaching reform and practice of the innovative talent training mode of "project teaching method" with students as the main body and teachers as the leading role. The project implementation route based on the theme of "parts manufacturing process regulation and fixture design" are constructed. A process-based hierarchical teaching evaluation standard for comprehensive assessment of students' knowledge， ability and quality has been established， forming an output-oriented， quantifiable， controllable and multi-channel feedback accurate evaluation system for ability achievement. After six years of practice， a wealth of project teaching case database has been formed. The statistical results of students' project score rate show that the talent cultivation effect of project teaching is obviously better than the traditional end-of-term driven teaching.

Keywords： mechanical manufacturing technology; project-based teaching; process assessment; comprehensive evaluation

機(jī)械制造工藝學(xué)是高等學(xué)校本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維、綜合設(shè)計(jì)能力和機(jī)械工程實(shí)踐能力方面占有重要的地位[1]。其先行課包括機(jī)械制圖、材料力學(xué)、金工實(shí)習(xí)、機(jī)械工程材料、金屬工藝學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性原理與測(cè)量、金屬切削原理與刀具、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等。課程內(nèi)容在以上先行課的基礎(chǔ)上講述機(jī)械產(chǎn)品的制造工藝，課程內(nèi)容具體包括零件加工工藝和產(chǎn)品裝配工藝兩方面，其指導(dǎo)思想是在保證質(zhì)量的前提下達(dá)到高生產(chǎn)率和高經(jīng)濟(jì)性，研究重點(diǎn)是機(jī)械加工工藝過程和裝配工藝過程[2]。

在OBE教學(xué)理念下，構(gòu)建以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的達(dá)成度分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，這門課的課程目標(biāo)對(duì)學(xué)生的能力要求和對(duì)應(yīng)的畢業(yè)要求如下。

課程目標(biāo)1：學(xué)習(xí)機(jī)械加工工藝方面的基本理論知識(shí)和典型零件的加工工藝分析，掌握制訂零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的方法，初步具有編制中等復(fù)雜程度零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的能力。課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求1（工程知識(shí)）：1-4.掌握機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)，具備綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜機(jī)械工程問題的能力。

課程目標(biāo)2：學(xué)習(xí)裝配工藝方面的基本理論和知識(shí)，掌握制訂機(jī)器裝配工藝規(guī)程的方法，初步具有制訂中等復(fù)雜程度產(chǎn)品裝配工藝規(guī)程的能力。課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求2（問題分析）：2-4.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析復(fù)雜機(jī)械工程問題的影響因素，證實(shí)解決方案的合理性，獲得有效結(jié)論。

課程目標(biāo)3：學(xué)習(xí)機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)的基本理論和方法，初步具備設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度專用夾具的能力，能夠評(píng)定夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)劣，對(duì)夾具精度設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求3（設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案）：3-2. 能夠針對(duì)制造工藝、機(jī)電產(chǎn)品及裝備的特定需求，完成單元及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

課程目標(biāo)4：學(xué)習(xí)影響機(jī)械加工質(zhì)量（包括機(jī)械加工精度和機(jī)械加工表面質(zhì)量）的因素及其影響規(guī)律，掌握分析、研究機(jī)械加工質(zhì)量的方法，初步具備分析解決現(xiàn)場工藝問題的能力。課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求4（研究）：4-1. 能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)機(jī)械復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究、比較和選擇研究路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

由此可見，機(jī)械制造工藝學(xué)課程內(nèi)容具有極強(qiáng)的綜合性、理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性。對(duì)于應(yīng)用基礎(chǔ)型人才培養(yǎng)，這門課程起到了至關(guān)重要的作用[3]。但是，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)通常采用“教師講、學(xué)生被動(dòng)聽”的枯燥模式，存在以下問題：

（1）對(duì)于理論知識(shí)學(xué)生掌握僅停留在書面，對(duì)于各部分內(nèi)容的掌握尚可但缺乏清晰完整的概念，無法建立理論和實(shí)際之間的聯(lián)系從而導(dǎo)致對(duì)于工程實(shí)際問題無從下手。

（2）對(duì)于應(yīng)用類知識(shí)，課堂授課無法達(dá)到使學(xué)生“身臨其境”的效果，無法在腦海中清晰地建立機(jī)械加工工藝系統(tǒng)（即刀具、機(jī)床、工件和夾具之間的位置關(guān)系以及加工工程的運(yùn)動(dòng)關(guān)系），為了讓學(xué)生能掌握扎實(shí)，通常教師不得不增加知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)時(shí)間，反復(fù)灌輸，效率低、效果差。

（3）特別值得注意的是，這門課程需要學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)共7章，章節(jié)之間環(huán)環(huán)相扣、知識(shí)具有極強(qiáng)的系統(tǒng)性。而理論課教學(xué)時(shí)間達(dá)到了44學(xué)時(shí)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)會(huì)后面忘記前面，很難系統(tǒng)掌握。若遇到具體的工程實(shí)踐項(xiàng)目，依然存在“摸不著頭腦”現(xiàn)象。

一、研究內(nèi)容與總體思路

為了鞏固理論知識(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓與氣壓傳動(dòng)等課程分別設(shè)置了相應(yīng)的“課程設(shè)計(jì)”，通過具體的課題練習(xí)建立起理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用之間的聯(lián)系。然而在機(jī)械專業(yè)的課程體系中，沒有單獨(dú)為機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)置課程設(shè)計(jì)。借鑒課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式，若將實(shí)踐課題以項(xiàng)目的形式布置給學(xué)生并和理論教學(xué)同時(shí)進(jìn)行，能夠形成以“項(xiàng)目”流程為牽引、以鍛煉能力為目的的教學(xué)新方法，這種方法又稱為“項(xiàng)目教學(xué)法”[4]。項(xiàng)目教學(xué)法是指將工程實(shí)踐問題以“項(xiàng)目”的形式布置給學(xué)生，在進(jìn)行項(xiàng)目的過程中掌握并運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)[5]。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)機(jī)械制造工藝學(xué)課程特點(diǎn)和目標(biāo)，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)、以工作過程為導(dǎo)向、以具體的項(xiàng)目化實(shí)踐性教學(xué)為基本點(diǎn)，構(gòu)建了適用于本門課程的項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施流程和評(píng)價(jià)措施。

1. 課程教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目選題：機(jī)械制造工藝學(xué)課程教學(xué)大綱涵蓋7章內(nèi)容，緒論、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械加工精度、典型零件的加工工藝分析、機(jī)械加工表面質(zhì)量及其控制、機(jī)器裝配工藝過程設(shè)計(jì)。針對(duì)課程內(nèi)容，項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)置為“機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)”。構(gòu)建不同零件的不同加工形式機(jī)床專業(yè)夾具設(shè)計(jì)題庫供教學(xué)使用，例如“鏜削液壓泵上體三臺(tái)階孔車床夾具設(shè)計(jì)”。

2. 項(xiàng)目組織形式及實(shí)施過程管控：采用以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，將主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生。成立學(xué)生項(xiàng)目小組并安排組長，項(xiàng)目實(shí)施全程學(xué)生自己負(fù)責(zé)、擔(dān)當(dāng)工程師角色。組長負(fù)責(zé)組會(huì)的組織、任務(wù)分工安排、總體進(jìn)度掌握，著重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的鍛煉以項(xiàng)目帶動(dòng)知識(shí)學(xué)習(xí)，從而提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。教師負(fù)責(zé)項(xiàng)目執(zhí)行過程中的答疑解惑和最終的項(xiàng)目評(píng)價(jià)。

3. 項(xiàng)目教學(xué)過程的評(píng)價(jià)措施：構(gòu)建了項(xiàng)目實(shí)施全程考核和最終答辯相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為優(yōu)、良、中、差、不及格五個(gè)等級(jí)。考察內(nèi)容包含項(xiàng)目的完成進(jìn)度、項(xiàng)目的預(yù)期成果完成情況、項(xiàng)目總體方案的合理性、項(xiàng)目設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性、項(xiàng)目設(shè)計(jì)或論述的整體創(chuàng)新性、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和溝通能力等。

4. 基于項(xiàng)目教學(xué)法的課程評(píng)價(jià)體系：構(gòu)建基于過程的、綜合考核學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的層次化分級(jí)教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，形成以產(chǎn)出為導(dǎo)向、量化可控、多路反饋的能力達(dá)成度精準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系。課程的考核的環(huán)節(jié)包括課后作業(yè)（占比10%）、項(xiàng)目課（占比20%）、實(shí)驗(yàn)（占比10%）、期末考試（占比60%），各環(huán)節(jié)成績均以百分制記錄。

二、實(shí)施過程與實(shí)施結(jié)果

（一）項(xiàng)目執(zhí)行流程

采用項(xiàng)目教學(xué)法培養(yǎng)的學(xué)生更加符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)制造業(yè)高級(jí)人才知識(shí)、能力、素質(zhì)的綜合需求，可有效提升學(xué)生的就業(yè)率，更好地體現(xiàn)教育服務(wù)于社會(huì)的宗旨[6]。項(xiàng)目教學(xué)過程中能夠培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，在做中學(xué)，學(xué)以致用[7]。已在機(jī)械與汽車工程學(xué)院機(jī)械12級(jí)-17級(jí)、卓越計(jì)劃試點(diǎn)13級(jí)-17級(jí)的教學(xué)過程中實(shí)施，具體的實(shí)施方法和步驟如下：

1. 成立由4～5名同學(xué)組成的項(xiàng)目小組，一般按學(xué)生的學(xué)號(hào)尾號(hào)為順序順延組隊(duì)，并由小組同學(xué)選舉一名同學(xué)為組長。學(xué)生具體人數(shù)由教師根據(jù)項(xiàng)目的工作量安排。

2. 由教師從項(xiàng)目題庫中選擇課題并安排給各個(gè)小組，各組學(xué)生根據(jù)目標(biāo)零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、形位公差等特性制訂項(xiàng)目計(jì)劃和時(shí)間節(jié)點(diǎn)，制訂項(xiàng)目計(jì)劃書并進(jìn)行分工安排。

3. 學(xué)生依據(jù)制訂的計(jì)劃和各自任務(wù)分解開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)并定期進(jìn)行小組討論，匯總項(xiàng)目進(jìn)度并分析目前存在的問題，小組協(xié)商制定下一階段任務(wù)工作。教師利用少量理論課時(shí)間進(jìn)行答疑解惑。

4. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成后，依據(jù)考核要求撰寫項(xiàng)目報(bào)告、匯報(bào)PPT，完善夾具的三維圖、二維工程圖并制作動(dòng)畫。由至少2名教師組成答辯專家組，聽取學(xué)生的匯報(bào)、指出不足和修改建議、給出項(xiàng)目教學(xué)部分成績。

（二）項(xiàng)目技術(shù)方案

經(jīng)歷6年的實(shí)踐，針對(duì)機(jī)械制造工藝學(xué)課程特點(diǎn)，題庫已經(jīng)涵蓋車、銑、鉆等基礎(chǔ)加工工藝，每種加工形式包括3～4種典型零件。豐富的題庫為“項(xiàng)目教學(xué)法”的進(jìn)一步實(shí)施提供了扎實(shí)基礎(chǔ)。課程項(xiàng)目包括工藝制訂、定位方案分析、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和定位誤差分析。主要內(nèi)容如下。

1. ××零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂（小組協(xié)作）

確定毛坯種類、選擇定位基準(zhǔn)和表面加工方法、確定加工順序及工序集中程度、確定工藝裝備、計(jì)算確定加工余量和工序尺寸及公差、計(jì)算確定切削用量及工時(shí)定額。

要求：必須保證指定××零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率要求，方案合理可行。

提交：確定最優(yōu)方案后，填寫工藝過程卡和工序卡各一份。

2. 加工××零件的×工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計(jì)（一生一題，無重復(fù)）

確定該工序夾具的定位、對(duì)刀導(dǎo)引和夾緊方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖并進(jìn)行定位誤差、夾緊力、力源裝置等的計(jì)算，詳細(xì)確定各主要結(jié)構(gòu)尺寸。繪制夾具結(jié)構(gòu)的正式裝配圖（工件處于夾緊狀態(tài)、標(biāo)注有關(guān)尺寸及公差配合、填寫零件明細(xì)表和技術(shù)條件）。

要求：采用合適的定位元件組合、滿足六點(diǎn)定位原則、夾緊力滿足加工要求、采用液壓缸、氣缸等自動(dòng)夾緊裝置，設(shè)計(jì)圖紙須符合國家標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械制圖規(guī)范。

提交：繪制完整的夾具裝配圖一張（2D、比例1∶1、圖幅A0/A1）。

3. 專用夾具的虛擬裝配（一生一題，無重復(fù)）

根據(jù)夾具結(jié)構(gòu)的正式圖，繪制零件3D圖、完成夾具3D模型的虛擬裝配并實(shí)現(xiàn)裝配過程的動(dòng)態(tài)展示。

提交：繪制夾具3D模型一份。

4. 撰寫設(shè)計(jì)說明書和制作PPT

設(shè)計(jì)說明書是對(duì)以上內(nèi)容的分析、計(jì)算和設(shè)計(jì)的全面總結(jié)，內(nèi)容應(yīng)語句通順、圖表清晰，符合國家及專業(yè)部門制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，符合漢語語法規(guī)范;相關(guān)計(jì)算要有公式和過程，查表獲得的數(shù)據(jù)要有出處。PPT用于最后的答辯。

（三）實(shí)施結(jié)果

統(tǒng)計(jì)了長達(dá)6年的“項(xiàng)目教學(xué)法”實(shí)施過程中學(xué)生成績情況，以得分率為參數(shù)對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握程度進(jìn)行分析，得分率為學(xué)生取得成績與滿分成績的比值。以500余名學(xué)生為樣本的成績統(tǒng)計(jì)見表1，表中數(shù)據(jù)為歷年學(xué)生得分率的平均值。根據(jù)表中分析可得出以下結(jié)論。

表1 項(xiàng)目成績與期末考試成績得分率占比

1. 期末考試成績得分率在57%～74%之間浮動(dòng)，這說明了當(dāng)以期末考試作為主要考核手段時(shí)，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握僅處于及格水平，也證明了期末考試驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)效果不佳。

2. 項(xiàng)目成績得分率在78%～88%范圍浮動(dòng)，普遍達(dá)到了良好水平，這說明采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行教學(xué)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握能力顯著提升;尤其是14級(jí)學(xué)生的成績樣本顯示，項(xiàng)目成績得分率比期末考試成績得分率高出27個(gè)百分點(diǎn)。

3. 歷年項(xiàng)目成績得分率均值浮動(dòng)較小，除了14級(jí)88%的樣本之外，其余5年的均值都在3%以內(nèi)浮動(dòng)。一方面，這說明項(xiàng)目教學(xué)法采用的題庫、實(shí)施流程、評(píng)價(jià)方法更為合理;另一方面，說明了采用項(xiàng)目教學(xué)法對(duì)學(xué)生培養(yǎng)效果較好。而期末考試成績得分率均值浮動(dòng)較大、6年樣本之間分散性明顯，在17%范圍浮動(dòng)。這也充分證明了采用期末考試作為考核標(biāo)準(zhǔn)的劣勢(shì)，教師所設(shè)置試題知識(shí)點(diǎn)很難全面覆蓋龐大的知識(shí)體系，因而期末考試成績無法全面表征學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度且偏差較大。

三、結(jié)論

（一）構(gòu)建了具有機(jī)械制造工藝學(xué)課程特色的項(xiàng)目

教學(xué)實(shí)施方法

機(jī)械制造工藝學(xué)課程是以多門專業(yè)課為基礎(chǔ)，教授解決“零件制造工藝、夾具設(shè)計(jì)及加工質(zhì)量”實(shí)踐問題的綜合性課程，通過“項(xiàng)目教學(xué)法”的實(shí)施，能夠串聯(lián)理論與應(yīng)用并起到事半功倍的效果。相比機(jī)械專業(yè)類的其他課程，課程特色決定采用“項(xiàng)目教學(xué)法”更有利于新時(shí)代的人才培養(yǎng)。不但如此，在實(shí)施過程中還能夠提升學(xué)生在教學(xué)過程中的主人翁意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)。

（二）構(gòu)建了過程和綜合能力評(píng)價(jià)的多元化考核評(píng)

價(jià)體系

不僅課程項(xiàng)目具有獨(dú)立的研究設(shè)計(jì)內(nèi)容、考核節(jié)點(diǎn)、考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)報(bào)告和演示匯報(bào)等。而且將學(xué)生平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績、隨堂測(cè)驗(yàn)、討論課、項(xiàng)目成績和期末考試成績等多個(gè)環(huán)節(jié)納入課程的考核指標(biāo)體系中，綜合考核學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)，對(duì)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)實(shí)行全過程管理。使學(xué)生能夠全程主動(dòng)參與到教學(xué)活動(dòng)中，并且能夠全面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、掌握知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的能力、動(dòng)手和實(shí)踐能力，有力地促進(jìn)了學(xué)風(fēng)和考風(fēng)建設(shè)。

（三）構(gòu)建了五層次、分階段、循序漸進(jìn)的大實(shí)踐教學(xué)體系

基于項(xiàng)目教學(xué)法，將理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、項(xiàng)目實(shí)施、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)逐層遞進(jìn)，形成全方位、立體化的五層次、分階段、循序漸進(jìn)的課內(nèi)課外融合互補(bǔ)的大實(shí)踐教學(xué)體系。搭建技能大賽和科技競賽平臺(tái)，構(gòu)建大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)新模式，使技能大賽和科技競賽成為高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有效途徑。

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