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1、木材切削原理与刀具课程教学改革研究 摘要笔者阐述了木材切削原理与刀具课程的内容，结合木材科学与工程专业培养目标和方向，针对该专业课程教学过程中容易出现的理论枯燥乏味、教学内容抽象、教学方式单一等问题，分析其成因并提出课程教学必须进行改革的观点，同时针对课程考核方式单一的问题，提出一些完善课程考核的措施，以提高学生对木材切削原理与刀具课程的学习兴趣并提升教师的课程教学质量。 关键词木材切削原理与刀具；课程教学；改革 木材切削原理与刀具是研究木材切削过程中的基本规律、标准刀具的选型与使用、非标准刀具设计原理与方法的一门学科。木材切削是指，使用硬度大于工件的单切削刃或多切削刃刀具，在工件的待加工表面
2、切去既定的预留量，使工件获得规定的表面形状、表面质量和尺寸精度。作为研究木材切削加工理论的一门学科，课程主要介绍了木材切削的基本概念、木工刀具的结构及工作原理、木工刀具材料等，兼顾介绍了木工刀具的设计原理、选用原则和应用场合，以及未来木工刀具的发展方向。木材科学与工程专业培养具有木材物理化学、机械基础及木材科学与加工技术、材料科学与基础等基本理论知识的人才，这些人才能够从事木材加工、家居设计、木材贸易和室内装饰等工作。本专业的主要课程就包含木材切削原理与刀具。所以，木材切削原理与刀具的课程教学有助于学生打好木工机床知识的基础和掌握木材加工工艺，也为其专业课程设计、毕业设计提供基础知识。新时期木
3、材科学与工程专业本科教学应始终坚持以人为本的宗旨，促进学生知识能力协调发展、实践创新能力全面提升是教学指导思想。木材科学与工程专业以学生为主体、教师为主导，坚持知识传授、能力提高、素质培养、协调发展为核心的教学理念，建设学生实践和创新能力共同提高的教学系统，建设设备先进、资源共享、服务开放的教学环境，建设现代化高效运行的管理机制，全面提高实践教学水平。在此背景下，我们对现有的问题进行了分析，结合新时期木材切削原理与刀具的课程内容和专业培养目标，提出了几条提升教学质量的措施。 一、教学问题 木材切削原理与刀具课程教学主要存在以下几个问题。（一）课程枯燥乏味课程枯燥乏味，学生没有兴趣。木材切削原理
4、与刀具这门课程主要讲述了木材切削过程的基本规律，既包括木材切削的基本概念、角度定义、刀具结构、材料选用以及切削力分析与计算、切削变形等内容，也有木工刀具磨损机理以及木工刀具抗磨技术的介绍，还有以铣削、锯切、钻削为例对木工刀具工作原理及应用场合进行的介绍，等等。这些内容比较抽象，联系实际不够紧密，导致学生在学习过程中难以理解，进而丧失对该课程的学习兴趣，而如果学生缺乏学习的积极主动性，那么教师再费口舌，也无多大效果。（二）部分内容抽象部分内容抽象，学生难以理解。木材切削原理与刀具课程的内容整体比较抽象，学生需要在学习和理解过程中耗费大量时间。以“铣削运动学”中“直齿圆柱铣削”的内容为例，面对众多
5、铣削参数，学生常常难以分清参数之间的区别，比如铣削深度h是已加工、待加工表面之间的垂直距离，切削厚度a是相邻两刀齿切削轨迹之间的垂直距离；又如动力遇角是进给速度和切削速度之间的夹角，动力遇角是木材纤维方向和切削速度之间的夹角。加之对木材切削加工的讲解通常是快速进行的，学生在理解这些概念时，难以理解其中的细小差别，听教师讲课时好像一知半解，课后理解时一头雾水，难以真正掌握课堂知识。（三）教学方式单一教学方式单一，理论学习效率打折。根据我校现阶段的木材切削原理与刀具课程的教学安排表，共安排了32个课时用以完成教学内容。其中30个课时安排在教室内进行理论教学，只有2个课时的时间用来安排实践学习，主要
6、是参观木工刀具实验室等，由此可见，实践教学十分缺乏。不仅如此，在参观学习的过程中，许多学生只是走个过场，并没有细心观察。多方面的因素导致学生难以掌握木材切削原理与刀具的知识，课程的教学水平也迟迟上不去。（四）课程成绩唯考试论课程成绩唯考试论，考核方式单一。课程考核是评价教师教学质量和学生对课程知识掌握状况的重要手段，理应受到学校和社会越来越多的重视3。根据我校木材切削原理与刀具课程现行的课程考核标准，课程成绩包含两个部分：考试成绩（约占70%）和平时成绩（约占30%）。考试成绩指期末考试的笔试成绩，笔试内容大多为课本的基础知识，主要为概念性知识，学生只要稍加理解后背诵好即可通过考试，导致学生在
7、备考的过程中，只需根据教师考前给的“重点”做突袭，便能轻松通过期末考试。更有甚者，部分学生妄想通过作弊来通过考试。这显然不利于学生对课程内容的掌握，更不利于培养学生的思维、分析和创新等综合能力。平时成绩主要包括上课表现和课堂作业等。只要没有旷课和及时完成课堂作业，绝大部分同学都能在平时成绩这一项中获得高分，成绩没有区分度。因此，这样的做法使得学生不需要在期末考试中取得比较好的成绩，就能取得课程及格的结果。这与我们想要的多元化课程考核目的是背道而驰的。 二、教学改革措施 （一）以应用为驱导以应用为驱导，激发学生兴趣。对于前面提到的部分学生上课提不起兴趣，没有学习主动性积极性的情况，可以采用以实际
8、应用为驱导的方式来激发学生的兴趣。具体的做法是在正式开始授课时，可以先介绍一个现实的典型案例，然后引出所讲的课堂内容，引导学生去思考上这门课的实际意义。这种循循善诱、由浅入深的做法可以吸引学生的注意力，让学生在上课的大部分时间内都能保持专注。具体到每一节课，应让学生明白上课的主要内容是什么，为什么要学习这一部分内容，学习这一部分内容能有什么帮助等。在此基础上，学生不再是被动地接受老师的知识灌输，而是积极主动地汲取知识，相信这种方式能够激发学生的学习兴趣，提高教师的教学水平。（二）善用建模软件善用建模软件，化抽象为具体。木材切削原理与刀具课程中有许多涉及木材切削的动态分析，切削力、切削角度、切削
9、厚度等动态变化切削参数的内容，让学生在理解时感到困难。比如刀具前刀面、后刀面、刀具切削各种角度等知识使学生摸不着头脑，即使课堂和书本中有图片、表格等信息作为理解补充，学生还是难以理解掌握。这时，可借助三维建模软件将动态的切削过程完整地展示出来，而且可以根据需求做出暂停、放大、旋转等指令，让学生直接进行观察，帮助学生全面立体地认识木材切削过程，包括工件表面变化、切削要素的改变等知识。这一类软件主要有AutoCAD、MasterCAM、SolidWorks等。例如，直齿圆柱铣削中铣刀的运动轨迹是螺旋摆线，尽管书中给出了顺铣和逆铣两种情况下刀刃的切削轨迹方程，但学生还是难以理解直齿圆柱铣削实际加工中
10、切削轨迹的变化。这时，可借助建模软件对切削运动进行三维运动仿真，以动画的形式直接展示切削运动过程，同时展示图片进行解释补充，相信学生会在脑子里形成对直齿圆柱铣削的形象认识。这样，就提高了学生的理解能力，也减少了教师讲台前的工作量。（三）丰富教学方法丰富教学方法，提升教学效果。新时期的课程教学，应该丰富教师的教学方法，建立开放的课堂，引导学生主动积极地参与课堂教学。我们既可将教师一人讲课改成学生设疑、提问、答疑和总结，也可将课本中重要的内容交给学生去备课、讲课，然后接受其他学生的提问并做出解答。这种方法可以让学生动起来，增加师生互动，营造积极活跃的课堂氛围，帮助学生理解课程内容。此外，还可以将木
11、工刀具带到教室中给学生观摩学习，这可激发学生的学习兴趣，加深学生对木工刀具的印象。一方面，对于课程内容中的重点难点，可以采用专题教学的形式。根据木材切削原理与刀具的课程内容，可以分为“木材切削基本概念”“木工刀具材料”“木工刀具磨损及抗磨技术”等专题。在“木材切削基本概念”专题中，侧重介绍刀具的基本概念，包含前、后刀面及前、后角等。在“木工刀具材料”专题中，主要介绍高速钢、硬质合金和金刚石刀具，前者代表木工刀具现状，后者代表木工刀具未来。“木工刀具磨损及抗磨技术”主要让学生掌握刀具的磨损机理，对四种抗磨技术仅做了解即可。针对“铣刀与铣削”这一章内容，需要对直齿圆柱铣削和螺旋圆柱铣削两部分内容做
12、专题介绍。铣刀的种类繁多，应用场合广泛，铣削的种类也很多，这就需要对重点内容做专题介绍。另一方面，充分利用互联网时代网络资源便捷可取的特性，将课程的电子学习资料上传到网络平台供学生学习。在中国最大的网络学习平台慕课上，没有发现木材切削原理与刀具的课程教学视频，同时在网易公开课平台上也没发现有课程教学视频。笔者建议，可将课程的教学大纲、教学讲义、教学视频和考试测评等资料上传到网络学习平台。这样，学生可以在其课余时间内预习或者复习课程内容，对于课程知识点的重点和难点，可以反复观看教学视频以达到理解的目的。这种学习方式不局限于场合，学生既可在教室，也可以在图书馆、寝室，甚至乘坐公交时也可学习课程内容
13、。与此同时，课程教学不应局限于教室的三尺讲台。可鼓励学生课堂外接触生产实践。比如组织学生参观木工刀具企业，让学生了解上课所讲的木工刀具实际上是如何工作的，从而形成学生自己直接的认识，加强学生对理论知识的理解，提高教学质量。又如，可以让学生在课余时间中前往市场做木工刀具市场调研，了解各类木工刀具的价格、用途和销售情况，这样不但可以提高学生的沟通交流能力，还可以提高学生的学习兴趣。另外，可向学生提供课程相关企业宣讲会和展览等信息，鼓励学生在条件允许的情况下参与此类活动，这样可以让学生对木工刀具这个行业发展现状和未来趋势有更深的认识，提高学生对本专业的兴趣，对教学质量提升也有促进作用。（四）完善考核
14、方式完善考核方式，课程考核多元化。现行的课程考核标准应该做出调整，以适应新时期的专业培养目标和发展趋势。笔者认为，课程考核方式应该朝多元化方向发展，以往“平时成绩+期末笔试”的考核方式应改为“平时成绩+期末笔试+实践创新”的多元化的考核标准，比例由“70%+30%”调整为“20%+50%+30%”，赋予平时成绩更多内容，设立实践创新成绩的考量标准。关于平时成绩，教师可增加课堂提问、学生解答环节评价，根据学生表现记录平时成绩。教师可布置没有标准答案的主观题作业，以培养学生的发散思维、搜集资料的能力。这样一方面可以增加教师和学生的课堂互动，活跃课堂气氛，另一方面有利于学生掌握课堂知识，提升教师教学
15、质量。期末笔试的试卷内容设置应当合理。首先，试卷题型应包括选择题、填空题、主观题和计算题，不仅要考查学生对理论知识的掌握情况，更要注重考查学生的综合能力。其次，试卷的知识点要全面，不必全部取自教材，可以适当结合关于课程的新见解和新观点的课外内容。最后，可以根据情况采取开卷考试的形式，试题可以没有标准答案，但需要加深难度以考查学生利用知识点分析问题、解决实际问题的能力。新时期的人才需要有开放性的思维能力，能够对知识点做到活学活用，开卷考试这一形式正好满足了这一要求。新时期对学生的要求不仅是掌握理论知识，更要提升实践创新等综合能力。因此，在实践创新成绩这一项中，教师可增加学生实践学习环节，包括进行
16、刀具切削实验、市场调研等内容，并根据学生的实验报告、调研报告等成果进行评分。在完成一章课程内容的理论教学后，教师可根据需要，带领学生走进刀具实验室做实验。这个方法可以增强学生的动手能力，也可强化学生对所学知识的掌握。与此同时，教师要鼓励学生多多参与木工刀具宣讲会，到木工刀具市场中去做调研。学生可以了解木工刀具行业的发展现状和未来趋势，根据对行业的认识改变自己的学习方式，对课程知识学习做到有的放矢。“平时成绩+期末笔试+实践创新”的课程考核标准改变了以往学生“只要期末考得好成绩就好”的观念，促进了学生的学习能力、实践创新能力的协同发展，提升了教学质量。 三、结束语 木材切削原理与刀具作为木材科学
17、与工程专业的一门重要基础课，对于学生走向工作岗位后的生产学习有实际意义。本次教学改革通过对木材切削原理与刀具这一课程在教学过程中遇到的问题的思考，针对课程枯燥的特点，提出了“以应用为驱导，激发学生兴趣”的措施；对于课程教学中部分内容抽象，学生无法理解的情况，提出了“善用建模软件，化抽象为具体”的方法；对于“教学方式单一，理论学习效率打折”现象，提出了丰富教学方法的措施；最后，将传统的“平时成绩+期末笔试”（30%+70%）的考核方式改变为“平时成绩+期末笔试+实践创新”（20%+50%+30%），帮助解决课程考核方式单一问题，实现考核标准多元化。 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页