时间：2023-03-16 15:47:21
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高职《机械制图》课程要改革，要适应“工作本位学习”形式的要求，首先要对“工作本位学习”的特点进行充分的了解，从上述可知，“工作本位学习”的实施过程是在工作现场完成的，是把完成任务的过程与学习的过程完全结合在一起，工作即课程，课程即工作。那么，对实际工作过程进行调查分析是十分必要的。高职机械专业的培养目标是为机械制造企业生产一线培养技能型人才，根据相关资料显示，机械制造企业生产一线人才构成比例为：机械零件加工人员为60％，机械装配人员为20％，机械维修人员为10％，现场工艺和管理人员为10％。我们选择比例最大的机械零件加工人员作为调查对象，对其工作过程进行调查，整理如下。
通过上表零件加工的工作过程可以知道，图纸和工作者之间有着十分密切的关系，在工作过程的36个步骤中，有24个步骤与图纸有直接的关系，其余步骤也有间接的关系。通过对上述过程的分析，我们可以得出以下结论：
（1）图纸的作用贯穿于整个零件加工工作过程之中；
（2）图纸产生在工作过程之前；
（3）图纸是下达工作任务的依据；
（4）图纸在工作过程中处于指导性地位；
（5）工作者的工作过程自始至终是理解图纸内涵、服从图纸指令、遵循图纸规定、执行图纸要求、实现图纸设计思想的过程。
上述调查和分析充分体现了工作过程、工作者、图样三者之间的关系，也给高职《机械制图》的改革指明了方向。
2“工作本位学习”的基本内涵
从20世纪末开始，工作本位学习(workbarninglearning)以一种新的学习形式在全世界范围得以迅速的发展与普及，它是一种以满足学习者的需要，把学习和工作结合起来，实现在工作现场创造新的学习机会的大学层次课程的学习计划。“工作本位学习”本质上是一项在工作现场进行的、以工作任务为单位组织，通过工作任务的完成来建构与职业相关的知识和技能。在这一过程中，强调“学”而非“教”，强调学习者的主动参与实践。因此是一种合作教育计划。
3高职《机械制图》课程改革的思考
3.1正确进行课程目标定位
高等职业教育人才培养目标的定位是以培养生产、建设、服务、管理第一线的高等职业技术应用型和技能操作型人才为根本任务，来适应经济建设的需求。对机械类而言，就是为机械制造企业培养机械制造、生产、加工一线的高等应用型和技能操作型人才。作为机械类专业的主要基础课程的《机械制图》，同样必须服从和服务于培养生产一线所需要的机械生产、加工岗位人才的目标。根据前文的机械零件加工过程调查可知，其工作过程的主要任务是“识读”图样，通过“识读”，正确理解图样内涵，忠实执行图样要求，准确实现图样设计目标，而不是设计绘制图样。因此，高职《机械制图》课程的主要任务是，为机械生产、加工一线职业岗位人员培养识图能力，而不是图样绘制能力。所以课程名称建议改成《机械图学》，一方面名称涵盖更加广泛，另一方面体现课程目标任务的更改，弱化了图形绘制这一特定的概念。
3.2努力实现教学中心转移
按照高职教育教学规律的要求，要实现三个中心的转移，即以教材为中心向以职业岗位需求为中心转移；以教师为中心向以学生为中心转移；以课堂为中心向以工作过程和工作现场为中心转移。只有理清了高等职业教育的这些新思路和新观念，才能都搞好《机械制图》教学改革。高职图学课程必须紧紧围绕“识图”这一目标，着力构建以“基本体识读――组合体识读――零件图识读――装配图识读”为核心内容的机械图识读体系，立足学生图样识读能力的培养，其他相关内容只能服务于“图样识读”这一主题，凡是与图样识读能力相关的内容，例如零件图知识、国标知识等都要强化，而与制图能力相关的内容都应该弱化，对理论性过强、过于抽象的内容应该删除。
3.3培养综合应用分析能力
(1)总体识读分析能力：对机械图样进行总体识读，对加工件的名称、材料、大小、重量、图物比例等进行全面了解分析，对工作任务形成总体印象；
(2)图学知识分析能力：每个图的名称、图与图之间的关系、使用了什么表达方法、特殊画法、简化画法等心中有数；
(3)形体识读分析能力：运用形体分析方法对零件的形状、结构进行正确的分析认定；
(4)尺寸识读分析能力：对照图样能准确识别尺寸基准，从功能上对全部尺寸进行分类，能分辨哪些是本工序加工尺寸、哪些是非加工尺寸；
(5)公差识读分析能力：能对图样上的尺寸公差、形状公差、位置公差进行准确的识读和理解；
(6)技术条件分析能力：，按照图样标注的要求，确定加工件的表面加工要求和其他技术、工艺要求；
(7)加工工艺分析能力：按照图样表达的工件特征，确定本岗位加工的任务范围，编制合理的加工程序；
(8)设备工具分析能力：按照图样表达的工件特征，和加工位置及加工尺寸等要求，正确分析选择加工设备和相关的工具；
(9)定位装夹分析能力：按照图样表达的工件特征，选定合理的定位形式和装夹方法；
(10)技术测量分析能力：按照图样标注的尺寸及公差的特点，正确分析和选择量具及测量方法。
从上述能力结构可以得知，这种图样识读体系中，一方面注重从图学知识角度的读图能力的应用和延伸，另一方面，更加注重工作现场读图的特点，强调图学知识和其他学科知识的互相渗透、互相融合、互相补充，注重多学科综合应用能力的形成和培养，养成多角度读图和多工种身份读图，使图样识读的过程由浅入深、由表及里、由被动到主动。
3.4适应工作现场应用需要
高职教学内容的选取，应该服从和服务于职业岗位的需要。从前述工作过程调查可知，工作者从接受工作任务以后，识读图样几乎伴随整个工作过程，而画图的机会非常少，使用尺、规、图板作图的情况，在工作现场几乎不可能发生，因此，在《机械图学》的教学中，应该减少和弱化传统的尺规作图内容。但是这并不意味不需要画图教学的内容，在工作现场工作者之间的交流是十分频繁的，根据工作现场的实际需要，培养和强化工作者的徒手画图能力是十分必要的，特别是徒手画立体图和零件草图，这方面教学内容的安排和作业训练应该引起教师的重视。
3.5提供职业应用发展平台
高职教育是人生职业生涯中的一个阶段，它既要前面的教育提供基础，又要为后续学习和发展提供平台，因此，《机械图学》课程同样要承担这样的任务，为此，在确保高职阶段以图样识读为主要内容的前提下，在教学安排上可以作两方面考虑：
其一，引入选学机制，设置画法几何、绘图方法和技巧、展开图、焊接图等选学模块为有制图职业志向的学生和多岗位发展的学生提供空间。
其二，计算机的发展与普及是科技现代化的时代特征，增加计算机绘图内容，让学生了解计算机绘图的基本方法，为学生未来发展构筑平台。
摘要：“工作本位学习”是适合高职教育特点的学习形式，通过对工作过程的调查分析，确定高职机械制图改革的主要任务和改革的基本思路。正确进行课程目标定位，努力实现教学中心转移，培养综合应用分析能力，适应工作现场应用需要，提供职业应用发展平台。
关键词：工作；学习；高职；机械制图；改革
参考文献
［1］何铭新，钱可强.机械制图［M］.北京：高等教育出版社，1999.
［2］吕守祥.机械制图［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2002.
学完机械制造基础课程后，学生应学会综合应用机械制图、金属材料学、金属切削原理等专业基础知识，因此该课程的涉及面广，综合性强。同时，课程内容来源于实践，经归纳、分析，进行系统理论化后又应用于实践、指导实践，故其实践性也强。
二、对机械制造基础课程教学内容改革
笔者认为，应紧扣大纲，合理调整机械制造基础课程内容。为了突出机床教学的系统性，笔者把金属切削机床及其运动、各种典型机床简介、机床夹具设计基础、典型机床夹具及其设计方法这几章放在一起讲授，这样学生对与机床有关的知识才会有全面系统的了解。
三、对机械制造基础课程教学方法的改革
教师要把握教学目标，理论密切联系实际。在该课程开讲前，学生进行车、铣、磨、刨、钻等机加工实习，加深对刀具、夹具、机床、定位与夹紧、金属切削、表面质量、加工工艺、工序、工步等概念的感性认识。学生学习理论后又要重新回到实践中去，用系统的理论来分析并解决一些简单的实际问题。经过反复的实践与理论学习，学生必将加深概念，并学会应用理论指导实践。
四、教师应不拘一格，灵活使用多种教法
1.举例引入法
讲授新课前，教师先讲有关实例以导入新课内容，把生活中与机械相关的内容与教学相相合，让学生充分体会到学以致用，调动他们的学习兴趣。如可以实板上钻孔为例，导入工步的概念。
2.提出问题法
教师因势利导地提出与新课知识相关联的问题，以激发学生的学习兴趣。如向学生提问：“普通车床的用途是什么？”学生马上就会联想到车工实习，从而进一步想到车床实习的具体内容。
3.小组讨论法
教师将学生分为几个小组，让学生围绕新课重点问题展开讨论，以培养学生的组织能力、协作精神和团队意识。
4.课堂演示法
在讲课过程中，教师可适时地展示与教学内容相关的实物、模型。这样不仅能加深学生的感性认识，激发学生的学习兴趣，而且有助于他们对所学知识的理解和掌握。
5.对比教学法
通过把同类相近知识对比教学，以使学生牢固掌握新知识。如教师讲述麻花钻切削部分结构时，拿车刀切削部分作比较，使学生认清六个刀具角度的基本定义。6.多媒体教学法教师应该从降低课堂教学的难度出发，多花时间做好多媒体课件，将相关的视频、动画等穿插教学中。如将各种机床的外形、车刀的结构等通过计算机投影技术展示给学生，使学生能够通过动态的画面，轻松地理解教师的教学意图。这样把复杂的内容简单化、抽象的概念形象化、静态的问题动态化，有助于学生理解教学内容。
五、小结
2-ø9.1圆孔，法向角度为38.57°，2-ø12.1圆孔，法向角度为51.83°，为保证零件质量，均需采用斜楔冲孔。另外因为型面的坡度较大，若采用正装斜楔，斜楔滑块设计在下模，设计和运动都比较简单，但制件的送入和取出都比较困难，模具的尺寸还要额外加大。为不影响送料和取料，保证了模具结构的紧凑，节约模具的材料，选择吊装斜楔的结构，滑块位于上模。但16.1×10.1的长圆孔，法向角度为58.26°，若采用标准斜楔，则驱动装置设计困难，并且为保证冲孔凸模的通过，压料板削弱较多，压料板强度不好，须采用非标设计的反向运动拉楔结构。
2模具结构
在满足客户要求的情况下，模具结构必须达到工序卡、DL图的要求，保证冲压件的质量，对于本工序，主要是孔的尺寸和形位要求和零件的轮廓要求。模具设计尽量简明、精巧。该模具主要由上下底板、压料板、标准斜楔装置和非标斜楔组成。上、下底板作为模具的本体，材料采用HT300。这种材料的耐磨性好，减震性好，铸造工艺简单，成本较低廉，有一定的抗压强度，采用实型铸造，减轻重量，减少加工面。压料板上由于该工序冲孔较多，形状相对狭小、细长，为保证模具的强度和导向的平稳、可靠，压料板设计成框架结构，如图2所示。另外，还由于紧缩了模具的结构，采用吊楔冲孔，压料板还需穿过冲孔凸模，背面还需设计出合理的避让来。
3标准斜楔的选用
为了缩短生产周期，节约生产准备的时间，尽量使用标准斜楔。在不影响冲孔质量的前提下，2-ø9.1圆孔圆整后选择角度为40°的UCMSC80-40-WC-K型标准斜楔；2-ø12.1圆孔圆整后选择角度为50°的UCMSC80-50-WC-K型标准斜楔。标准吊装式斜楔的主要零件组成结构工作原理是滑块在驱动块的作用下，滑块在滑块座上运动，从而把压床的上下运动转化为滑块按设计角度的倾斜运动。
4非标反向斜楔的设计
采用悬吊式斜楔结构，将滑块座设计到上底板中去。由驱动块、滑块、返楔拉板、侧导板等导向装置组成。驱动块在下模上固定不动，要求有良好的耐磨性，材料选择为HT300，在冲孔过程中，滑块既受较大的冲裁力，又因为其悬伸较长，又受到较大的弯曲力矩，为保证冲压可靠性，滑块选用QT600。滑块随上底板做上下运动，在与驱动块接触后，在上模座内做前后运动，这样冲孔凸模产生斜向下运动的合成，斜楔结构随着压机的运动，完成冲孔冲压生产的循环。
5斜楔的运动干涉检查
该结构设计的重点是保证斜楔的运动精度以及滑块在运动过程中，避免冲孔凸模与压料板的干涉，保证运动的平稳性和回程的可靠性。将该结构完整运动分析如下：在滑块随上底板向下运动，刚接触到驱动块时，冲孔凸模垂直向下，与压料圈无干涉；在驱动座的驱动下，滑块沿斜向下60度方向直线运动；滑块随上底板运动到最低位置，冲孔运动结束，在回程弹簧作用下，冲孔凸模退出冲孔凹模。
6结语
由于该课程设计的内容非常多，而非机械类专业学生的机械基础较为薄弱，在讲授本课的同时有可能补充一些相关的知识点，以便帮助学生的理解，这便使原本紧张的课时安排变得更加紧张。在这种情况下，授课内容需要适当，分清主次，注重一些实用内容的讲解，而对一些比较虚的公式以及一些概念可以进行简单讲解，对于重点难点内容如力学部分可以多安排一些课时，而对于相对容易的内容，如材料与焊接部分，可以采用课堂讲解并引导学生自学的方式进行授课，从而进行合理授课。
2授课方法的改革与创新
2.1传统教学与多媒体教学结合提高效果
传统的教学方法以黑板板书为主，教师可以通过手语、眼神等肢体语言吸引学生注意力，并向学生传达知识[4]。这种授课方法较为人性化，教师可以在黑板按步骤有条理地向学生演示，条理清晰，步骤分明，易于学生在接受知识的同时积极思考，从而发挥学生的主观能动性。多媒体教学手段灵活，不仅可以以书面文字的形式表达，还可以用图片以及视频的形式向学生展示，加以教师的讲解可以达到以视觉和听觉双重途径传送知识的效果。但是传统的教学和多媒体教学也都有各自的缺点，传统教学方法单调呆板，效率低，有时候会显得枯燥乏味，学生往往容易被老师牵着鼻子走，掌控不好课堂气氛，容易形成“填鸭式”满堂灌的教育模式，而降低了学生的学习兴趣。多媒体教学则容易造成信息量大，学生承受不了，理论公式演示步骤快，学生不能完全理解，教师的肢体语言不够丰富，学生和老师之间的交流少，不够人性化。化工机械基础这门课本身既有大量的公式推导等理论内容，又有机械传动和容器设备的实际工程内容，因而可以将传统教学和多媒体教学结合，发挥这两种教学方法各自的特长。如在讲授到构件受力分析以及及变形形式时，可以通过多媒体展示图形的形状以及受力情况，在讲授容器设备和机械传动时，可以运用实物图片向学生展示，将传统讲课的二维图形变为动态的三维图形，全方位地展示设备和零部件的结构；运用视频播放让学生理解设备的运作以及工作原理。对于重要的公式推导则可以通过黑板板书，放慢教学步骤，让学生有充分的思考和记笔记的时间。
2.2以实例或项目为题加强学生理解
根据化工机械基础的授课目的和主要任务，在授课过程中可以通过工程中一些实例的讲解，来提高学生的兴趣，并将知识融会贯通，提高学生综合利用知识解决问题的能力。此外，对于做过有关该课程项目的教师，可以安排出一定的时间，结合具体项目讲解课程中有关知识点，从项目的任务、设计思路、所解决的相关问题、设计过程中所要注意的问题以及项目的实施情况等，根据自己的实际经验有计划分步逐渐地介绍，从而提高学生的兴趣和加强学生对知识的掌握和运用。
3考察方法的改革与创新
3.1平时考察与考试相辅相成
由于化工机械基础的内容较多，前后内容相互独立而又紧密联系，一旦学生对前边力学知识的掌握不够，必然会影响到后边容器设计计算，而材料和焊接不熟悉，则会导致学生在材料选择和容器设计方面出现困难，因此，为打好基础必须加大对学生的平时考察，让学生踏踏实实地掌握知识，避免吃不透掌握不准的现象发生。平时考察的方法可以由课堂上或课堂下的练习题以及知识点的分组讨论等与平时有关该的课程任务组成，同时将该部分的考察作为期末总成绩的30%计入，让学生在有压力的情况下，发挥主观能动性进行学习。
3.2考试多样化侧重有所不同
对于化工机械基础这样一门知识点非常多的课程，很难用一张卷子将大部分知识点考察到，因而需要对考试形式加以改变。可以将考试分为期中期末考试两次，期中考试着重对前边所学知识的考察，而期末考试着重考察课程的后半部分知识点，做到期中、期末考试侧重点各有不同，从而考察整个课程的知识点，促进学生学习和掌握；同时根据考察内容的不同，可以将考试形式分为开、闭卷相结合的方式，使考试多样化，避免了学生考前突击死记硬背，考后立即遗忘的现象出现，而且还可以增加试卷命题的自由度，大胆地出现过去考试试卷中不敢出现的需要应用复杂公式，计算所需的重要知识点也可以出现在考卷中，扩展考查范围；将过去对有限的知识点考查，转化到知识和能力并重的全面素质考查上来，而且考试结果也将变得更加真实可信，最后达到对学生课程掌握考查的目的。
4结语
在转炉和连铸工艺中，钢水会在钢包内停留，随着炉外精炼的技术普及，钢水停留在钢包的时间逐渐变长，从而导致钢水在钢包内会发生一系列的温度波动和热损失。影响钢水的因素有两个方面，一方面是由于钢包本身材料决定，钢包本身在钢水转运过程中会与外界环境进行热交换，同时由于材料本身的比热容决定，会产生一定的温度内蓄现象，另一方面，钢水表面会与外界环境产生热交换，造成一定的热损失。为了缓解这两个问题为炼钢生产带来的能量损失，一般采用钢包加盖的方式解决钢水表面的热损失，采用利用新型材料来提升钢包本身的保温能力。钢包加盖后，钢水表面的散热则会被包盖吸收，并且最终使得包盖与钢水表面形成空间上的热平衡，从而起到一定的保温作用。如何缩短钢包加盖后空间内热平衡达成时间，是目前许多炼钢企业对钢包加盖设计中考虑的问题。时间缩短的越明显，炼钢生产效率就越高。而影响热平衡达成时间的主要因素为钢包加盖的工艺流程。由此可见，钢包加盖的机械设计与应用对于炼钢生产有着重要的意义，深入研究钢包加盖工艺，对于提高炼钢质量、产率是有必要的。
2钢包加盖的机械设计
钢包加盖的机械设计主要包括有钢包盖的设计和钢包回转台设计、加盖工艺设计三个方面。
2．1钢包盖设计
钢包盖的设计主要包含对钢结构和耐火材料的敷设设计。钢包盖设计吊耳很重要，方便吊车取盖，在盖的周围需要有翻转包盖的穿孔，钢包盖结构设计过程中需要考虑到包盖的机械膨胀性能和热膨胀性能。为了进一步提高钢包盖的保温性能，柳钢钢包内侧均有耐火材料的敷设设计，一般采用耐高温的耐火纤维进行包盖的内部敷设，加强钢盖的接受热辐射的能力。
2．2钢包回转台设计
钢包回转台设计是钢包加盖机械设计中的重点部分，主要是针对钢包加盖过程中的升降、回转等功能进行设计。为了达成这些功能，一般会利用一些电动设备来进行构建。常用的辅助设备包括电动机、离合器、液压系统、气动系统等。钢包回转台是实现钢包自动加工的平台，它能够完成钢包周转过程中的加盖、揭盖操作，能够保证这些操作过程中钢包以及包盖处于安全位置。钢包加盖装置包括有加揭盖机（柳钢钢包揭盖机），型号有插齿式、移动插齿式、液压升降／伸缩式、回转式、悬挂移动式等。根据炼钢厂的炼钢工艺布置采取不同的设备组合。还有一系列的辅助设备，如包盖存放台、吊具、工装、铰链座等。
2．3钢包加盖工艺设计
钢包加盖的一般性工艺设计为以下几个步骤：
1）准备工作。确保钢包与炉次之间的准备服务后，将钢包放回钢包车，钢盖一直盖在钢包上，这样可以省略下一炉的钢包预热工作，保证钢包的温度。但如果下一炉的时间相距几个小时，则需要考虑钢包的预热准备。钢包进入炼钢炉前，需要将钢包内的铸余渣，并且需要清洗水口滑板和完成填砂过程。炼钢炉出钢时，钢包经过出钢线，利用自动揭盖装置完成揭盖，包盖则放置在存放台，钢包进入炼钢炉下盛接钢水。
2）出钢后加盖。出钢完成后，钢包加盖机自动完成对钢包的加盖操作，这个过程中无需人为操作。
3）精炼揭盖、加盖。钢包经过运转进入LF精炼炉位，此时包盖被自动揭去，钢水在精炼炉中完成精炼过程，待这一过程结束后，钢包回转台将包盖带回，进行自动加盖操作。加盖后，钢包连盖一起被吊上连铸台。在这一过程中，首先要确保钢水的精炼达到标准，钢水的各项指标达到指标，钢水的温度达到要求，其次采取对钢包进行钙处理或者微合金处理，进一步提高钢水的洁净程度。
3应用效果
在炼钢生产全程中实现钢包自动加盖有效地减少了钢包周转过程的热损失，同时保证了钢包中钢水的温度趋于稳定，有助于炼钢生产提高质量并且降低生产成本，钢包全程加盖后的应用效果主要体现在以下几个方面：
1）钢包全程加盖能够起到对钢水的保温作用；并且能够降低钢水出炉温度。柳钢转炉加盖出炉钢温度较之不加盖降低了15℃左右，柳钢转炉加盖后，出钢过程中的温度损失降低4℃，钢包运输过程中温度损失减少15℃左右，全程温度损失减少19℃左右。钢包加盖后起到的保温作用还有效的减少了包内钢水的冷却作用，免除了连铸过程中对钢包的预热过程，可实现低过热度浇注，有效提高合金收得率，降低钢包废钢率和保温剂的使用率，节约了经济成本。
2）钢包全程加盖有助于延长钢包的使用寿命。连铸浇注完毕后，包盖悬挂在铰链上，钢包可实现带盖倒渣和回浇余。减少了对钢包的清理需求，同时翻铸余更加干净，降低了残渣量。钢包自动加盖降低了对包内耐火材料的机械损伤，因此提高了钢包的使用寿命。柳钢实现钢包全程加盖后，转炉出钢口寿命提高了5炉以上，钢包寿命延长至95炉。
3）钢包全程技改有助于减少LF炉的升温时间，减少RH、CAS的OB频率及时间，同时降低了废钢的产生率，有效提高了炼钢效率和质量。除此之外，采用钢包全程自动加盖可以节省钢包服务区的空间，减少人力劳动，降低人力成本。
4）钢包全程加盖有助于炼钢厂的节能减排，一定程度降低生产成本，增加收益。钢包全程加盖后，转炉出钢温度升高，降低吹氧升温的吹氧量，降低了氧气能源的使用。若采用焦炉煤气升温模式，则可降低炼钢厂眼气排放，起到节能减排的效益，有助于炼钢厂的可持续发展。除此之外，柳钢实现钢包全程加盖后，降低吨钢成本10元左右。同时由于炼钢质量的提升，进一步提高了吨钢实际收益，能够有效提高炼钢厂的经济利益，实现企业的经营目标。
4结语
1教学理念的与时俱进
把握工程教育要面向工程实际的基本原则。对于机械制造装备设计过程，不仅仅关注结构与功能原理的实现，也要从经济性、安全性、环境保护与节能减排等方面将其视为一个系统的工程技术项目来加以考虑，全方位引导学生培养运用所学知识解决实际工程问题的能力，正确认识工程对于客观世界和社会的影响。教师对于学生的要求更多地集中在培养学生的学习主动性、对问题的深入探究和钻研精神以及追求创新的态度和意识。这就对教师本身在知识结构、教育教学技能、教学与管理艺术等方面提出了更高的要求，要不断更新自身教育理念，与时俱进。
2教学内容的改革与优化
课程教学内容要面向机械设计制造及自动化专业工程教育认证目标，以培养行业认可的复合型工程人才为导向，突出学校与学科专业特色，紧随生产与社会的发展，与相关产业与领域的需求相结合。以此为原则，保留原有教学内容中的经典核心部分，删减或剔除与专业认证目标不相符合的内容。针对湖南科技大学机械设计制造及自动化专业面向矿山机械、工程机械及数控机床产品设计制造的专业培养特色，教学内容中适当增加矿山机械装备与工程机械装备的设计方法与过程，对于金属切削机床的设计着重讲解数控机床的主传动系设计、进给传动系设计与典型部件设计，减少普通机床设计相关内容。机床控制系统设计重点介绍数字控制技术原理与设计过程，其它控制方式酌情删减或剔除。同时教师在授课过程中应结合自身研究方向，增补介绍反映本专业前沿发展现状和趋势的有关新材料、新工艺、新技术和新装备的内容，使教学内容做到融经典、基础、实用、前沿于一体。适当淡化教学内容中的深奥理论知识，增强应用与实践，增加实验与实践教育环节时长，以激发学生的学习兴趣。可以更多地与企业生产实际相结合，与企业沟通联系，创造机会让学生深入企业生产一线，直观接触与动手实践，深入理解机械制造装备的设计原理与方法。强调对重点和难点的把握，精心组织，讲深讲透，如金属切削机床的工作原理、几何表面成形原理和机床主传动系设计过程、夹具定位方案的设计与分析等。对于物流系统设计和机械加工生产线的总体设计，则可以采取学术讲座的形式加以介绍。
3教学方法的突破与创新
面向工程教育专业认证需求，教师要实现教学方法与手段的不断突破与创新，以提高教学质量。教学方法要针对工程实际，可以更多地采用案例分析、综合设计、小组学习、项目训练等方式，培养学生主动学习和团队合作能力，提高工程意识和设计技能。教师也要深入研究当前国内外工程教育的发展形势，将国际上最新的科学思想和科学成果传递给学生。在教学过程中教师要有效利用多媒体教学资源，使知识直观化、形象化，激发学生学习兴趣，调动主观学习积极性。如为使学生对于装备制造业有清晰的认知，激发学生对于机械制造装备设计课程学习的热情，在绪论中详细介绍制造业与装备制造业的内涵，多方搜集资料，以详实的图片、文字、视频和数据资料深入透析装备制造业的地位与作用、我国装备制造业迄今所取得的成就以及面临的机遇与挑战，鼓励学生为我国装备制造业的发展与进步贡献自己的力量。为训练学生的独立分析与思考能力，教师也在课堂上提出问题或布置课后作业，启发学生去思考并分组讨论，教师再进行归纳总结和点评，让学生能够主动参与学习。在机械制造装备设计课程教学中可根据教学难点与重点，有针对性地开展专题讨论与专题作业。讨论与作业的形式也需多样化，以便于活跃学生思维，增强创新意识。
4考核评价机制的多元化
为检验课程教学效果，考核评价必不可少。在常用的平时考勤、课堂作业与期末考试成绩的考核评价机制基础上进行多元化拓展，以助于提高学生的学习积极性，培养创新态度和意识。针对机械制造装备设计课程教学特点，采取“日常课堂教学考核+创新实践考核+期末闭卷考试”模式。日常课堂教学考核从考勤、课堂讨论、课堂作业等方面进行综合评定，重点考查学生的学习态度、学习纪律性与主观能动性等;创新实践考核结合实验教学进行，考察学生的创新思维和创新能力、实践动手能力等;期末闭卷考试适当增加主观题和应用型试题比重。通过考核评价机制的多元化拓展，全面准确地反映学生学习效果。
二结语
本课程教学团队中承担主讲教学工作的有5人，承担辅助教学工作的有2人，所有教师均参与本课程的教材建设、教学改革、实验教学、网络资源建设等工作。多年来，教学团队努力加强梯队建设，支持、鼓励青年教师攻读博士学位(有2人博士在读)，并且针对青年教师在教学工作中存在的问题，积极开展教学研讨，交流教学经验，帮助他们尽快提高教学、科研水平。目前，团队所有成员坚持在教学、实验、科研和教学改革四个层面全方位开展工作，始终把本科生教育放在首位，并同研究生培养、科研课题紧密结合，已形成一支结构合理、综合素质高、教学效果好、积极致力于教学改革的课程教学团队。
2教学方法与手段
在长期的《表面改性技术》教学过程中，我们一直致力于教学方法的改革，以求达到最佳的教学效果。当今的本科教学强调素质教育，其教学结构是学教并重，即"主导－主体"教学模式。这种教学模式的核心在于既要发挥教师的指导作用，又要充分体现学生的主体作用。据此，我们对《表面改性技术》课程教学方法及手段进行了多方面的改革:
2．1采取“研究性教学和研究性学习”的教学方法
从研究问题入手，将“原理－设备－工艺－工程”的知识构建过程展现出来，同时提出新的问题，组织学生展开思考和研讨，引导学生把所学知识与煤矿设备工程实际紧密结合，变单向传输式教学为双向互动式教学，变以强调理论内容为主的灌输式讲授为探究理论研究过程为主的引导式讲授，实现真正意义上的“双主”教学。
2．2积极组织学生开展研讨活动
例如在学习有关热喷涂的内容时，以井下带式输送机底托架热喷涂铝加封孔剂处理可大幅提高使用寿命为例，让学生进行讨论，帮助、引导学生从材料的选择、涂层的结构以及喷涂工艺流程、实施过程等各个方面进行考虑、分析，并提出解决的方法。这样，通过启发式教学，不仅可以巩固所学知识，而且可以帮助学生学会从多方位、多角度去思考问题，去了解煤矿机械的使用情况，有利于调动学生的学习积极性。
2．3理论结合实际
加强校外实践基地建设《表面改性技术》课程是一门理论性与实践性相结合的课程，学生在学习过程中往往对煤矿机械表面处理工艺的理解不深入。为此，我们通过学生参加实践，组织现场教学，把理论与生产实际相结合，极大地提高了教学效果。例如，我们在江苏中矿大正表面工程技术有限公司以及郑州煤矿机械集团股份有限公司建立了校外实践基地，从而使学生的实践活动常态化。江苏中矿大正表面工程技术有限公司是国内表面工程领域的龙头企业，主要从事钢结构长效防腐涂装、缆索涂装工程、电厂特种表面处理、机械零件表面修复等，是国内热喷涂领域首家通过ISO9001质量体系认证的企业。郑州煤矿机械集团股份有限公司是中国领先的煤炭综采综掘设备制造商，是国内最大的液压支架制造商。企业被科学技术部、国务院国资委和中华全国总工会授予“国家创新型企业”称号，同时被国家五部委共同认定为国家级的企业技术中心。
2．4利用多媒体技术、结合英文教材
开展双语教学采用现代化教学手段可以节省时间，而且生动、直观、动态地展示各种表面技术的原理、工艺流程等，化抽象知识为具体知识。我们在教学媒体现代化建设中坚持走立体化建设之路，形成以教材、电子教案、多媒体CAI课件及网络学习系统为一体的立体化教学体系，为课程的教学提供了内容丰富、高质量的教学媒体资源。除PPT外，还利用动画、视频等进行辅助教学。如我们依靠自身力量开发了等离子喷涂法原理、电弧喷涂原理、化学气相沉积、粉末火焰喷涂、离子束沉积、真空镀膜、金属蒸镀等25套动画模拟示意图，这些辅助教学手段生动、直观、动态地展示了各种技术的原理、工艺流程，化抽象知识为具体知识，极大地激发了学生的学习热情。2011年，教学团队建立了《表面改性技术》课程网站，并已将教学大纲、实验教学大纲、实验指导书、英文教材、教学课件、教学录像、视频、动画等资料上传至网站供学生参考，网站还开辟有“答疑园地”栏目，团队的全体教师通过这一栏目答疑、批改作业、安排和指导实验。经运行使用，学生普遍反映良好。另外，从2004年开始，我们致力于英文教材《IntroductionofSurfaceEngineering》的编写及双语课件的开发，并适时地开展了双语教学，形成了自己的特色。
2．5设置实验环节，提高能力培养
《表面改性技术》课程涉及的表面处理工艺种类多，主要有热渗镀技术、热喷涂技术、堆焊技术、化学转化膜技术、气相沉积技术、“三束改性”等。每一种表面技术都有其特点，而且相互独立。根据我院实验室的条件，我们开设了热喷涂、热喷涂涂层性能表征、等离子化学气相沉积DLC膜、等离子化学气相沉积DLC膜的表征、离子注入改性等实验，力求做到使学生对相关工艺与设备有深入了解，并能进行操作，为今后从事相关工作打下良好基础。总之，经过长期不断的教学改革和实践，《表面改性技术》课程教学安排更趋合理，内容不断深化，学生学习兴趣浓厚，能够将课堂上所学理论知识应用到科研与生产实际中，学生的动手能力及创新意识明显提高，教学效果显著。
3教材建设
本课程是重要的技术基础课，又是培养发展创新能力的一门举足轻重的课程，是材料科学与工程专业学生进行综合工程素质教育和现代技术教育的重要阵地。结合煤矿机械行业背景及材料专业特点，教学团队编著并出版了教材《材料表面工程技术》，编印了英文教材《IntroductionofSurfaceEngineering》以及实验教材《材料改性实验》，同时自编课程讲义和教案。目前，《材料表面工程技术》作为高等教育(矿业)“十二五”规划教材已编写完成，并将于近期出版。此外，我们对教材内容在以下方面进行了调整。(1)着重介绍每章要点，便于学生预习和复习。注意和后续课程教学内容的分工、衔接和配合。增加英文专业名词，为今后学习外文资料奠定基础。(2)部分章节设立课堂讨论环节，列举大量实例，增加与学生的互动，便于学生理解掌握知识点。例如:对掘进机、采煤机中的矿用截齿，在使用过程中承受高的压应力、剪切应力、冲击载荷以及温度变化，因而极易磨损。通常采用热喷涂、等离子熔覆、激光熔覆、堆焊耐磨焊条、等离子束表面冶金、钎焊－热处理一体化等表面改性技术提高其耐磨性。对煤矿综采工作面的液压支架而言，由于矿井特殊的环境，因而对支架立柱、千斤顶表面、油缸、活塞等产生强烈的腐蚀，最终导致支架失效。常采用的表面处理技术有:化学热处理，如渗铝、渗铬、渗硼、硼铝共渗等，电镀锌、铜、铬、镍，化学镀镍、磷化，堆焊以及热喷涂锌铝合金层等。对于煤矿罐道，一般采用普通碳钢制造，其传统的表面处理方法包括:涂料防腐、热浸镀锌、热喷涂锌+涂料防腐等。(3)针对近几年发展起来的新的煤矿机械表面处理技术如达克罗表面处理、Q－P－Q盐浴复合处理技术，阴极氧化法等进行简明扼要地讲解，以扩大学生的知识面。
4教学管理
功能分解策略
广义上说，功能是对于某一机械产品工作能力的抽象，它包括产品的功用、用途、性能、能力等。从系统工程学的角度来看，可将机械产品看成是技术系统，功能是以实现某种任务为目标，对其输入量(信息流、能量流、物料流)和输出量之间的相互转换。在概念设计阶段之初，通常要对产品的功能进行分解。通过对现有机械系统的分析，笔者提出功能分解的三个策略:①从解决问题的目的和手段着手;②从产品生产的工艺动作过程(生产的空间顺序和时间顺序)着手;③从机械系统四大模块着手。在实际的产品功能分解中，往往需要采用多种功能分解策略。对机械系统而言，执行系统是机械系统的核心，最终决定产品的功能输出。执行系统的功能是通过工艺动作过程来实现，因此可通过工艺动作过程对其进行分解;而对于机械系统的其他子系统(包括传动系统、控制系统、驱动系统)，可采用“目的－手段”进行功能分解。下面详细介绍这三个功能分解策略的运用方法和步骤。
首先从目的和手段来分解功能，可以把目的称为上位功能，手段称为下位功能，目的功能是主功能，手段功能从属于目的功能，为实现目的功能起手段作用，属于下一级分功能，在下一级分功能中，手段功能又称为目的功能，如图1所示，手段功能2在下一级分功能中称为目的功能3。通过“目的－手段”可以将复杂的产品进行功能分解，同时又可将各个分功能之间的逻辑关系联系在一起，最终获得产品的功能系统图。接着按照工艺动作过程对功能进行分解。工艺动作过程是实现机器功能所需要的一系列动作型式，按一定顺序组合而成的系列动作。机械产品的执行系统功能是通过其工艺动作过程来完成的。例如，汽水灌装自动机的功能包括瓶、盖、汽水的贮存与输送、灌装、加盖、封口、贴商标、成品输送的工艺动作过程来实现灌装功能。又如，平板印刷机的功能是通过上墨、刷墨、印刷的工艺动作来实现印刷功能。
最后是从机械系统四大子系统模块来对产品的功能进行分解，这四大系统分别为驱动系统(动力系统)、执行系统、控制系统和架体支撑系统。任何机械产品的技术过程(主体功能)都是原动机到传动部分，再到工作机构(即执行系统)部分。原动机主要提供机械能或转换为有效的机械功，传动部分主要传递运动和动力要求，工作部分是机器的执行机构，架体支撑系统主要起支撑部件的作用。在主体功能的基础上，再添加辅助功能，通过控制系统来控制协调各部件的工作。下面综合前面讲述的三种分解策略，以挖掘机为例进行功能分解，如图2所示。
寻求功能作用原理策略思想
机械产品功能目标确定后，可针对产品的主要功能提出原理性构思，这可以通过科学原理向技术原理的转变加以实现，技术的需求是科学发展的动力，而技术开发必须以科学规律为基础，产品开发过程就是科学原理与技术经验相结合的过程。作为设计开发人员，应在产品概念设计阶段中，掌握广泛的科学原理，善于实现科学原理向技术原理的转变，例如，在机电行业中，为能实现电能向机械能的转换，一般通过能量转换科学原理向“电磁效应”这一技术原理转变，开发出了电动机。其次，可由已有的技术原理形成新的技术原理，有些技术的产生是在已有技术成果的基础上进行移植、综合和革新的结果。例如，爱因斯坦提出受激辐射理论奠定了激光技术的理论基础。微波波谱的成果进而为激光的应用提供了技术原理。现今，激光已应用于机械制造行业，可对材料进行热加工，如表面热处理，焊接和切割打孔等。因此，在产品概念设计阶段，不断寻找适合的作用原理有利于产品的创新。
执行系统概念设计过程模型探讨
基于FBS概念设计过程模型进行研究，此模型在“功能分解－载体”映射模型的基础上引入行为作为桥梁，即“功能－行为－载体”过程模型。在此基础上进行改进，提出了“功能－作用原理－工艺动作过程－执行动作－行为－功能载体”概念设计过程模型。根据机械产品的功能要求和工作性能要求来驱动寻找实现功能的作用原理。同一功能可通过不同的作用原理来实现功能，从而实现产品创新。
其次，工艺动作过程取决于所需实现功能的工作原理，不同的工作原理有不同的工艺动作过程，本过程模型可通过工艺动作过程支持功能分解。工艺动作过程包括一系列按照时间顺序排列的工艺动作，通过工艺动作进一步分解可以得到按照一定时间顺序的执行动作。最后，通过执行动作与功能载体之间引入机械动作行为作为桥梁，以实现寻找实现功能的载体。图3给出了基于“功能－作用原理－工艺动作过程－执行动作－行为－功能载体”的概念设计过程模型。
执行系统概念设计过程模型映射分析
上述概念设计过程模型的关键是各阶段的求解映射策略，使得寻求作用原理解的关系脉络更为清楚和详细，这使得设计人员在概念设计中能符合设计思维逻辑，并促进开发人员的创新能力。为此笔者提出如图4所示的求解映射策略。从图4中映射层之间的关系，可以看出产品的功能可以通过不同的作用原理来实现，子功能(F123)可由原理层的多个作用原理分别来实现。由于执行系统功能是通过工艺动作过程来实现的，同时工艺动作过程的分解又能实现产品功能分解，而工艺动作过程的分解又取决于工作原理，不同的工作原理有不同的工艺动作过程，例如对齿轮进行加工，有两种不同的工作原理，分别为滚齿原理和插齿原理，显然这两种工作原理的工艺动作过程是不一样的。同时，同一种工作原理的工艺动作过程也可以有不同的工艺动作过程，因此在进行工艺动作过程分解时，可通过增加、减少或者合并工序改变机器的工艺动作，这有利于获得新的结构，创造新的机械设备。如果工艺动作比较简单，可直接采用工艺动作到载体的直接映射求解;反之，就需要对工艺动作进行分解。对于每一个具体分解的执行动作，如果执行动作比较简单，可采用直接映射求解。反之，需要通过行为层为桥梁，来更好的实现从执行动作到载体的映射求解。对于同一个执行动作可采用不同行为关系来实现。行为库中主要包括执行动作的类型、连续性、运动速率特性和运动往复性，由于执行动作的的类型很多，按照机构的运动类型进行分类，主要包括以下几种类型，其分类如表1所示。
应用分析
本节以缝纫机中的GC30型平缝机的执行系统设计为例，对以上提出的执行系统概念设计过程模型进行实例说明。缝纫机的总功能是完成对棉、皮革、人造纤维的缝制作用，完成此功能的工艺动作过程为刺布－供线－勾线－收线－送布来实现此功能的。对于每一个具体工艺动作来说，如果工艺动作比较简单，只需某一种机构就能实现，如果比较复杂，需对每一个工艺动作进行按照实现工艺动作一系列执行动作来完成，即按照实现每一个执行动作的简单机构的组合。机构每一个执行动作的类型可以参照表1，下面主要以送布机构设计为例。需要对送布工艺动作进行分解为具体的执行动作，一般分解的结果会有很多种，容易设计出新的结构，把送布工艺动作分解为:实现针迹距的调节运动－旋转到直线运动－直线到摆动。然后分别通过实现不同执行动作的简单机构来进行组合即可实现送布这一工艺动，送布机构如图5所示。基于图5所示的执行动作过程，简述其传动关系，通过送料调节器螺钉改变送料调节器凸轮面的工作位置，实现不同的针迹距，当针迹距一定时，上轴带动送料偏心轮旋转，通过送料连杆使送料曲柄绕着送料轴摆动形成送料牙的水平运动。
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