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刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号: 2-277

历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979

“绿色环保”与《数控机床操作与编程》课程教学

【作者】 韩 伟

【机构】 陕西科技大学 董华燕

【摘要】
【关键词】
【正文】  摘 要:现代生活中“绿色环保”已不是一个新的名词了,产品和工业设计以及生产中早在上个世纪末也已引入了这一理念。如何将“绿色环保”融入在职业教育中,为社会输送重环保、懂环保的技术人才,是我们职业教育老师值得深思的问题。该文以《数控机床操作与编程》课程为例,介绍了如何将“绿色环保”融入教学的具体措施。
  关键词:绿色环保 课程教学 教学目标 教材编写 教学过程 课外活动 
  引言
  机械制造业中产生的工业废水、废气、固体废物及噪声对环境的污染和对人身体的损坏不容忽视。在人们对环境保护日益关注的今天,作为培育技工、为企业输送技能人才的职业院校,加强环境保护教育已成为职业教育改革的重要内容。身为职业学校教师,在日常教学中培养学生的环保意识和行为,是不容小觑的职责。《数控机床操作与编程》是我校进行课程整合后,新开设的一门理实一体化课程,从制订课程标准到编写教材,从行动导向的课程过程到课外活动的安排,充分考虑环境保护因素,将“绿色环保”的理念、方法融入其中,渗透进日常教学的点点滴滴,以培养学生环境保护的意识和行为。
  一、在课程标准中强调“绿色环保”
  课程标准是规定课程性质、课程目标、内容目标、实施建议的教学指导性文件,是教材、教学和评价的基本依据。在制订课程标准时强调环境保护教育,突出“绿色环保”的要求,为整个教学计划和实施明确了目标。本课程在制定课程标准时突出以下几点要求。  
  1.安全文明生产 
  如任务一:认识数控机床。教学目标之一是能按照车间安全防护规定穿戴劳保用品,执行安全操作规程,牢固树立正确的安全文明操作意识。在其他各任务中也强调要认真执行安全操作规程,并将此作为评价考核内容之一。
  2.正确处理“三废”,降低噪声
  数控加工过程中,不可避免地会产生工业废水、废气、固体废物,以及噪声污染,教学目标中要求学生认识到与环境污染有关的因素,本职业将面临哪些环保问题,怎样预防?“三废”对环境的影响及防治措施等。
  3.节能减排
  节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。本着课标中节能减排的要求,在各项目教学中通过合理地选择使用设备、工装,优化工艺设计,推广“四新”技术,节水、节电,回收利用废物等措施加以实现。
  二、在教材编写中融入“绿色环保”
  本课程的教材是校企合作的团队共同编写而成,采用项目驱动式,在编写前调研了相关制造企业对“绿色环保”的具体要求及做法,企业员工应具备的环保知识,在编写过程中充分考虑到环保因素,主要体现在以下几点。
  1.“绿色环保”融入项目案例的编写中
  (1)考虑实训材料的重复嵌套使用
  如数控铣削项目二平面的铣削中采用100×100×20mm的毛坯,铣削双面厚度至15mm;项目三轮廓零件的加工中任务之一是外轮廓加工,将此零件继续铣削外轮廓为80×80×15,四周R10圆角;项目四孔系加工在此零件基础上加工孔;项目五槽类零件加工则是在零件中间铣出深8mm的十字槽。
  而数控车削案例在编写时,则可以采用两种方案。方案一:优先考虑长度方向尺寸因素,即前一项加工出的工件只需切除第一段材料可继续使用于第二个项目,材料实现嵌套加工。方案二:优先考虑直径方向的尺寸因素,即前一项目加工出的工件仍可用于后一项目的加工,也可实现材料的重复嵌套使用。达到节约材料,节能环保的目的。
  (2)采用企业生产实例
  编写的案例采用企业生产实例,以企业较固定的产品作为加工实例,如凸轮、连板、拐臂等零件的加工。这样学生既能真刀实枪地演练,又降低了模拟件的消耗。
  2.“绿色环保”融入数控加工工艺的设计中
  目前,在机械加工企业中,往往只重视机械加工精度和加工效率的提高,而忽视了加工工艺中存在的能源消耗问题,而工人也缺乏节能降耗的理念,造成能源浪费。所以在职业院校中灌输节能降耗的理念非常重要,在编写教材数控加工工艺时要体现出节能降耗。
  (1)选择合适的设备
  实践证明,同一件零部件的加工,选择不同的设备,其能耗大不相同,严重的甚至要差十几倍。比如一些小零部件的加工,如果采用大型先进的设备,虽然取得一样的加工效果,但是明显造成了能源的浪费。因此,教材中各工作任务实施时选择与其加工精度、加工范围相匹配的设备,比如蜡模、铝件加工时选择学校早期的数控机床、教学机,而生产件加工则选择普通数控机床、多轴数控机床或加工中心。
  (2)选用合适的工装
  合适的工装的选择对加工能耗的降低及生产效率的提高具有重要作用。比如凸轮零件的加工,在铣削外轮廓时为方便立铣刀连续完成,设计了简单的平面双销夹具,同时采用多件装夹,节省了加工时间,降低了能耗。同样,刀具在选择时无论是材料还是规格既要因地制宜,也要考虑到节能降耗。
  (3)积极采用先进技术和工艺
  如采用成组工艺,在拐臂类零件的加工时,利用拐臂类零件的相似性,在实习企业原有多个工艺规程的基础上制订出成组工艺,提高了加工批量,可有效降低能耗。
  数控铣削项目七为曲线、曲面的加工,在教材中选择了椭圆的铣削、国产某型号飞机机翼下某重要旋转部件的加工及飞机模型的铣削等案例,其工艺设计中运用了宏程序加工椭圆,利用CAD/CAM功能合理设计铣削路线、仿真功能进行工艺程序校验,以达到工艺最优化设计。
  3.“绿色环保”纳入课程评价中
  本课程为理实一体化课程,采取过程性评价与结果性评价相结合的方式,对学生从工作过程、实训效果、以及职业素质等方面进行多元化过程考核评价,将学生的安全环保意识及举措也纳入考核范畴。
  实训指导教材中附有“教学项目过程考核评价表”,在设计评价表时,针对不同工作任务,增加诸如“严格遵守安全生产规范;能优化工艺路线,降低能耗;能更换切削液,并懂得废切削液的处理方式;能遵循6S要求整理工作场所;能做到节水节电,减少废弃物”等等考核项目。学生在实施项目前参照评价表的要求可以做到有的放矢,完成项目后参照评价表进行综合评价,进一步深化环境保护意识。
  总之,教材是课程实施的依据,教师在编写教材时,就应充分考虑到环境保护的因素,再通过具体的工作任务体现出来。
  三、在教学过程中进行“绿色环保”
  1.抓住契机,对学生进行“绿色环保”教育
  比如课程教学之初,学生们第一次走进车间接触数控设备,进行加工操作,教师可适时地将环保教育与专业结合起来,如数控加工过程中会有哪些环境污染?使学生了解其面临的工作环境对自身健康和他人生活、生产可能造成的影响,从而在以后的工作中探索更加环保的生产方式。
  笔者曾经问过学生“数控机床的防护门有什么作用?”学生们的答案很多,其中有一点是隔绝噪声。此时恰好引入“噪声的危害”,通过普通机加车间和数控车间的对比,他们对此已深有体会。那么如何防治噪声?经过教师的讲授及学生们的探索,学习了环保知识。
  2.“绿色环保”渗透进行动导向的教学过程中
  以项目二平面的加工教学过程为例,采取行动导向的教学设计,在资讯环节利用引导文教学法,提出若干引导问题,除了“该工件如何装夹?选择什么刀具加工?”等专业问题以外,还包括“是否使用切削液?切削液使用的利弊?对环境有何影响?”“用面铣刀和立铣刀均能加工,对生产率和能耗的影响有何区别?”“加工完的切屑如何处理?”等与环保有关的问题。
  在计划、决策环节学生在老师的辅导下自主学习、讨论,制定该项目实施方案,包括工艺编制、工艺装备的选择、程序编制。学生们通过查阅资料、实地考察、教师讲授等方式将会了解到绿色制造工艺、干式加工,了解车间铁屑打包、回收流程,了解到机油、切削液的回收、排放等知识。往往随着学习的深入,他们甚至能够发现问题,对不环保的方式提出意见和建议。
  实施阶段充分利用仿真软件进行模拟实操,上机床操作时学生会认真执行安全操作规程,选择用更快捷低能的面铣刀来进行加工,不使用切削液,按6S要求整理工作场所,洗手时采用锯末尽量不用清洁剂,机床闲置后及时关闭电源。
  检查评价阶段采取自评、互评及师评的方式,除检查零件是否符合图纸要求外,实施过程中是否绿色环保也是评价因素之一。小组教学中设立的环保小组长将会发挥积极的推动作用。
  总之,充分利用一体化教学过程,利用学生在企业、施工现场实习的机会,鼓励学生结合生产实际、刻苦钻研,引入环保的理念改进生产技术,激励学生由提高意识到自觉参与。
  四、在课外活动中延续“绿色环保”
  1.课后作业中布置“绿色环保”内容
  通过布置课后作业,让学生去学习、了解环保知识,提升环保理念。例如推荐学生阅读徐志毅主编的《环境保护技术和设备》等书籍,了解机械制造业的环境保护技术。分组让学生们制作简易切削液过滤装置、太阳能小车,进行垃圾分类。制作“绿色环保标志”,定期制作海报,张帖在实训室,进行环保知识宣传。
  2.课外活动中进行“绿色环保”教育
  在一体化教学期间,组织学生学习环境保护法律、法规,观看视频影片,进行参观、访问、考察,比如学生曾在对大型企业的考察中了解过有关“三废”的处理方式,数控加工的新技术、新能源的使用。或者开展主题活动,就某个现象,如车间油污遍地、废油废水直接排入下水道等情况展开讨论,举办诸如“绿色制造”的讲座、或进行演讲等。同时,可以结合“世界环境日”、“全国植树节”等特殊活动日开展宣传教育活动。通过丰富多彩的课外活动,使学生在积极参与的过程中受到启发和教育。
  五、合格的师资是“绿色环保”融入课程教学的有力保障
  1.提高认识,增长知识
  环境保护问题已同每个国家、每个民族的命运息息相关,成为无法回避的问题。21世纪的教师就需要站在全人类生存和发展的高度,树立环保意识,做一名维护人类社会健康和可持续发展的环保卫士和坚定的环保教育工作者。教师要不断学习,了解当前世界三大社会问题之一是保护环境,了解与行业、职业相关的环保知识,不断地提高认识、增长知识,才能有机地与日常教学活动紧密结合起来。
  2.身体力行,潜移默化
  教师要用切实的行动、科学的理论潜移默化地影响、指导、教育学生提高环保意识。例如教学项目完成后,教师带头收拾整理现场,用锯末洗手去油污,节约纸张、关紧水龙头,点点滴滴的小举措却在潜移默化地影响着学生。使学生能自觉地把自身个体与整个环境紧密联系起来,学会自觉地关爱身边的环境,关爱我们共同的家园。
  六、结束语
  “绿色环保”不能仅停留在口头,喊喊口号,而要长期贯彻执行,从理念提升到身体力行,持之以恒,是个长期的过程。从一门课程的改革到在职业院校中强化环境保护教育,从而为企业输送重环保、懂环保的技能型人才,为企业的可持续性发展提供保障。
  参考文献:
  [1] 马文荣.在职教中加强环保素质教育.广西师范大学学报,1999.2
  [2] 张志燕 赵建民. 职业教育中来自环保方面的挑战. 万方数据
  [3] 王淑珍.节能降耗在机械设计加工中的应用. 中国机械,2014.8
  [4] 代显帅,赵玉娇,尹诗萌. 基于环境保护的机械工业制造的发展趋势. 科教导刊-电子版,2014.7
  [5] 刘会卿. 节约资源型机械制造工艺技术初探. 中国科教创新导刊,2014.1
  [6] 田竹梅. 浅谈环保节能概念与数控车削实训. 中国科技纵横,2014.1