时间：2023-01-13 18:10:34
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇传统加工工艺论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：高职；金属工艺学；教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）01-0156-01
《金属工艺学》是高职工科类院校的一门重要的专业技术基础课，其内容主要包括金属材料的基本知识、金属热加工工艺和金属冷加工工艺三部分内容。由于该课程的专业特点和所处的教学位置，学生普遍感到学习难度很大，并产生了畏难情绪，学习不得其法，生吞活剥，死记硬背。因此，教师必须深入研究，探讨教学方法，促进教学目的的实现。
一、基本思路
（一）以现代教育理论为指导。课程的教学改革要求体现传授知识、培养能力、提高素质相结合的方向性原则，遵循学生的主体性和教师的主导性相结合、理论密切联系实践和巩固性等教学原则，课程的教学改革应吸收各种先进的现代教育研究成果。
（二）高职《金属工艺学》课程的教学改革是一项系统工程。我们不仅要研究高职《金属工艺学》课程教学系统的教学目标、教学内容、教学方式、教学评价等内部各要素及其相互影响，同时也要关注系统外因素对高职液压传动课程教学系统的影响。此外，一门课程的教学只有具有一定的系统性，才能取得较高的工作效率。
（三）实现由“理论”向“实践”的转变。现代技术教育提出“由科学向技术回归”，强调科技服务于工程实际和社会。如果教学内容过多偏重理论化、学科化，忽视技术应用的内容，就必然造成理论和工程实践脱节，学校与社会脱节，也就违背了技术教育的根本目标。因此，不能仅仅顾及学科自身的全面，而应该更多地从技术教育的角度出发考虑问题。在基础理论的教学中考虑职业的需要，在基础知识的学习中渗透工程技术内容，变理论的抽象性为理论的应用性， 实现“理论”向“实践”的转变。
二、主要措施
（一）教学内容的改革。目前《金属工艺学》课程采用王建民编写的“十一五”《金属工艺学》作为教材，此教材内容简练，覆盖面广，由于教学时数的限制，必然要在教学内容上进行整合优化，突出一个主线教学，整个授课内容都是围绕金属材料的性能与成分、组织结构及加工工艺之间的关系进行展开。既要保证学科知识的完整性和系统性，也要突出知识的实践性。重点讲解主要的原理规律、重要的概念定义。以及与实际生产相联系的一些知识点。比如常见金属材料的牌号、性能和热处理工艺。典型机械零件的选材和加工工艺路线的安排等等。对于一些抽象难以理解的知识点做到弱化处理，尽量避免学术型教学，要将书本上的理论知识与生产实际进行联系，使学生便于理解掌握，也为后续的专业课学习奠定了基础。对教学内容进行整合和优化，以传统金属材料的有关知识为核心，并更新和补充有关新材料、新制备工艺和新技术方面的知识内容，使课程体系更完整，以适应现代机械工业的发展要求，进一步强化了该课程的教学目标，使学生不仅具备材料学的基本知识，也培养学生材料应用方面的工程背景。
（二）教学方法的改革。目前的高职院校的《金属工艺学》课程主要还是采用传统的课堂讲授加实验的教学模式，这种教学模式的教学效率较低、学生的学习积极性不高。例如:在教室里讲解铸造，锻造等金属加工工艺，对于没有操作过也没有见过这些工艺方法的学生来说，课堂上的讲授只是纸上谈兵，学生很难真正掌握它们。经过几年的教学实践与总结，我院金属工艺学课程教学主要采用了“教学做”一体的教学模式。我们将理论课程和实际工艺的讲解融合在一起，讲到什么就让学生实实在在的感受到这个东西，我们让学生去碰，去摸，去观察实际中间真正用到的东西，这样来提高学生的认知度，通过这种方式来激发学生的学习兴趣，这种方式能明显的提高学生的学习效果。
（三）学生考核的改革。考核既是学生学习效果与教师教学质量的检查与体现，更显示出考核方法的重要性。本课程的考核方式将由集体出卷，改为由试卷库随机抽卷开卷笔试、实验、课程小论文、课堂讨论、作业、出勤率等六部分组成，增加了以考查学生创新能力、材料知识综合运用的主观性试题比重，避免了题型教材化、概念化、孤立化等抹杀学生创新能力的倾向。撰写课程小论文(或文献综述)的考核方式，既锻炼了学生自主创新、综合运用材料知识的能力，又培养了学生快速有效地获取并分析材料信息资源、撰写科技论文的能力。
（四）实践教学的改革。加强实验室建设，增加实验教学资源，实验室、实验设备是实验教学体系改革的基础，是提高实验教学质量的硬件。金属材料品种多，发展快，材料发展日新月异，因此金属材料实验检测也需要不断进步。除常规实验设备外，实验室还应设置材料样品室，使学生对各种材料有一个直观的印象，尤其对于新材料。另外还需增加多媒体，方便在课堂上通过动画演示和播放录像，让学生能充分了解实验的过程和操作方法，达到实验教学的基本要求，并扩展学生的知识。总之，为保障教学效果，试验室建设将不断完善。同时，在校办工厂设置与金属工艺学相关的生产实践活动，让学生能够真实的接触到真正的金属工艺方法，真正的做到理论联系实际，从而获得理想的教学效果。
《金属工艺学》课程的教学改革是一项长期、系统的工程，是理论和实践相互促进、相互渗透、相互补充的有机结合。我们应该不断创新教学方式和教学手段，与新专业建设结合起来，在涉及课程教学的各个环节上进一步深化教学改革，进一步提高教学质量，使学生在理论知识和实践动手能力方面得到较好的训练和提高。
参考文献
关键词:机械制造技术基础;科学研究;学术探讨;教学模式
机械制造技术基础是机械类专业的一门重要的专业课，课程的主要内容包含了切削加工的基本要素、切削过程的基本规律、机械加工工艺规程的制定、典型零件的机械加工、机械加工精度、机械加工表面质量、装配工艺规程的制定、机械制造技术的发展［1］。该课程内容丰富、逻辑性差、理论性强、实践性强、综合性强［2－3］。目前的机械制造技术基础课程的教学模式仍然以传统的课堂讲授的灌输式教学方式为主，虽然能够快速地传授给学生大量的理论知识，巩固学生的基本知识，但是学生不能意识到所学知识的实用性，降低了学生的学习积极性，更不能够培养学生的创新能力和独立解决问题的能力［4］。以科学研究为基础的学术探讨教学模式的实施不仅能够激发学生的学习积极性，更能够培养学生的创新能力和独立思考能力，为社会培养创新性人才。本文对机械制造技术基础课程的学术探讨教学模式进行了探索。
1机械制造技术基础的教学现状
1．1教学特征与效果
随着时代的发展，对于学生的培养不但要提高其利用理论知识解决实际问题的能力，更加应该注重培养学生的创新能力、独立思考的能力和一定的科研精神，为学生进一步的学习打下基础。目前机械制造技术基础的教学目标是要求学生掌握机械制造方面的基本理论、基本知识和基本技能，为从事机械制造的现场技术工作及科学研究工作打下坚实基础。机械制造技术基础内容丰富、逻辑性差、理论性强、实践性强、综合性强，教材中的很多知识需要在实践中不断学习和贯通。长期以来，“填鸭式”课堂讲授的方法虽然使学生具有较为扎实的基础知识，但是学生产生了较强的依赖心理，缺乏独立思考能力和创新能力，阻碍了学生的进一步学习深造［5］。机械制造技术基础课程内容理论性较强、实践性强、综合性强。比如刀具角度的功用，这部分需要学生掌握刀具角度的概念和对切削加工的影响规律，能够真正运用到实际生产实践中，并能够利用辩证法去分析实际加工过程中的切削性能随着刀具角度的变化规律。然而，由于学生缺乏实际的切削加工经验，并不能够真切地感受和理解刀具角度的功用，学生从心理上不能接受和理解这部分内容，导致学生只是机械化地记忆所学内容，缺乏对所学知识必要的思考和综合分析。虽然很多高校教师提出产学研协同模式、授课+实践模式、先实践后理论模式等来提高学生的实践经验，但是对于大多数的地方高校来说，受到课时、经费和硬件设施等方面的限制，实施起来有一定的困难，而且培养出来的学生不能够接触到现在的前沿科技和科学研究工作，缺乏一定的独立思考能力和创新精神，不利于学生的进一步深造［6］。
1．2学生的学习现状
机械制造技术基础课程以闭卷考试的考核形式为主，平时成绩和实验成绩占30%，卷面成绩占70%。随着时代的发展，学生的自主能力得到发展，其学习兴趣来源于以实践为基础的应用型知识的获得，机械制造技术基础课程较强的实践性和课堂灌输式教学模式的局限性使得学生不能够真正认识到该课程相关知识的实用性，学生的学习动力主要来源于学分的获得，大部分学生以考试前的突击学习、机械记忆等方式来应付考试，使得机械制造技术基础的整体教学效果欠佳，学生的学习效果差，不能够达到教学大纲的要求。金工实习作为机械制造技术基础课程的前置课程，能够提高学生的实际生产实践知识，但是地方高校出于学生的安全、课时量和硬件设施等角度的考虑，学生动手操作的机会较少。机械制造技术的发展历史源远流长，机械制造技术基础课程所讲述知识点较为传统，但是机械制造业作为制造业的最主要的组成部分，机械制造基础技术、超精密及细微加工技术、自动化制造技术、绿色制造技术等前言科技和科学研究工作的发展均属于机械制造技术的内容。然而机械制造技术基础课程相关的前沿技术较为隐蔽，对于缺乏专业数据库查阅和文献检索能力的本科生来说，利用网络技术和学校购买的专业数据库学习机械制造技术基础的前言知识具有一定的困难，特别是对于自主学习能力差的学生来说，面对诱惑较大的大学环境，学生的自控能力和管理时间的能力欠缺。综合机械制造技术基础课程特点和学生的学习现状，探讨适合于地方高校的机械制造技术基础课程的教学模式具有一定的必要性。
2学术探讨教学模式的理论背景
大学是进行学问研究的机构，科学研究作为大学教师必须要进行的主要任务之一，导致大学中教师与学生的关系和中小学教师与学生的关系有较大差异，大学的教师并不仅是因学生的存在而存在的，教师和学生还是因对学问的研究工作而存在的［7］。大学中的科学研究工作又导致大学区别于一般职业培训学校，大学中的科学研究以基础理论性研究为基础，以创新性知识的生产、传播和应用为中心，以产出高水平的科研成果和培养高层次的精英人才为目标，在社会发展、经济发展、科学进步等方面发挥着重要的作用［8］。人才培养、科学研究和服务社会成为当代高等学校的三大职能，高校教师的主要工作除了教书育人之外，科学研究成为高校教师重要的工作。以传统课堂讲授的灌输式教学方式主要发挥了教师的主导作用和对课堂教学的组织、管理，但是忽视了对学生的主动性和创造性的开发。机械制造技术基础教材的内容较多、逻辑性差，只是编写了机械领域最基本的内容，很少涉及机械领域前沿的研究进展，内容更为古板。例如切削过程中切削力随着切削参数的变化规律，教材上仅指出其变化规律的单调递增或递减性，但是在新型材料加工过程中切削力随着切削参数的变化规律较为复杂，需要教师根据新型材料的切削加工的实际情况给学生分析其变化规律及机理。因此科学研究不仅能够推动学科理论研究的深入进行，取得原创性的研究成果，服务于社会，也能够使教学更有广度，提高教学质量，激发学生的学习兴趣，增强学生的创新能力和独立解决问题的能力［9］。为了适应现代社会对机械专业技术人才创新能力的新要求，培养学生既有解决生产实际问题的能力，又有创新能力和一定的理论深度素养，科研型大学成为各个高等学校发展的主要方向，也是一流高水平高校的重要标志［10］。
3学术探讨教学模式探索
3．1学术探讨教学内容准备
基于学术探讨教学模式的课堂教学除了讲授知识，最重要的是根据最新科研成果讲述所学知识的重要性和实用性，激发学生的学习积极性，培养和提高学生的独立思考能力和创新能力，为实际生产实践和科学研究作准备。在新的教学模式下，教材中很难理解、重点的内容，在基本知识讲解的基础上，可以通过学术探讨的方式，增加学生的学习兴趣，引导学生课后阅读相关学术论文，让学生理解所学知识的实用性和科学性;对于教材中较简单的阐述较全面的知识点，可以安排学生自学。教学手段改革的关键要求教师必须对刀具、零件加工和装备等内容十分熟悉，机械制造技术基础是从事材料精密加工研究的教师必须精通的一门课程［11］。切削加工的基本要素、切削过程的基本规律和机械加工表面质量是从事材料切削加工机理研究的教师必须进行的研究内容，机械加工工艺规程的制定和典型零件的机械加工是从事绿色制造领域的研究者必须熟知的知识点，这几部分与高效精密加工研究密切相关的知识点恰好正是机械制造技术基础课程的难点与重点内容。对于缺乏实践经验的本科生来说，理解和掌握这些内容十分困难，为了应付考试学生只能死记硬背所学知识点，降低了学生的学习积极性，更不用说提高其独立思考能力和创新精神。对于从事机械加工研究的高校教师来说，在教学准备阶段，应大量阅读与课程内容相关的科学论文，特别是较为前沿的文献资料，结合自己的科研成果，以相关科研结论来讲述相关知识点的重要性及实用性，以问题的形式启发学生独立思考相关科学实验及数值模拟结论的合理性及可行性，从而激发学生的学习兴趣，培养学生的独立思考能力和创新能力，并使其具有一定的科研素养。
3．2学术探讨课程教学方法和手段
现代教育提倡多样式的教学方法，如讨论式、启发式、问题引导式、案例式等来激发学生的学习积极性［12］。机械制造技术基础课堂教学在每次讲授知识点时，先引用相关的科研论文或者自己的科研成果来诠释知识点的实用性和重要性，提高学生的学习积极性，然后进行教材基本知识点的讲述，最后为了能够提高学生的独立思考能力、创新能力和综合分析问题的能力，可以相关的科研论文或科研成果为基础提出问题，引导学生以教材的基本知识点为基础探讨相关的科研成果，从而提高学生的科研素养。合理布置课后作业对巩固课堂理论知识和激发学生的学习兴趣具有一定的帮助作用。学术探讨教学模式的课后作业要追求一定的丰富性、多样性，改变传统的练习题模式，避免学生的抄袭现象，提高学生的科学素养。教师可以寻找与课堂内容相关的科研论文或者让学生自己检索相关的科研论文，对科研论文进行阅读，结合教材基本知识写出大概100～200字的思考体会。
3．3学术探讨课程设计和毕业设计
课程设计是机械制造技术基础教学中重要的实践环节，可以加深学生对所学知识的理解能力。目前机械制造技术基础课程设计的选题常为机械典型零件的加工工艺规程设计。在明确设计任务的前提下，可以要求学生选用多种工艺方案和工艺路线，引导学生利用绿色制造等前言科技来分析多种工艺方案和工艺路线的利弊，让学生更为直观地体会合理选择零件工艺方案和工艺路线的重要性以及了解绿色制造技术前沿科技的概念及实用性［13］。毕业设计是普通高等院校各专业教学计划中的重要组成部分，是对学生本科阶段所学专业知识的综合、深化和升华，着重锻炼学生利用各种资源来检索所需知识并解决实际问题的综合能力［14－15］。目前大多数地方高校的毕业设计选题多为机械典型零件的加工工艺及夹具设计、数控机床部件的设计、机械加工模具的设计等，其中机械典型零件的加工工艺及夹具设计与机械制造技术基础课程设计、机械设计制造及自动化综合课程设计的内容有较多重复的地方。为了能够进一步提高本科生的创新精神、独立思考能力和科研能力，地方高校应该打破机械设计制造及自动化专业毕业设计题目的限制，高校教师依据自己的研究方向给学生拟定毕业设计题目，让学生进行新材料或传统金属材料的切削加工试验研究、基于绿色制造合理工艺路线的选择和有限元仿真切削加工性能研究，使得学生能够对机械制造技术基础中相关理论知识有更深层次的认识，也提高了他们的科学研究能力、从事工程试验和对试验数据分析处理解释的能力。
4结语
中图分类号：E5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0040-01
前言
机械加工是将半成品的原材料、零部件等通过组装、拼接，制作成一个完整的机械设备或产品。在制作过程中，不可避免会产生许多废弃的部件边料，造成能源损耗、资源浪费和噪音、光化学烟雾等物理性污染。所以绿色制造的机械加工工艺有其研究和实践的必要性和现实意义。绿色制造的机械加工工艺不仅减少了机械制造阶段的环境污染和能源损耗，提升了产品质量和安全性能，而且节约了生产成本。对废弃材料进行技术改进和回收利用，对我国构建资源节约型社会有重要意义。
一、机械加工工艺规划制造技术
现代企业在生产加工零件时，必须遵循减少能源损耗、提高生产效率、保证质量安全的要求，因此要让生产部门和相关加工人员学习和掌握一定的机械加工制造的基本理论和经验方法。实际生产作业中，要根据不同企业的生产规模和生产能力进行适当调整，切忌盲目照搬或完全按照经验进行加工作业。为了更好地完成机械加工和制造过程，需要进行工艺规划，主要包括工序规划和具体的作业流程规划。首先是对加工制造工艺进行综述，明确加工过程中的重点难点和容易出现失误的地方，然后对每一个细节进行把控，包括操作时的注意事项和具体参数。机械加工工艺规划制造技术应引起现代生产企业的足够重视，它为现场生产提供了详尽的操作依据和技术支持，是企业产品质量安全的一大保证。
二、制造技术体系结构概述
绿色制造技术会影响到产品生产的整个生命周期，有时还可能会是多生命周期。产品的生命周期，包括选择材料、设计产品、加工制造、对产品的包装装配以及产品的使用和管理回收再制造等。绿色制造则要考虑这全部的生命周期，特别是要考虑环境和资源消耗的影响，也要兼顾效益与技术因素，使企业的经济效益与外在社会效益达到最优化。
绿色制造的关键在于“4R”，即在产品整个生命周期过程中怎么实现重用（Reuse）、减量化（Reduce）、再制造（Remanufacturing）以及再生循环 （Recycle）。 面向机械加工的制造体系主要包括三项具体内容，两大制造目标，还有两个层次过程的控制。旨在给人们提供机械加工与绿色制造的全面视图与模型，实现外在社会效益与经济效益的统一协调和优化，最大可能的降低资源消耗、优化配置， 让资源利用率达到最高，对环境的影响降到最低。
三、绿色制造在机械加工制造体系的应用
绿色制造关系到机械加工制造体系的多个方面。大体可以分成三个部分，应用到的技术包括污染预防技术、面向环境设计技术等。这些技术的研究方面主要是基于产品的生命周期、产品技术以及生产过程技术。根据对面向机械加工工艺规划的研究，建立起以时间、成本、质量、资源、环境为参量的具有绿色制造特性的机械加工工艺体系。可把生产过程中的问题初步分化成三类：资源能耗类，即根据资源的使用，细化成能量消耗和原材料消耗的极小化问题；环境排放类，即废气废液废渣等各种废品极小化，以及电辐射、噪声排放的极小化问题；面向环境影响及资源整体决策类，即在实施过程中发生的决策性问题，例如，机床的选择、 切削液的选择、夹具刀具的选择决策等。机械加工制造问题系统则是在上述问题的细化下形成的。
四、优化绿色制造工艺过程规划
优化参数，在过程规划中，工艺参数是其中的关键技术。要实现能源与物料的最低化，就必须对零件加工的工艺参数进行优化。通常来说，参数优化主要是针对制造工艺的采用过程，让加工过程可以更好的进行。在加工过程中，影响能量消耗、加工质量、环境污染的因素有很多，例如，刀具的种类，切削液的类型等等， 优化参数则是选择最适的加工工具。优化制造工艺路线，工艺路线的确定，是制造工艺过程中最难最重要的环节，在提高产品质量、较少成本、节约资源方面都有重要作用。优化工艺路线，是在明确传统工艺方法的基础上，根据对环保、资源利用以及成本的充分分析，做出最有利实用的加工路线。优化节能型机床工件， 对于当前已拥有的设备资源进行优化配置， 利用不同型号规格机床的不同作用， 优化机床与工件的组合方式，实现多机床多工件的同时加工，在安排调度过程中，注意考虑不同组合方式对环境以及资源消耗的影响， 实现总体能量消耗的最低化。
五、国内外绿色加工工艺规划技术的发展现状
从本质上来说，绿色加工工艺是一种决策问题，属于绿色制造的一部分。是以传统工艺为基础，结合了包括控制技术、材料应用技术、表面技术等多种新科技在内的现代工艺规划。环境影响与资源消耗是绿色工艺规划考虑的主要问题，通过对加工制造方案、规划设计过程进行优化选择，制定绿色环保的实施方案，并以此来提高原材料的利用率，降低能源与物料的消耗，减少废气污染物的产生。
其中，产品加工过程中的废物流和由其带来的环境问题受到了国际各方面的高度重视。在国外，由加利福尼亚大学在内的几所高校设立了有关此方面的研究课题， 并制订了各研究阶段的目标。此课题着眼于机床系统，通过控制机床系统的各项参数，分析数据，量化输出参数，总结获得的实验结果。还研究了与此相关的机床加工切屑形态学、动力机理以及加工系统的废物流特性等。为了支持课题的研究， 美国有关部门还设立了专门的部门以管理环境意识制造专题。
在国内，一些高校与科研机构也跟进形势，对绿色制造的工艺规划问题进行了初步的探索。例如，重庆大学在研究绿色制造工艺规划方法以及实用技术的课题中， 通过对压力加工，铸造焊接，特种加工等工艺类型的大量实验与分析，初步建立起数据知识库的原型系统。近年来，随着大量有关论文杂志的发表或出版，研究体系也逐步完善。
六、机械加工制造评价方法
通常评价传统的机械加工工艺采用最低成本、最高生产率及最高利润等要素为依据。然而伴随着制造业可持续发展不断提高的要求，机械加工以往企业追求的内在经济效益的单一目标模式，开始向追求社会效益、经济效益和环境效益协调发展的多目标模式。面向绿色制造的机械加工工艺方案评价目标体系选择了5个主要因素，即质量（Q）、时间（T）、成本（C）、环境影响（E）、资源利用率（R），形成了一套科学合理的机械加工制造评价方法。
结语
机械加工和制作技术应形成一个高效化、系统化、综合化的生产管理流程和体系，绿色制造技术是对这一体系进行优化、评价和检测的最佳选择。机械加工和制造首先要转变固有的生产加工模式，逐渐放弃劳动力密集型的重工业生产模式，减少人工作业在制造过程中的参与，提升工作效率的同时保证产品质量。在面向机械加工工艺规划制造技术的系统研究过程中，绿色制造的优化和评价作用涉及各个方面：机械的设计和制造问题、能源损耗和环境污染问题、生产效率和产品安全问题。我国的绿色制造技术还在不断发展和完善过程中，在未来的机械加工工艺规划和制作领域会有更广泛的用途。
参考文献
关键词 网络教学平台；项目化教学；塑性加工工艺及模具设计课程
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）21-0061-02
1 前言
模具是现代工业生产重要的基础工艺装备，在汽车、电子、电器、通信和家电等产品中，60%～80%的零部件依靠模具成形，因此，模具被称之为“百业之母”。当前，我国正由制造业大国向制造业强国迈进，我国要实现制造强国的梦想，模具必须先行。虽然我国模具设计及制造水平有了明显进步，但我国模具行业发展前景依然广阔，有很大的提升空间，这就对模具技术人才的培养提出更高的要求。当前我国对高素质模具设计工程师及经验丰富的技工仍有较大需求。
江苏科技大学材料成型及控制工程专业为江苏省特色专业，塑性加工工艺及模具设计是该专业的一门主干专业课。为提高课程教学质量，本课程教学团队持续进行教学改革方面的研究与实践[1-2]，采用启发式、讨论式教学方法，制作、搜集生产现场录像、教学动画，部分二维零件及装配图三维化，改革考核方式，取得一定的效果。
由于当前的互联网技术和计算机技术比较发达，导致学生的学习方式和学习思维等都发生转变，这势必会影响传统教学模式的教学效果，对于一些纯知识、理论的应试教育学生可能会产生一些排斥倾向，因此为教学模式的发展与改革提出更高的要求。虽然前述的教学改革一定程度上增强了教学效果，但这些措施主要还是通过从“教”的方面加以改进，从外部引起学生学习的兴趣，忽视学生在学习中的积极性及主动性的培养，导致学生在学习中的自学能力和自我管理能力不强，学习积极性不够高，教学效率相对低下。因此，本文应用建构主义学习理论为基础的项目教学法，为模具设计与制造类课程的教学开辟一个新的天地。
2 项目教学法
项目教学法的实施和开展围绕一个学科相关项目实现，在这个过程中，教师和学生共同合作完成一个项目，其应用的主要效用就是将理论教学和实践教学结合在一起，充分调动学生在学习中的主观能力性，自己构思、查找Y料解决相关的问题，教师从旁进行指导，培养学生自主解决问题的能力及创造能力。和传统教学方法相比，主要存在以下三方面的不同。
1）项目教学法以学生为中心，并且教学内容以“项目”为中心，注重学生的实际经验培养。在这个教学过程中，教师只是协助者，不再是主导者。
2）学生在这个过程中才是真正的主导者，在整个项目中，学生主动参与，以项目为线索进行自主探索。
3）在这个过程中，学生真正了解了项目涉及的相关知识和能力，亲自体验了解决问题的过程，培养了对整个学科的学习兴趣，同时自主解决问题的能力也会进一步提升，开阔思维[3-6]，对将来的学习十分有益。
3 网络教学平台的建设
为了配合项目化教学的需要，将现代教育理论和教育技术与专业课程相结合，构建出基于网络教学平台的项目化教学模式，改革传统教学，突出学生教学过程中的主体地位，强化学生自主学习和多途径、多渠道构建知识。课题以项目化教学为核心，以网络平台为辅助工具，以提高人才培养质量为最终目标，探讨网络环境下教师和学生的新角色和新定位，转变“教”和“学”的传统思想和理念，充分发挥以计算机与互联网为核心的信息技术作为促进学生学习认知新工具的作用，变革课程教学结构和教学模式，转变学生的学习方式，实现对学习者进行创新精神和实践能力的有效培养。课程教学团队依托学校的天空教室网络教学平台主要完成以下内容。
教学资源建设 根据课程理论性、实践性强及内容抽象的特点，进一步加强课程教学资源建设，再进一步对模具零件进行造型，对于难以理解的材料变形过程，通过CAE技术使其可视化。通过上述措施把抽象的教学内容形象化、具体化，利于学生理解，增强教学效果。
教学平台建设 教学平台资源包括基本资源和立体化资源。基本教学资源包括教学课件、授课录像、模具视频与动画、授课计划、教案、教学大纲、实验教学大纲、实验指导书、课程设计大纲、课程设计指导书等。立体化教学资源包括电子图书、模具设计标准、模具设计案例、试题库、往届试卷、学科前沿论文资料等。网络教学平台为学生的课后自学和项目完成提供了条件。
互动教学环节的建设 为及时了解学生学习状况和答疑解惑，网络教学平台还开通了互动教学环节，包括公告、作业、讨论、答疑、交流、文件等项目，为师生互动和答疑提供了更多渠道。通过该平台，教师可以与课程相关的通知公告，布置项目、作业、课程论文等；学生可在线提交作业，教师在线批改后传回。
总之，该网络教学平台为学生创造了一个图文并茂、丰富多彩、人机交互、及时反馈、可用于多层次探究的学习环境。
4 网络教学平台的应用及效果
学生利用情况 由于学生在前几个学期使用网络教学平台较少，没有养成自主学习的良好习惯，本课程前期教学中学生使用教学平台较少。但随着课程教学的深入以及项目任务的不断增加，学生访问教学平台的频率逐渐增加，教学平台中丰富的教学资源也逐渐吸引了学生，学生查看授课录像、视频、动画、课件、教学案例，下载电子资源，完成教学项目，学习专业前沿知识，提交各类作业。学期学生访问量达1400多人次，人均近25次，人均在线时长约50小时。
应用效果 与未采用网络教学平台时相比，采用网络教学平台教学后取得以下效果。
1）学生的学习态度和方式转变。项目教学要求学生以小组形式完成三个项目，这样的项目在书本上并没有现成的答案，而且知识涉及方方面面，课堂讲授也不能面面俱到。学生只有按照模具设计流程，通过课堂上的学习，结合课下自学，分步骤地完成项目任务，并且需要公开进行项目汇报并接受师生的质疑。这就“逼迫”学生改变以往上课听听、课后不学习的学习态度，积极主动地参与教学过程，不能仅仅依赖教师的教，而是要发挥学生教学活动主体地位，主动地去学习。因为项目任务明确，而且每节课的内容都可能和完成项目息息相关，所以为了节约课后时间，学生上课的效率明显提高。
2）项目和课程设计完成质量明显提高。该平台提供了完成项目所需要的基础理论和基本技能，提供了自主学习素材资源及师生、项目组成员间交流互动的平台。呈现在学生眼前的是图文并茂的音像资料、课件、视听组合的多媒体教学环境，以及在网络、远距离双向传输的教学系统，使得传统教学方法中抽象的书本知识转变为易于学生接受的立体多元组合形式，从而使教学过程和教学效果达到最优化。学生在学习过程中充分利用听觉和视觉功能，对大脑产生多重刺激作用，使学习效果显著增强，项目完成质量和课程设计质量均明显提高。
3）考试成绩较往届提高，知识面更宽广。采用基于网络教学平台的项目化教学后，学生通过课堂学习、自学、讨论、汇报、答辩、实验、课程设计等环节的学习和训练，掌握了较为扎实的理论知识和工程实践能力。学生的成绩较往届有一定提高。除成绩外，更为重要的是，学生受到现代工程师的思维训练，分析问题和解决问题的能力以及创新能力得以提高。学生的知识面变得更广，掌握了模具设计、制造、安装、调试、维修等多方面的知R，这种影响相较以往更为深远。虽然在课程开始学生觉得任务重、压力大，但通过系统训练后，学生找到基于网络平台学习的乐趣，课程教学受到好评，学生评教成绩为98.3分。该课程也被评为校级精品课程，说明课程的建设与教学受到认可。
5 结语
前期的教学改革实践已表明，项目化教学在塑性加工工艺及模具设计课程教学中能充分调动学生学习的积极性和主动性，激发学生的学习兴趣与热情，完成自主构建知识的过程。为满足项目化教学的需要，便于学生的自主学习，建设了塑性加工工艺及模具设计课程网络教学平台，该平台资源丰富、立体，受到学生的欢迎，在教学过程中发挥了重要作用。
参考文献
[1]石凤健，芦笙.“塑性加工工艺及模具设计”课程教学改革与实践[J].中国科教创新导刊，2011（34）：105.
[2]石凤健，芦笙，叶思珍，等.“塑性加工工艺及模具设计”课程教学及考核方法改革[J].教育教学论坛，2014（51）：88-89.
[3]吴泳玲.项目教学法的理论与实践研究[J].肇庆学院学报，2012，33（4）：93-97.
[4]毛晓堆，郭毓麟，易剑英.基于项目教学法的课程教学方法的研究[J].中国电力教育，2009（3）：86-87.
一、“矿物材料工程”课程教学改革与实践
1．课程教材建设
矿物材料工程学科主要教学体系包括矿物基本特性、材料研究基础、材料制备与分析测试、材料功能化设计等内容，据此编写了《非金属矿物材料》《非金属矿加工与应用》《超微粉体加工技术与应用》《超细粉碎工程》《粉体表面改性》等系列教材丛书。系列教材的编写主要是结合学科特点，一方面注重矿物材料结构与组成、加工工艺、材料性能与应用性能等材料科学要素内部关系，另一方面融合了矿物学、结晶学、矿物加工学、化学、材料学等多学科理论知识体系，突出矿物材料的功能性与应用特性。教材深入浅出，内容翔实，注重新的技术发展以及基础理论与实际应用融合。由于矿物材料相关产品的加工技术与应用技术不断创新，应用领域的不断拓展，新的国家、行业标准不断更新，相关教材也在不断修订，例如《非金属矿加工与应用》已于2013年完成第三次修订，及时补充了相关内容的新变化与新发展，删除了已不再先进或已淘汰的技术和已废弃的产品标准，这些教材建设工作保证了本学科发展方向的前沿性，从而能够满足日新月异的新时代背景下矿物材料领域专业高级人才培养的需要。
2．课程内容优化改革
在矿物学、矿物加工学等相关理论课程基础上，对本学科的教学内容进行了新的优化改革，删除了重复和陈旧过时的教学内容，建立了以《非金属矿加工与应用》课程为核心，配合《粉体表面改性》《非金属矿物材料》等特色鲜明的专业方向选修课的课程体系，着重培养学生的创新意识与创新能力。《非金属矿加工与应用》课程考虑到矿物材料的加工与应用开发重在其功能性的开发，着重通过课堂教学介绍我国非金属矿加工与应用技术的一些共性规律，并通过联系当前我国非金属矿加工技术的实际生产与技术发展水平，突出介绍非金属矿物材料新工艺、新方法及新产品方面的研究进展，内容上有意将矿物的应用特性、结构与组成特性及功能性相结合，注重新的技术发展。课程内容的设置上，强调不同相关学科之间的融合，脱离枯燥乏味的原理与理论知识，通过更多的实例，尤其是生活中所熟悉的能够激发学生兴趣的例子，达到举一反三，灵活运用课本知识的教学目的。建立以“矿物材料结构与组成－制备与加工－材料性能－工艺原理”为主体的教学体系，不仅提高了课堂教学质量与效率，而且也培养了该学科学生的就业能力。
3．教学方法与手段
课堂教学主要采用启发－讨论式的教学手段，通过单独设课、综合设课或者前沿研究讲座等多种形式，充分使学生融入到课堂教学活动中，并了解学科当前的前沿理论与新技术。充分利用现代化教学手段，开发新的多媒体教学课件，不断提高教学效果与质量。在课堂教学中，通过引入趣味性、互动性强的阅读教材与自学内容，避免传统的灌输式教学，激发学生的求知欲与学习兴趣。对较难理解的教学内容，通过多媒体教学软件和信息资源来辅助教学，增强教学的说服力，加深学生对难点知识的消化与理解。对一些与科研和生产密切相关的教学内容，教师结合自己的科研活动与经验，结合现场记录的录像及收集的图片资料向学生形象地展现，让学生能够充分了解该领域新的研究动态，提高学生的学习兴趣。针对一些矿物新材料的热点研究内容，鼓励学生撰写综述性论文，通过阅读相关文献资料，提出自己的想法，从而培养学生科学研究和探索的主动意识。
4．创新与实践教学环节建设
本学科除了要求学生掌握基本的矿物材料工艺流程及其原理外，培养工程实践能力同样尤为重要。我校近几年通过设立专业性的“科研导论”“科研选题训练”“大学生创新训练项目”等创新教学环节，强化学生对各种矿物材料工艺方法的基本原理、制备工艺及相关设备与材料性能测试方法的理解。通过实验室教学，掌握试验方法、熟悉试验手段，培养学生的科研兴趣，提高专业技术水平。除了常规的生产现场实习实践环节外，通过开设毕业论文结合科研、研究性实验项目，让学生能够从生产实际中去选取自己的毕业课题，锻炼学生的实际工作能力。另外，通过鼓励学生发表学术论文、科技创新与发明，提高学生的创新能力，培养学生科研的思维与能力。
二、结语
论文摘要：本文系统介绍了数控高速切削加工的基础理论及发展过程，分析了高速加工的优点和应用领域，总结了发展数控高速切削加工需要的关键技术和研究方向。
数控高速切削技术(High Speed Machining，HSM，或High Speed Cutting，HSC)，是提高加工效率和加工质量的先进制造技术之一，相关技术的研究已成为国内外先进制造技术领域重要的研究方向。我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步落后。研究先进技术的理论和应用迫在眉睫。
1、数控高速切削加工的含义
高速切削理论由德国物理学家Carl.J.Salomon在上世纪三十年代初提出的。他通过大量的实验研究得出结论：在正常的切削速度范围内，切削速度如果提高，会导致切削温度上升，从而加剧了切削刀具的磨损；然而，当切削速度提高到某一定值后，只要超过这个拐点，随着切削速度提高，切削温度就不会升高，反而会下降，因此只要切削速度足够高，就可以很好的解决切削温度过高而造成刀具磨损不利于切削的问题，获得良好的加工效益。
随着制造工业的发展，这一理论逐渐被重视，并吸引了众多研究目光，在此理论基础上逐渐形成了数控高速切削技术研究领域，数控高速切削加工技术在发达国家的研究相对较早，经历了理论基础研究、应用基础研究以及应用研究和发展应用，目前已经在一些领域进入实质应用阶段。
关于高速切削加工的范畴，一般有以下几种划分方法，一种是以切削速度来看，认为切削速度超过常规切削速度5－10倍即为高速切削。也有学者以主轴的转速作为界定高速加工的标准，认为主轴转速高于8000r/min即为高速加工。还有从机床主轴设计的角度，以主轴直径和主轴转速的乘积DN定义，如果DN值达到（5～2000）×105mm.r/min，则认为是高速加工。生产实践中，加工方法不同、材料不同，高速切削速度也相应不同。一般认为车削速度达到（700～7000）m/min，铣削的速度达到（300～6000）m/min，即认为是高速切削。
另外，从生产实际考虑，高速切削加工概念不仅包含着切削过程的高速，还包含工艺过程的集成和优化，是一个可由此获得良好经济效益的高速度的切削加工，是技术和效益的统一。
高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计、制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件和软件技术均得到充分发展基础之上综合而成的。因此，高速切削技术是一个复杂的系统工程，是一个随相关技术发展而不断发展的概念。
2、数控高速切削加工的优越性
由于切削速度的大幅度提高，高速切削加工技术不仅提高了切削加工的生产率，和常规切削相比还具有一些明显的优越性：第一、切削力小：在高速铣削加工中，采用小切削量、高切削速度的切削形式，使切削力比常规切削降低30％以上，尤其是主轴轴承、刀具、工件受到的径向切削力大幅度减少。既减轻刀具磨损，又有效控制了加工系统的振动，有利于提高加工精度。第二、材料切除率高:采用高速切削，切削速度和进给速度都大幅度提高，相同时间内的材料切除率也相应大大提高。从而大大提高了加工效率。第三、工件热变形小:在高速切削时，大部分的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，因此加工表面的受热时间短，不会由于温升导致热变形，有利于提高表面精度，加工表面的物理力学性能也比普通加工方法要好。第四、加工精度高:高速切削通常进给量也比较小，使加工表面的粗糙度大大降低，同时由于切削力小于常规切削，加工系统的振动降低，加工过程更平稳，因此能获得良好的表明质量，可实现高精度、低粗糙度加工。第五、绿色环保：高速切削时，工件的加工时间缩短，能源和设备的利用率提高了，加工效率高，加工能耗低，同时由于高速切削可以实现干式切削，减少甚至不用切削液，减少污染和能耗。
3、数控高速切削技术的应用领域研究
鉴于以上所述高速切削加工的特点，使该技术在传统加工薄弱的领域有着巨大应用潜力。首先，对于薄壁类零件和细长的工件，采用高速切削，切削力显著降低，热量被切屑带走，可以很好的弥补采用传统方法时由于切削力和切削热的影响而造成其变形的问题，大大提高了加工质量。其次，由于切削抗力小，刀具磨损减缓，高锰钢、淬硬钢、奥氏体不锈钢、复合材料、耐磨铸铁等用传统方法难以加工的材料，可以研究采用数控高速切削技术来加工。另外，在汽车、模具、航天航空等制造领域， 一些整体构件需要比较大的材料切除率，由于数控高速切削的进给速度可随切削速度的提高而相应提高， 使得单位时间内的材料切除率大大提高，因而在模具制造、汽车制造、航空航天制造中，数控高速切削技术的应用将产生巨大的经济效益。第四，由于高速切削时，加工过程平稳、振动小，与常规切削相比， 高速切削可显著提高加工精度1～2级，完全可以取消后续的光整加工， 同时，采用数控高速切削技术， 能够在一台机床上实现对复杂整体结构件同时进行粗、精加工，减少了转工序中可能的定位误差， 因而也有利于提高工件的加工精度。因此， 高速切削技术在精密制造中有着广阔的应用前景。如某企业加工的铝质模具，模具型腔长达1500mm，要求尺寸精度误差±0.05mm，表面粗糙度Ra0.8μm，原先的制造工艺为：粗刨—半精刨—精刨—手工铲刮—手工抛光，制造周期要60小时。采用高速铣床加工后，经过半精加工和精加工，加工周期仅需6小时，不仅效率提高，而且模具质量也大大提高。
4、实现数控高速切削加工的关键技术研究
数控高速切削加工是一个复杂的系统工程，涉及到切削机理、切削机床、刀具、切削过程监控及加工工艺等诸多相关的硬件与软件技术，数控高速切削技术的实施和发展，依赖于此系统中的各个组成要素的，这些实现数控高速切削技术离不开的关键技术，具体体现在以下方面：
1）高速切削机理：有关各种材料在高速加工条件下，切屑的形成机理，切削力、切削热的变化规律，刀具磨损规律及对加工表面质量的影响规律，对以上基础理论的实验和研究，将有利于促进高速切削工艺规范的确定和切削用量的选择，为具体零件和材料的加工工艺制定提供理论基础，属于原理技术。目前，黑色金属及难加工材料的高速切削工艺规范和切削用量的确定，是高速切削生产中的难点，也是高速切削加工领域研究的焦点。
2）高速切削机床技术模块：高速切削机床需要高速主轴系统、快速进给系统和高速CNC控制系统。高速加工要求主轴单元能够在很高的转速下工作，一般主轴转速10000 r/min以上，有的甚至高达60000－100000r/min，且保证良好动态和热态性能。其中关键部件是主轴轴承，它决定着高速主轴的寿命和负载容量，也是高速切削机床的核心部件之一，主轴结构的改进和性能的提高是高速机床的一项重要单元技术。另一项重要的单元技术是高速进给系统。随着机床主轴转速的提高，为保证刀具每齿或每转进给量不变，机床的进给速度和进给加速度也相应提高，同时空行程速度也要提高。因此，机床进给系统必须快速移动和快速准确定位，这显然对机床导轨、伺服系统、工作台结构等提出了新的更高要求，是制约高速机床技术的关键单元技术。
3）高速切削刀具技术模块：由机床、刀具和工件组成的高速切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素。切削刀具是保证高速切削加工顺利进行的最关键技术之一。随着切削速度的大幅度提高，对切削刀具材料、刀具几何参数、刀体结构等都提出了不同于传统速度切削时的要求，高速切削刀具材料和刀具制造技术都发生了巨大的变化，高速切削加工时，要保证高的生产率和加工精度，更要保证安全可靠。因此，高速切削加工的刀具系统必须满足具有良好的几何精度和高的装夹重复定位精度，装夹刚度，高速运转时良好的平衡状态和安全可靠。尽可能减轻刀体质量，以减轻高速旋转时所受到的离心力，满足高速切削的安全性要求，改进刀具的夹紧方式。刀具系统的技术研究和发展是数控高速切削加工的关键任务之一。
4）数控高速切削工艺：高速切削作为一种新的切削方式，要应用于实际生产，缺乏可供参考的应用实例，更没有实用的切削用量和加工参数数据库，高速加工的工艺参数优化是当前制约其应用的关键技术之一。另外，高速切削的零件NC程序要求必须保证在整个切削过程中载荷稳定，但是现在使用的多数CNC软件中的自动编程功能都还不能满足这一的要求，需要由人工编程加以补充和优化，这在一定程度上降低了高速切削的价值，必须研究采用一种全新的编程方式，使切削数据适合高速主轴的功率特性曲线，充分发挥数控高速切削的优势。
高速切削加工技术的发展和应用有赖于以上原理方面、机床、刀具、工艺等各项关键单元技术的发展和综合。
5、高速切削技术应用方面研究状况和发展趋势
由于高速切削在提高生产效益方面具有巨大潜力，早己成为美、日、德等国竞相研究的重要技术领域。美国日本等国早在60年代初，就开始了超高速切削机理的研究。上世纪70年代，美国已经研制出最高转速达20000r/min 的高速铣床。如今，欧美等发达国家生产的不同规格的各种超高速机床已经商业化生产并进入市场，在飞机、汽车及模具制造行业实际应用。例如，在美国波音公司等飞机制造企业，已经采用数控高速切削加工技术超高速铣削铝合金、钛合金等整体薄壁结构件和波导管、挠性陀螺框架等普通方法难加工的零件。近年来，美、欧、日等国对新一代数控机床、高速加工中心、高速工具系统的研究和产业化进程进一步加快，高性能的电主轴技术及其产品的专业化生产步伐加大；高性能的刀具系统技术也进展迅速；直线电机技术应用于高速进给系统。
我国在研究和开发高速切削技术方面，许多高校和研究所作了努力和探索，包括切削机理、刀具材料、主轴轴承、等方面，也取得了相当大的成就。 然而，与国外工业发达国家相比，仍存在着较大的差距，基本上还处在实验室的研究阶段。为适应社会经济发展需要，满足航空航天、汽车、模具等各行业的制造需求，数控高速切削技术应用研究任重道远。
目前，针对高速切削技术的研究已从实验阶段转向应用阶段。在应用方面的研究包括两个层面：一是高速加工关键技术的基础理论研究，包括高速主轴单元和高速进给单元等，实现高速机床国产化。另一方面，在现有实验室实践技术基础上，进行工艺性能和工艺范围的应用研究。其中，关于高速切削工艺的研究是当前最活跃的研究领域之一，主要目标是通过试验或引进的先进设备直接进行工艺研究，努力解决关键零部件的加工工艺问题，开发和完善特种材料的高速切削工艺方法；研究开发适应高速加工的CAD/CAM软件系统和后处理系统，建立在新型检测技术基础上的加工状态安全监控系统。
参考文献
[1] H .舒尔茨著，高速加工发展概况，王志刚译，机械制造与自动化[J].2002（1）.
[2] 孙文诚 高速切削加工模具的关键技术研究 [J].-机械制造与自动化2008(5).
[3] 艾兴，高速切削加工技术[M].北京:国防工业出版社，2003.
关键词：数控技术；综合实训；课程方案
综合实训课程是学生学完全部专业课程和单项实训课程之后的一门实训课程。它通过对所学的理论知识、操作技能的综合应用，将一个个独立的知识、技能进行融合、提升，形成一个完整的知识技能体系，用以完成实际工作中的某一任务。
一 、综合实训课程的组织与实施
（一）综合实训课程的总体思路
在综合实训课程开始之前，要求学生利用业余时间去企业调研，去寻找合适的项目。选好后写出开题报告，经指导教师审核同意后，可作为实训选题。实训期间，由学生进行详细的设计。设计完毕，经指导教师审核后方可付诸实施。最后由指导教师评价、学生自评及互评，得出结论，并给出每个人的实训成绩。
对于数控技术专业，我们选择了复杂零件的加工作为学生训练的内容。由学生自选某一个实际生产的复杂零件作为项目的研究对象。首先对其进行工艺分析，写出详细、可行的工艺步骤，然后设计专用夹具并加工、装配好，利用该夹具装夹零件毛坯，用自己编制的数控加工程序进行加工，最后再设计检验方案并检验零件是否合格。如果不合格则要对相应环节进行修改后重新加工，直至合格为止。
（二）实训的内容及过程
在教师的指导下，对实训学生进行分组并确定选题后依次由学生完成如下工作：
复杂零件的加工工艺设计：根据零件的技术要求，结合学校现有的设备情况，设计该零件的整个工艺流程，要详细、完整、可行，包括从毛坯制造到成品检验入库，从选用某种加工方法到每一次走刀的切削用量都要写清楚，并填写工艺卡片。
夹具设计：对于该零件的部分加工工序，用通用夹具进行装夹无法达到定位要求（或效率低下），此时要设计专用夹具进行装夹，要画出夹具的完整装配图及其全部零件的零件图，还要写出设计计算说明书。说明书中必须有定位误差的分析计算。夹具、工艺设计完毕后由指导教师进行审核，对存在的问题提出修改意见，由学生进行修改。审核通过后，才可以进行下面的工作。
夹具制作：利用机床自行加工制作夹具的零件（标准件可以外购，个别校内无法加工的零件通过外协加工），装配后进行检验。对所存在的问题进行改进、调整，对个别不合格零件要重新加工，直至装配、检验合格后，方可投入使用。
复杂零件的加工：采用自己制作的夹具装夹零件，按照设计好的加工工艺进行加工，保证加工精度要求。
检验；先设计检验方案，然后进行检验，并得出检验结论。如果所加工的零件不合格，则要对以上相应环节进行修改后重新加工，直至合格为止。
写设计说明书：写出详细、完整的设计说明书，要求条理清楚、结构完整、内容正确、格式规范、表述清楚、论述有力，论文要求全部打印。
整个实训的过程完全以学生为主体，自己选题、自己定方案、自己设计、自己制作、自己检测，就连车间的管理、生产的调度、设备的安排也由学生自己完成，教师仅起引导、监督、作用。这样能够充分发挥学生的积极性、主动性，收到良好的实践教学效果。
（三）保障措施
合理选择项目；该课程的实践中，项目的选择至关重要，内容必须典型，在工作中能够综合应用各种专业知识和技能；难易程度要适当。项目的选择要考虑学校现有的设备、场地、图书资料、经费等条件，必要时可将学生分班轮流进行。
早布置、早动手；由于综合实训课程的制作工作量大，又会受场地、材料、外协加工等多种因素的制约，虽然设计方案经过专家审核，但在制作过程中也难免会出现一些问题。而且每个项目组的情况各不相同，如果都等到综合实训开课时才布置任务，可能会导致个别项目组不能完成任务。另外，由于是加工制作的题目，投入了大量的人力、物力，应该不仅仅是练习，更要加工出具有使用价值的合格产品。在调研、选题、拟定方案过程中，如果时间能够比较充足，可以做得更细、更完善一些。因此，应该提前将任务布置下去，要求学生利用业余时间完成前期工作。
加强组织管理，做好协调工作由于各个项目组的题目都不一样，每个项目组都要制作十几个甚至几十个零件，这些零件又各不相同，其所需的材料、工具、量具、刃具也千差万别，因此库房管理员工作量很大。同时，每一个零件的加工大多需要两三种机床，这就给机床的协调管理造成了很大的困难。如果这些工作不协调，就会影响到项目制作的进程。
二 、综合实训课程方案的优点
（一）训练全面
该课程涵盖了数控专业的主要教学内容，工艺设计、夹具设计、数控编程、数控加工、装配、精度检验、计算机应用，同时还锻炼了学生的组织协调能力、写作能力，培养了严谨、细致的工作作风。对学生的训练较为全面。
（二）能更好地体现职业教育特色
职业教育不同于普通教育，它是以工作岗位的能力需要为核心目标的教育形式，职业能力的培养是职业教育的主要环节之一，将设计与制作相结合，是工学结合教学模式的要求，更能体现职业教育特色。
（三）能突出理论联系实际的原则
传统教学模式中的（课程设计、毕业设计）只是由教师评价，由于教师的精力有限，不可能兼顾每一个环节，发现所有细微的问题。综合实训课程实际的制作项目过程中，设计得不合理、不完善的地方就逐渐显露出来，学生自己就会发现并想方设法改进，将理论与实践结合起来。
（四）能促进职业能力的提高
一方面，在制作过程中，各种加工方法基本都能用到，促进学生职业能力的提高。另一方面，在平时训练时，由于学生能明确地知道这些知识在综合实训时还要用到，所以训练时格外认真，因此可收到事半功倍的效果。
（五）因材施教，给优秀学生创造更大的发展空间
关键词：课程教学；教学方法；专题驱动
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）16-0069-02
机械制造工程学是研究机械加工机理与规律、工艺系统的组成与功能的一门科学，是机械工程专业的主干必修课程。通过本课程学习，使学生掌握机械制造工程的基本概念、基本原理与方法，了解现代机械制造技术领域的最新发展，学会用工程技术手段分析、解决生产过程中的质量、效率等问题，成为机械制造工程领域的高素质、创新型人才。机械制造工程学课程内容是由原机械制造专业三门课程（切削原理及刀具、机床及夹具、制造工艺学）整合而成。从培养学生在机械制造方面的综合素质出发，以机械制造工艺为主线，以优质、高效、低成本为目标，将加工原理、加工质量控制、加工工艺与装备等有机结合，形成宽结构、重素质、强实践的课程结构体系。由于本课程涉及知识面宽、内容多、学时又不断压缩，造成教学过程的教与学“两方为难”的现实。一方面，教师面对诸多内容存在讲授知识取舍的难题。另一方面，由于培养方案中课程教学进程的安排问题使学生知识链不够完整，对所学内容理解存在一定难度。教师如果采取“满堂灌”的教学方法讲授课程内容，学生在学习过程中会感到枯燥，学习积极性不高。而且，如果教学过程仍然停留在书本的知识上，不利于拓宽学生的视野、提高学生的工程素质和创新能力。如何完成教学目标并取得较好的教学效果，一直是教学一线老师和教学参与者不断探索的课题。就本课程的教学改革，相关教师在优选教学内容、改进教学手段（如多媒体课件、教具等）两个方面做了许多有益的尝试[1-5]。在国家实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”，建设“研究型大学”的背景下，研究新的教学方法对提高课程教学质量和人才培养质量具有重要意义。
一、基于建构主义学习理论[6]的“专题驱动式”教学法
建构主义教学观认为：（1）学生是教学情境中的主角，教学情境中要尊重学生的主体性，学生只有在成为教学情境中的主角以后，才会积极主动地参与教学过程。（2）教学是激发学生建构知识的过程，获取知识是学习者自我建构的结果，教学不只是传授、灌输知识的活动，更重要的是激发学生建构知识的过程。（3）教师是学生学习的引导者和辅助者。过去人们一直期待教师“传道、授业、解惑”，所以在传统教学实践中，教师多是知识的传授者、班级的管理者。但在建构主义看来，教师的价值则体现在能否激发学生以主动思考、探究、合作的方式学习，教师应是学生的引导者、辅助者或咨询者。“专题驱动式”教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法，它将以往以传授知识为主的传统教学理念，转变为以分析、解决问题为主的多维互动式的教学理念。学生的学习不单是知识由外到内的转移和传递，更应该是学生主动建构自己的知识经验的过程。学生带着真实的专题任务在积极探索中学习，在这个过程中，学生会不断地获得成就感，更大地激发他们的求知欲望，从而培养其独立探索、勇于开拓进取的自学能力。在机械制造工程学课程教学中开展“专题驱动式”教学法实践，就是在讲授课程基本内容的前提下，选择适合深入研究（设计）的内容（包括由于课时限制，课堂不讲的课程内容），以不同形式的专题，提供给学生个人或团队自主研究。通过相关文献资料的检索、调研、试验、设计计算等过程，培养学生综合利用相关知识、手段和技能，分析解决生产实际问题的能力。以期做到：专题驱动兴趣、专题驱动创新、专题驱动能力、专题驱动发展。
二、课程专题的规划设计与实施
机械制造工程学课程围绕机械制造工程各主题，系统构筑机械制造基础知识体系结构，主要内容包括：金属切削加工的基础知识、金属切削过程的基本规律、机床与刀具、机械加工精度、机械加工表面质量、机械加工工艺规程的制订、工件的安装与夹具、机器装配工艺等。根据以上课程内容，建立了一定容量的专题库。考虑到学生的兴趣和擅长，做到因材施教，将专题设计为学术研究型（A）和工程应用型（B）两类。前者主要侧重分析、研究制造过程中机理、基本规律以及加工质量的控制；后者主要侧重工艺参数设计计算及优化、工艺规程与工装的设计。在课程学习过程中，学生根据个人兴趣和擅长，从专题库中选择某一专题开展研究（设计），并利用业余时间完成。课程结束后一周内提交研究论文、报告、图纸、工艺文件等，论文、报告题目可根据专题内容自拟。可以将与两个内容相关的简单专题融合为一个专题研究；有一定难度的专题可以2人一组共同完成；同一专题重复研究不超过3组（应体现不同的视角、不同的方法、不同的方案）。各班学习委员要掌握专题的选择动态，课程结束前将专题选择结果报给任课老师。在课程结束后，教师根据专题完成情况选择一定数量的专题，组织同学汇报并点评。专题完成的质量将以一定的比例记入课程成绩。
三、“专题驱动式”法教学效果
通过“专题驱动式”教学法在机械制造工程学课程中的实施，取得了较好的教学效果。“专题驱动式”教学方法改变了以往“教师讲，学生听”的被动学习模式，形成了学生主动参与、探索创新的新型学习模式，激发了学生的学习兴趣，培养了学生分析问题、解决问题的能力以及相互协作的能力。部分学生提交的专题研究论文（设计）报告质量较高，下面是教学中的几个例子。例1：定位误差的分析与计算是机械制造工程学课程教学中的重点内容。按照定义，定位误差等于基准位移误差与基准不重合误差之和。当定位方案比较复杂时，按定义求某工序的定位误差比较麻烦、容易出错。教学中引导学生定位误差溯源，提出用图解法分析、计算定位误差，即在夹具定位元件约束的情况下，根据工件各定位表面相关极限尺寸的组合，找出工序基准的两个极限位置，再根据加工工序要求得到定位误差，教学中收到很好的效果。例2：学生通过文献检索、调研参观后撰写的“箱体类零件孔系加工方式与加工精度分析”专题论文，总结了箱体零件的孔系结构（平行孔系、同轴孔系、交叉孔系）以及相应的加工方法，针对同轴孔系，系统分析了镗孔时的受力变形、镗杆与导套几何形状精度及配合间隙以及镗削方式（悬臂镗、支承镗，镗杆送进、工件送进等）对加工精度的影响规律，论文具有较高的学术水平。
在机械制造工程学课程教学过程中，我们总结的教学原则是：基本知识通过课堂讲授完成，重要知识点通过习题巩固，系统知识通过章节总结形成，综合创新能力通过专题驱动。课堂讲授采用启发式互动式教学，培养学生提出问题、思考问题、解决问题的习惯，为实施“专题驱动式”教学打下基础，使各环节形成有机联系的整体，从而取得满意的总体教学效果。
参考文献：
[1]张树仁，刘薇娜.“机械制造技术基础”课程教学方法的探索与实践[J].中国大学教学，2012，（10）：65-66.
[2]汪木兰，周明虎，李建启.以项目教学为载体制订先进制造技术卓越工程师培养方案[J].中国现代教育装备，2010，（12）：15-19.
[3]曹翌.基于任务驱动式教学的学生综合能力培养[J].职业技术教育，2009，（20）：39-40.
[4]邱芳，刘延霞，马广勇.高职《机械制造基础》课程教学改革探索[J].职业教育研究，2012，（9）：91-92.
关键词：高速切削加工； 技术； 研究； 应用
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2011）11-175-001
1931年4月德国物理学家Carl.J.Saloman最早提出了高速切削（High Speed Cutting）的理论，并于同年申请了专利。他指出：在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值之后，切削温度不但不会升高反而会降低，且该切削速度VC与工件材料的种类有关。对于每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受，切削加工不可能进行。要是能越过这个速度范围，高速切削将成为可能，从而大幅度地提高生产效率。由于实验条件的限制，当时高速切削无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示。
一、高速切削加工概述
1．高速切削历史和现状
高速切削的起源可追溯到20世纪20年代末期。德国的切削物理学家萨洛蒙博士于1929年进行了超高速切削模拟试验。1931年4月发表了著名的超高速切削理论，提出了高速切削假设。
我国早在20世纪50年代就开始研究高速切削，但由于各种条件限制，进展缓慢。近10年来成果显著，至今仍有多所大学、研究所开展了高速加工技术及设备的研究。
2．切削速度的划分
根据高速切削机理的研究结果，高速切削不仅可以大幅度提高单位时间材料切除率，而且还会带来一系列的其他优良特性。高速切削的速度范围定义在这样一个给切削加工带来一系列优点的区域。这个切削速度区比传统的切削速度高得多，因此也称超高速切削。通常把切削速度比常规高出5～10倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削。
3．高速切削的优势
高速切削具有以下特点：①可提高生产效率；②降低了切削力；③提高加工质量；④高速切削的切削热对工件的影响小；⑤加工能耗低，节省制造资源；⑥高速切削可以加工难加工材料；⑦简化了加工工艺流程；⑧可降低加工成本。
4．高速切削加工的关键技术
4.1高速切削机理的研究。高速切削技术的应用和发展是以高速切削机理为理论基础的。通过对高速加工中切屑形成机理、切削力、切削热、刀具磨损、表面质量等技术的研究，也为开发高速机床、高速加工刀具提供了理论指导。
4.2高速切削刀具。从高速切削机理的研究中我们看到，随着切削速度的提高，金属切除率得到极大的提高，材料的高应变率使切屑成形过程以及刀具与工件之间接触面上发生的各种现象都与传统切削条件下的情况不一样。刀具的热硬性和刀具磨损问题成为关键。
4.3高速切削机床。为了适应粗精加工、轻重切削和快速移动,同时保证高精度,性能良好的机床是实现高速切削的关键因素。高速机床技术主要包括高速单元技术（功能部件）和机床整机技术。单元技术包括高速主轴、高速伺服系统、高速进给系统、高速CNC控制系统等；机床整机技术包括机床床身、冷却系统、安全设施和加工环境等。
4.3.1高速主轴单元。高速主轴单元包括动力源、主轴、轴承和机架四个主要部分，是高速切削加工机床的核心部件，在很大程度上决定了机床所能达到的切削速度、加工精度和应用范围。
4.3.2高速伺服系统。采用高速的伺服系统,这不仅是为了提高生产效率,也是维持高速切削中刀具正常工作的必要条件,否则会造成刀具的急剧磨损与升温,破坏工件加工的表面质量。
4.3.3高精度快速进给系统。高速进给系统的高速性也是评价高速机床性能的重要指标之一，不仅对提高生产率有重要意义，而且也是维持高速切削刀具正常工作的必要条件。
4.3.4高速CNC控制系统。超高速机床要求其CNC系统的数据处理时间要快得多，高的进给速度要求CNC系统不仅要有很高的内部数据处理速度，而且还应有较大的程序存储量。
4.3.5床身、立柱和工作台是高速机床设计的另一个关键点，是如何在降低运动部件质量的同时，保持基础支承部件的高静刚度、动刚度和热刚度。
5．高速切削加工中的测试技术
高速切削加工是在密封的机床工作区间里进行的，在加工过程中，操作人员很难直接进行观察、操作和控制，因此机床本身有必要对加工情况、刀具的磨损状态等进行监控、实时地对加工过程在线监测，这样才能保证产品质量，提高加工效率延长刀具使用寿命，确保人员和设备的安全。高速加工的测试技术包括传感技术、信号分析和处理等技术。近年来，在线测试技术在高速机床中使用得越来越多。
6．高速切削加工技术的应用
由于高速切削具备一系列显著优点，因而首先受到航空航天、模具、汽车等行业的青睐。航空部门大型整体薄壁飞机结构件加工将普遍采用高速铣削工艺，减轻整机重量，提高飞机整机性能。模具制造业中普遍采用高速加工中心，形成高切削速度、高进给速度、小切深、小走刀步距、能连续长路程切削的模具加工新工艺，对淬硬钢的高速铣削成为缩短模具开发周期、降低制造成本的主要途径。汽车制造业将更加积极地采用高速切削加工中心，完成高效高精度生产。
高速切削加工技术是先进的制造技术，有广阔的应用前景。推广应用高速切削加工技术的应用，不但可以大幅度提高机械加工的效率、质量，降低成本，而且可以带动一系列高新技术产业的发展。因此，当前加强高速切削技术的基础研究，建立高速切削数据库、高速切削安全技术标准，提高机床和工具行业的开发创新能力，加快高速切削刀具系统、高速切削机床系统的研究开发与产业化，已是当务之急。
参考文献：
[1]汪通悦.何宁，高速加工的技术进展历程，[期刊论文]淮阴工学院学报2005(3)
[2]张伯霖.杨庆东.陈长年，高速切削技术与应用，[期刊论文]2002 [3]袁峰.王太勇.王双利，高速切削技术的发展与研究[期刊论文] ――机床与液压2005(12)
关键词：高分子材料专业；化工原理；教改实践；教学内容；教学方法
化工原理是一门综合性技术学科，主要研究化学工业生产中有关的各单元操作的基本原理、所用的典型设备结构、工艺尺寸设计和设备的选型的共性问题。它是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工类型生产中各种物理过程的工程学科，主要强调工程观点、定量运算、实验技能及设计能力的培养，强调理论联系实际。由于其在培养学生工程科学及工程技术的双重教育任务中起到重要作用，目前该课程是化工类及相近专业的一门重要的技术基础课，很适合现在的“重基础宽口径”本科教育的培养理念。笔者所在校的化学工程专业、食品工程专业、制药专业、高分子材料与加工专业和生物化工专业都开设了该门课程的教学任务。
化工原理教材源自1923年美国麻省理工学院的著名教授W.H.Walker等教授发表的首部著作――Principle of Chemical Engineering。我国最早是浙江大学在1927年首建化学工程系时开设了该门课程的。自此有关化工原理课程的教学与改革工作开始深受学者们重视，目前化工原理的理论教材正式出版的已达20多个版本，同时发表的教研论文也有近600篇。然而，目前多数教材有一个普遍的特点就是偏重于引介传统的基础化工知识，对化学工程类专业的学生适应性强而缺乏与其他的教学专业间的密切联系，从而易使其他非化工类专业的学生产生教材对于他们专业适用性不强的错觉。这也导致部分的非化工类专业学生对该门课程学习兴趣不强。如果将学生的专业课程的知识融入化工课程原理的教学中，以化工原理知识在非化工类相关专业中的应用为切入点引导这类专业学生的学习兴趣是很重要的。
高分子材料与加工专业是以相对分子质量较高的化合物构成的材料包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料等为研究对象研究其合成改性和加工成型等的一门科学。这有别于多数化工原理教材中引述的小分子物质如水、苯或甲苯等常规化学品的。如何将化工原理知识和高分子材料加工应用实例结合起来教学，从而提高该专业学生学习该门课程的积极性，笔者围绕着教学内容和教学方法等，在课堂上开展了一系列的教改实践与尝试，并获得了好的效果。
一、阐明高分子生产加工与化工生产间的内在联系高分子材料加工涉及的通常是高分子材料成型加工方法，化工原理课程也是海南大学（以下简称“我校”）高分子材料与工程专业的一门专业基础课。学生在初学化工原理时可能感觉与高分子加工技术相差较大，对将来专业知识没有直接帮助，学习的积极性与主动性均难以充分调动，甚至还易产生消极抵触的情绪。因此，在课程刚开始的绪论这一章的教学中在介绍什么是化学工业过程时笔者不以教材里的传统化工加工为例，而是详举高分子行业中运用化工原理知识进行材料加工处理的实例，提前介绍一些高分子材料加工的方法，拉近学生与传统化工加工技术的距离，让学生理解高分子加工的一些操作与传统化工类的操作间的异同点，以便消除同学们内心的疑惑，指明高分子材料加工专业的同学学习化工原理知识的必要性。
如天然橡胶的初加工是海南（以下简称“我省”）省的特色产业也是我校高分子材料专业的一个重要方向。从天然橡胶树上采割的胶乳经过一系列的处理得到干胶产品（如图所示）。在这个过程中干燥、浓缩、压片等操作与传统化工生产中的相关的单元操作一样，所用的基本原理相同，设备基本通用。
高分子材料如聚乙烯的合成中乙烯气体在常压常温下，加压输送合成前的加热升温操作及反应后产物的分离与传统化工专业的流体输送原理及加热原理是相同的，所用设备是相通的。二、将高分子加工工艺融入化工原理的课程教学中在高分子材料的加工中采用了大量的化工单元操作。但这些高分子加工工
制胶方法图艺在传统的化工原理教材中是看不到的。这就要求任课教师具有高分子材料加工方面的知识背景，这样可以将高分子加工工艺中运用到的化工原理的知识融入课程的教学中，学生领会到该门课程的知识在专业知识中的基础作用学习兴趣才会提高，并且在将来的工作中能有意识地提前运用化工原理的理论知识，进行企业的节能降耗等的工艺改进。
如在以动量传递理论为基础的单元操作的有关教学中，教材通常是以牛顿型流体如水、苯或甲苯等常规化学品的流体输送为例，而高分子材料专业的学生处理对象多为大分子材料，所处状态通常固体颗粒或黏稠状态，属于非牛顿型流体范畴。因此教材中的例子缺乏对高分子材料专业学生的足够吸引力，难以达到应有的示例效果。教学中我们以胶乳厂中天然浓缩胶乳的生产工艺为例，说明工艺中我们利用泵提供新鲜胶乳能量，促使其流入高速离心机中，而离心机是非均相物分离的一个单元操作。高分子量的聚异戊二烯在离心机转鼓的轴中心较远的地方富集，而小分子如水分、小分子量的聚异戊二烯在轴中心附近富集。将这两个位置的乳液分别导出就分别得到浓缩胶乳和胶清胶，并利用非牛顿型流体的阻力计算方法表明，由于胶乳的黏稠度远大于水的黏度在动力消耗上要比同等条件下输送水的动力消耗大。
鉴于在塑料或橡胶的加工生产中大量运用到了螺杆挤出机。所以在流体输送设备介绍中，笔者是以螺杆挤出机在塑料加工中的应用为例，说明螺杆挤出机的工作原理，并且介绍在塑料挤出机的料斗的颗粒进料系统中可以利用固体流态化技术，采用真空吸料或用鼓风机压料进行原料输送。
在以热量传递为理论基础的单元操作中，在介绍以导热方式进行的热传递时，笔者以未硫化胶膜在平板硫化仪内加热硫化为例进行导热说明。而以塑料在螺杆挤出机内或橡胶在炼胶机上进行塑炼时的粘流态受热为例介绍对流传热热传递方式。
在以质量传递为理论基础的单元操作中，以粉末涂料的生产为例，介绍喷雾干燥工艺。这些将高分子材料加工工艺融入化工原理的课堂教学中，拉近了材料加工与化工原理知识间的距离，提高了学生学习的兴趣，起到明显的教学改革效果。
三、以高分子材料为实验对象化工原理一般是同学们从公共基础课转向专业课学习所接触到的第一门工程性课程，亦是一门理论与实践紧密结合的技术基础课程。它的实验课教学设计至关重要，其不仅关系到整门课程教学效果的好坏，更是决定能否推进该课程素质教育的关键环节之一。
为提高高分子材料类专业同学参与化工原理实验课的学习热情，笔者在实验教学中选择高分子材料进行相关的实验 。如干燥实验中有的专业以甘蔗渣纸板为实验对象，获得有关纤维的干燥过程曲线和干燥速率曲线。而我省特色产业天然胶乳加工中有将天然胶乳干燥制备成干胶的这一操作。为了结合我校的高分子材料专业，专业实习提前将有关化工原理的知识融入到专业学习中。实验中以天然胶乳制备的湿膜片为实验材料，获得天然胶乳薄膜制品的干燥过程曲线和干燥速率曲线，为以后同学们去胶乳厂参观实习提供理论和实验依据。这一举措不仅有效激发了同学们参与实验研究的主动性，反过来也极大促进了该课程理论学习的积极性。
四、有的放矢传授教学内容，适应少学时的课程教学计划在高分子材料类专业的教学计划中，化工原理虽也多被列为必修课程，但相比化工类专业，其教学学时要少得多。因此，如何在有限的学时内，引导同学们在掌握基本化工操作知识的基础上，有的放矢地传授教学内容，引导学生自主复习，进行课外自学。如化工原理教材中有大量公式推导过程，少学时专业课的教学中不容许课堂上在公式推导中花费大量的时间，课堂教学中会简单介绍推导思路，鼓励学生课前及课后自学，重点放在有关理论的应用上。如离心泵理论扬程的方程式的推导过程，运用了前期我们学过的伯努利方程的知识和几何学中速度的矢量运算知识。在教学中要求学生课前自学，教学重点在分析、总结和对公式的理解和运用上。考虑课程特点，在蒸发等单元操作上分配课时较少，而对于膜分离这类单元操作，由于与高分子材料有密切关系，安排一定的学时学习这类单元操作的原理。这样做到有的放矢，尽可能与专业产生一定的关联，为专业知识拓宽坚实的专业基础知识。
参考文献：
[1]管国锋，赵汝溥.化工原理[M].北京：化学工业出版社，2008.
关键词： 材质美；产品设计；材料应用
中图分类号： TB472 文献标识码：A
材料在人类社会发展的历史长河中，扮演着十分重要的作用。材料的历史由石器时代、陶器时代、铜器时代、铁器时代演变至今，它伴随着人类历史发展的同时，也在不断地突破、不断变化从而更好的为人类社会服务。从原始人对石器的加工与使用到现代不同新材质的大量应用，材料已成为人类生存和发展，改变生活方式不可或缺的组成部分。现代产品设计中的材质的多变性使产品更富有美感，加工方式多样化使产品外观造型随着材料加工的多样化而改变，这种改变使产品造型更贴合人的使用需求。
1 设计与材料的关系
材料是给予受众知觉体验最直观的设计元素之一，它作为产品中可感知的部分，在充分发挥性能的基础上赋予了产品生命，使设计日臻完美。构成产品设计造型的三大感觉要素中，色彩和质感与材料有着直接的联系，产品形态间接受到材料特性和成型工艺影响。设计中材料恰到好处的运用，不但能较好的传达设计理念，更能突显材质美在产品中的魅力。材料在体现产品设计风格和人文价值方面起着举足轻重的作用。材料的发展赋予了产品更加完善的功能，更颠覆了人们对传统材料产品形态的概念，为设计师提供更丰富的灵感来源，可以说产品形态演化史就是产品材料的变迁史。
2材质美在设计中的具体表现
“材有美”在《考工记》中认为是艺术作品成功的关键之一。一件好的设计作品，除了有一定的设计目的外（功能性）还应具有一定的美感。它包括：材质美、工艺美和艺术美，三者高度和谐，缺一不可，其中材质美尤为重要。
产品的材质美首先是由设计师赋予的，其次它能对应不同的使用人群起到唤醒作用，并使多数人从产品美的表现中得到共鸣。作为设计师，应该从材料的多方面平衡以取得和谐，如：材料的设计角度、创新角度和人性化角度等。这种设计语言与设计师本身的设计能力有关。
2.1 利用材质的本身属性展示材质美
从设计角度看材质，产品的材质能不能很恰当的体现设计师的设计思想。日本Nendo设计工作室佐藤大设计师利用褶皱纸来设计一把椅子，如图1所示。在褶皱纸中加入了树脂以定型和固化结构实现承重功能，座椅的功能性质并没有改变，褶皱的结构为它带来弹性，坐上去很舒服。另外，这把椅子还可以根据用户的个人意愿，调节高度和造型。褶皱纸在纺织生产褶皱布料时通常当作废物抛弃，设计师利用了废弃材料进行设计，不但节省了资源，还保存了材料本身的特性起到对材料很好的利用效果。
2.2 现代科技赋予产品的材质美
从创新角度看材质，这种材质区别于同类材质的新颖度。 现代科技日新月异，对传统材料的加工方式也有所影响。有的材料加工甚至突破了原始的加工手法，使材料在产品设计中的表现精彩纷呈。同样是来自Nendo设计工作室的设计作品，利用了岩石的原子结构作为出发点，设计了一个看似柔软却有着强健承重结构的椅子――diamond chair，如图2所示。这把椅子以聚酰胺为材料利用了快速成型3D打印技术（rp），实现了产品既坚固又柔韧的特性，将新技术在设计上的优势表现的淋漓尽致。
Libertiny设计工作室的纸质花瓶（如图3）是将700张纸进行迭片，将每一层纸片进行粘接后进行加压，生产出高密度纸块――沉积纸材料。沉积纸的加工方式类似于对实体木块进行加工，利用车床进行车削加工成型。最终花瓶立体形态上显示了每一张纸上所绘制的图案。
2.3人文情怀产生材质美
从人性角度看材质，材质的产品设计是否以人为本，符合人机工程学、环境保护、绿色设计等设计理念。产品材质美展示的是精湛的品质之外，还应具有感性的人文折射。对材质的巧妙设计与利用，使产品拥有典雅的外观和感性色彩的肌理，能给人一种亲和力、亲切感。日本设计师吉冈德仁设计的一个纸质蜂巢椅如图4所示。
将玻璃纸粘接在一起后切割椅子侧面形状，当向左右展开纸模的时候，内部就形成了蜂巢结构。不同体格的人坐上去会形成不同的坐面形状，同时能发出玻璃纸质特有的声音。
当绿色设计思潮席卷而来的时，充满人文关怀的设计也逐步涌现，环保型健康型的材质产品让人们感受到无微不至的关怀。所以，设计师对材质合理利用和新材料新加工方式的应用是产品蕴含生命的材质美。
图5是蜂蜜制造的蜂巢花瓶，这一作品体现了蜜蜂不断重复工作的价值。正好与工业产品的价值观相反――脆弱、短暂和原始。设计师尝试用不可用的、人们渴望得到的物品来与消费标准的持久性、功能性和技术创新性进行对抗。这个花瓶极具逻辑性又具有讽刺意味，蜂蜜来源与花朵却以花瓶的形式结束它们的旅程，这种独特的符号性价值是不可否认的。
这些让用户眼前一亮的设计不但在材质上有所突破而且极具创意，更重要的是它们内含了许多的感彩、时尚气息、艺术品质与人文关怀，这就是设计师们的设计目的，同时也是他们对材质美的表达。
3在设计中实现材质美感必须具备的条件
材料有提升设计价值、加强设计创意、吸引用户关注的能力，探索和发掘材料的应用潜能是不断进化发展的过程。设计师应该保持材料功能的同时又具有材料创新的能力，使用不同的实践处理手法进行材料的设计实践，许多令人兴奋而惊喜的创意就随之产生了。
3.1设计师应具备的素质
设计中经常遇到一些材质效果与设计目的相背离的情况，甚至有的材质效果不能实现从而牺牲了设计思想。这是设计师缺少积累，和对材料的加工方式不够全面的结果。设计师对材料、工艺的领悟与应用，就犹如乐团指挥须领会各类乐器的表现力与局限性，恰当、熟练地调动音乐语言，以期完美表达乐曲意境一样，只有通过对不同设计材料与加工工艺的深刻了解，深入的尝试，并涉及与设计相关的各个行业和领域。并对设计的领悟和审美能力。把两者相结合这样设计师才能在众多的材料中选择合理的设计手段，将设计的独特见解、和自身对设计理念的解读物化于产品设计之中。
3.2 选择适合的材料与加工工艺
（1）在进行设计加工之前应充分了解材质的特性，并了解材料的内在感性特征，以便在设计中更清楚地表达设计理念。
（2）要从产品的客观方面综合考虑产品设计的功能性，结构性、耐久性、安全性等等。例如：曾获IDEA奖作品奶瓶设计如图6所示 ，它是模拟母乳喂养，从视觉和触觉上让婴儿感到更舒适，更自然的体验。透明的弹性体头部适合儿童的感觉体验，奶瓶一改往常在下方开口，不但卫生易清洁而且灌装方便。瓶底有出气孔，可除气泡，避免给婴儿带来疝气。此款设计就充分考虑到婴儿喂养的两个使用人群的心理和生理需要，让喂养变得更自然。
（3）对于产品的时尚性与经济性，设计师应该妥善的处理之间的矛盾，做到平衡设计。当有成本限制时，设计师一般会选用价格较低却缺乏时尚性的材料与工艺。不过，有时选用成本较高而性能较优的材质，可使产品的环境协调性加强、能耗与维修费用降低，从而使产品寿命得以延长，从这个角度考虑，反而是经济的。
（4）材料的选择在突出重点的同时，应协调同一产品上不同的材料与工艺的搭配。突出重点就是要有对比，要使造型关键部位的质感设计可以形成视觉中心，更重要的是产品设计应该以和谐美为首要特征，单方面强调材质美以致忽略了产品的功能性，是不可取的，设计应该从产品的整体进行考虑。
3.3关注材料的新加工工艺和新材料的发展
新材料新工艺使设计师有了提升个人设计修养和基础的途径，同时，对材料的不同加工方法的尝试能更好的激发设计师的灵感，在表达创意理念方面起到重要的作用。
结语
产品的使用者需要的好设计不仅在于优美的造型，更重要的还有产品的整体效果与整体性能。材质，是衡量设计整体形式语言的关键因素，只有充分了解材质和工艺才能更淋漓尽致的表现产品设计，使其材质表现更完美。通过对产品设计的材料应用与分析，有利于理解材料美是在设计实践中不断尝试和不断发掘的。在产品设计中利用材料的特质，开发新产品以节省资源利用，是设计师不可推卸的责任。
参考文献
[1]殷晓晨，张良，韦艳丽.产品设计材料与工艺[M].安徽：合肥工业大学出版社，2009.
[2]朱小杰.让设计展示材质美[J].房材与应用，2003，31（02）：7.
[3]潘翔.材质的美感――对3c产品设计中材料运用的研究[D].同济大学建筑与城市规划学院博硕论文，2009.
[4]赵智慧，李春富.从iF设计奖看消费电子类产品设计的材质美[J].包装工程，2006，27（01）：185-187.
[5]汤重熹，曹瑞忻.产品设计理念与实务[M].安徽：安徽科学技术出版社，1998.
[6]刘启文.绿色产品设计选用材料及技术经济分析[J].包装工程，2004，25（02）：163.
随着高等教育改革的不断深入，高职教育以适应社会需要为目标，对人才的培养方案则要求以培养技术应用能力为主线来设计学生的知识、能力、素质结构。强调对学生技术应用能力的培养，理论知识则要求适度即可。工程材料逻辑性弱、概念繁多、内容分散、难于归纳重点。在过去的教学中沿袭了传统的教学模式，根据课程的性质和任务，以学科为中心组织教学。在知识的组织编排上从维护学科逻辑结构的严密性出发，强调其系统性和完整性。这种教学模式，强调了基本理论知识点的掌握而忽视了学生技能培养、知识点的综合性及实用性。其人才培养不能体现出新的高等职业教育的特色的教学模式。随着科学技术的进步，材料的发展也是日新月异，如何合理地选择、应用材料直接影响到产品的质量及生产成本。机械工程技术人员对材料的应用则侧重在正确地选择、应用材料，并且能够结合材料性能特点合理选择加工方法并制订工艺路线。因此，机械工程技术人员更需要与实际工作密切相关的材料基本知识以及对材料的应用能力，对材料的学习也就需要在了解材料基础知识的前提下，更强调要掌握产品在不同工作条件下的失效形式，并能根据工作条件对材料性能提出要求，经过对比、分析，选择满足使用要求且经济实惠的材料，而且还要能够合理地选择加工方法、正确地安排加工路线。那么，机械相关专业“工程材料”课程的教学则一定要符合机械工程技术人员的实际工作需要，更加强调学以致用。本次教学改革的目的是变“学科中心”模式为“能力中心”模式，这种教学模式是在分析某种职业岗位所要求的各种具体的业务能力的基础上有针对性地确定所需的知识内容，侧重强调综合性、实用性。
二、以“应用”为主旨重组教学内容[2-3]
工程材料内容繁杂，主要包括金属学基本知识、材料的强化与处理、常用金属材料（包括工业用钢、铸铁、有色金属及合金、粉末冶金材料）、高分子材料与无机非金属材料以及复合材料、材料成形技术、零件毛坯选择以及工艺路线制定等内容。本次教改以“应用”为主旨在教学内容上进行了整合优化。教学内容以传统金属材料的有关知识为核心，突出两条主线，即整个课程内容围绕“成分—组织—性能—应用”、“成分—工艺—组织—性能—应用”两条主线展开，教学过程保证了学科知识的完整性及系统性，更突出了知识的实践性。对主要的原理、规律及重要的概念定义作重点讲解，对常见金属材料的牌号、性能、热处理工艺、零件毛坯选择、工艺路线制定等与实际生产密切联系的一些知识点则结合实践灵活讲解。而一些抽象的难以理解的知识点如塑性变形机理等则进行了弱化处理。
三、改进教学方法，提高教学效率
改进教学方法是提高教学质量与教学效果的重要途径。为提高教学效率可采取以下措施：
1.上好第一节课
上好第一节课是培养学生对本课程学习兴趣的重要环节。第一节课采用“复习导入法”，如一上课首先让学生一起总结日常生活中常用的材料有哪些，工程材料有哪些，如何分类，然后引入正题讲明本课程的性质、目的及作用，让学生明白为什么要学材料课，都要学习哪些内容，应该怎样学。通过“复习导入法”来吸引学生的注意力，再一步步引导学生的思维跟着教师思路进行，从而提高学生的学习兴趣，避免抵触心理。
2.课堂内引入讨论，改进以讲授为主的教学方式
课堂讨论能使学生注意力集中，思维敏捷，是实行合作学习的重要途径，还能够及时反馈教学效果。教师在讲授过程中，要结合实际适时引入问题，鼓励学生积极参与，与教师思维同步，从而使学生的学习变被动接受为主动吸纳。在讨论过程中教师还要及时的对学生进行启发引导，并帮助归纳、总结得出结论。通过引入问题和讨论问题来培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
3.理论与实际相结合
学习理论知识的最终目的是要灵活应用于实际当中，因此在讲课过程中，教师应该尽可能地将一些工程实际应用案例贯穿于相关理论知识内，从而使学生能够准确地理解知识本质及其应用，最终培养他们理论联系实际分析解决工程问题的能力。例如，在讲到S、P杂质元素对材料性能影响时，可引入“泰坦尼克号”轮船断裂原因分析，如此一方面引起了学生的学习兴趣，另一方面使学生在学习知识的同时增强了理论联系分析问题的意识。
4.设置综合实验，提高学生对理论知识的综合应用能力
“工程材料”的传统实验主要是验证性的，要求学生明确实验的目的、要求及内容，之后仅仅是通过实际操作来验证结果。综合实验则更强调了学生的主体性，要求学生拿到任务书后，首要的是要进行实验方案的设计，而设计方案则需要理论知识作基础，并需要查找相关文献资料。通过小组讨论及教师指导的方式确定方案的可行性，并根据具体条件在实验中验证。设计方案的过程一方面调动了学生的积极主动性，另一方面综合分析、应用了所学的理论知识，强化了其理论联系实际的能力。
5.在平时作业中增加需要查阅资料并思考的题目
授人鱼不如授人以渔，在教学过程中不仅仅是要教会学生知识，更重要的是教会学生学习知识运用知识的能力。因此在平时作业中增加需要查阅资料并思考的题目，并以小论文的形式完成。为了完成作业，学生必须通过图书馆、网络去查找相关的文献资料，并结合所学专业知识进行分析筛选、整理应用，最终以恰当的论据对题目进行充分论证完成小论文的撰写。这类作业可以培养学生学习能力、独立检索文献资料并对占有资料进行分析整理并恰当运用的能力，还可以提高对知识的综合应用能力。
