机械类基础课实践环节的探索研究

发布时间:2018-12-10  点击量:

作者:方涛 于捷 尹桂敏
  【摘要】本文提出由学生自己在金工实习中完成《材料力学》中的拉伸与压缩实验试件制备的观点,实现金工实习和力学实验的有机结合,即能节约实验成本,又能提高学生做实验和参加金工实习的积极性。因此,这项研究是很有必要的,方案是可行的。
  【关键词】试件 金工实习 拉伸与压缩实验
  【基金项目】吉林省教育科学“十三五”一般规化课题(GH170140),长春大学高等教育教学改革研究课题(XJYB15-18)。
  【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)39-0228-02
  引言
  2014年3月中国教育部改革方向已经明确:全国普通本科高等院校1200所学校中,将有600多所逐步向应用技术型大学转变,转型的大学本科院校正好占高校总数的50%[1]。“应用型本科”是对新型的本科教育和新层次的高职教育相结合的教育模式的探索,由部分省属本科院校与国家级示范性高等职业院校、国家大型骨干企业联合试点培养适应社会经济发展需求的应用型本科专业人才。对于应用型学校,工学专业中的实验课和金工实习都是重中之重。[1]
  1.拉伸与压缩实验试件
  常温、静载下的轴向拉伸与压缩实验是《材料力学》实验中最基本、应用最广泛的实验。通过拉伸与压缩实验,可以全面的测定材料的力学性能,如弹性、塑性、强度等性能指标。这些性能指标对材料力学的分析计算、工程分析、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。实验中用到主要设备、仪器及材料分别是微机控制电子万能试验机,千分尺、游标卡尺、分规、铜片尺和低碳钢及铸铁拉伸试件。图1-1和图1-2分别是拉伸与压缩实验中用到的实验试件,材料分别是Q235和HT200,现在由学校每年统一订购。
  2.高校中的金工实习
  我国现行的教育体制,使得通过高考而进入大学的大学生的动手实践能力比较薄弱。因此,处于学校和社会过渡阶段的大学就承担了培养学生实践能力的任务,金工实习就是培养学生实践能力的有效途径。金工实习又叫金属加工工艺实习,是一门实践性基础课,是机械类各专业学生必不可少的必修课,也是非机类有关专业教学计划中重要的实践教学环节[2]。金工实习包括车工,铣工,钳工,砂型铸造,特殊加工(线切割,激光加工),数控铣,数控车等实训项目,可以使学生在了解传统的机械制造工艺和现代机械制造技术不同的同时,掌握简单零件加工方法选择和工艺分析的能力,培养学生认识图纸、加工符号及了解技术条件的能力,并为后续专业课程的学习打下良好的基础。图2-1是金工实习中实训项目之一,做一把金属小锤,它分为锤柄和锤头,锤柄的材料是Q235,锤头的材料是45。
  3.金工实习和《材料力学》实验的有机结合
  根据第三次全教会精神,要推进全面素质教育,把提高国民素质和培养学生创新精神和实践能力作为教育的重点[3],各个学校都增加了对金工实习和实验课程的关注度,但是由于各种原因,实验教学仍然存在一些弊端,主要表现在以下几个方面:
  1)实验耗材费用高。拉伸与压缩试验是一个破坏性试验,要求每个同学都操作,也就是每个同学需要一个实验试件,这个样品的需求量是巨大的。目前,其试样主要是零散购买或者学校统一进行订购。拉伸与压缩试件每生约为30元左右,我们学院每年的新生约300人,仅仅是《材料力学》的一个拉伸与压缩实验,这一项每年支出约为9000元。
  2)实验工位不足。实验的设备有限,不能每个学生都有实验工位,因此大部分学校都是指导教师先给学生进行分组,学生以小组为单位对一组设备轮流进行操作。这样容易导致部分学生动手实验,部分学生只观看不动手的问题,同时这种实验方式容易降低学生的学习积极性。
  3)指导教师精力有限。通常是由一个或两个教师指导一个班级的学生,指导教师很难对每个学生都进行指导。勤奋的学生会主动钻研和学习,对于自控力较差和学习不主动的学生,没有指导教师进行实时地约束和指导,很可能在实验过程中一无所获。
  金工实习中也存在上述的问题2)和问题3)。如果我们把金工实习和《材料力学》实验有机结合,让学生自己在金工实习课程中加工拉伸与压缩实验试件,可以有效的解决上述弊端,优点主要表现在以下几个方面:
  1)节约材料力学实验成本。仅仅是一个材料力学拉伸试验,通过学生自己做试样,每个样品的成本降低为棒料的成本,每个毛坯仅为3元,这样大大降低了实验成本。
  2)加深课程内容理解。通过自己加工样品,学生能够更好的理解粗糙度、形位公差、材料种类等参数对力学性能的影响。根据这些结果,可以让学生在操作过程中加深对课程内容的理解。
  3)能够提高学生金工实习和实验的积极性。我校课程培养大纲要求,实验课成绩占理论课总成绩的10%,而且实验成绩不合格,不允许参加理论课程考试。这样,每个学生对自己实验试件的制作会非常认真,如果试件制作不成功,会导致后续理论课程实验的无法实现,所以,这一措施将会激发学生参加金工实习的积极性和主动性。另一方面,试件是学生自己制备的,学生更有意愿去测试试样的性能,了解试件性能的好坏。即增强了学生对课程实验的兴趣,又提高了学生参加金工实习的主动性。而学生制作拉伸和压缩实验的试件,只相当于金工实习中加工小锤柄的难度,甚至比加工小锤柄的难度系数还低,所以让学生在金工实习中加工自己后续课程中用到的实验样件,是完全可行的。
  4.结语
  本文提出由学生自己在金工实习中完成《材料力学》拉伸与压缩试件制备的观点,实现金工实习和力学实验的有机结合,不仅能节约材料力学的实验成本,还能提高學生做实验以及参加金工实习的积极性。而且学生制作拉伸和压缩实验的试件的难度比金工实习中加工小锤柄的难度系数低得多,所以方案是可行的。
  参考文献:
  [1]范超.关于建设应用型本科院校“双师型”师资队伍的几点思考,中国培训,2015(12)
  [2]胡虹.应用型本科院校金工实习教学改革探索与实践,吉林工程技术师范学院学报,2016(1)
  [3]王义遒.当前实验教学改革的几个问题,实验技术与管理,2000(4)
  作者简介:
  方涛,女,讲师,硕士,主要从事机械理论与设计方面的研究。

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