10. Khung cấu trúc của luận án
3.3.3. Vận dụng tiến trình thiết kế và thực hiện dạy học các mô đun chuyên môn
chuyên môn nghề Cắt gọt kim loại theo tiếp cận trải nghiệm
Vận dụng tiến trình thiết kế và thực hiện dạy học tiếp tiếp cận trải nghiệm trong “Bài 5: Tiện trụ trơn ngắn” được làm rõ theo bốn bước sau:
Bước 1: Phân tích đặc điểm sinh viên
- Đối tượng người học: Sinh viên năm thứ hai, hệ cao đẳng chính quy nghề Cắt gọt kim loại, trong độ tuổi từ 19 đến 21 tuổi.
- Các sinh viên đã có trước những kinh nghiệm (kiến thức, kĩ năng) cần thiết cho nhiệm vụ tiện trụ trơn ngắn gồm:
+ Đọc hiểu bản vẽ kỹ thuật
+ Loại vật liệu cơ khí của chi tiết gia công + Sử dụng các công cụ đo lường kỹ thuật
+ Những nội qui và qui định khi thực tập trong xưởng máy công cụ + Vận hành máy tiện vạn năng
+ Các loại dao tiện ngoài cũng như cách mài dao tiện ngoài.
- Các điểm yếu (lỗ hỏng) kiến thức và kĩ năng cần bổ sung cho sinh viên để thực hiện nhiệm vụ tiện trụ trơn ngắn gồm:
+ Lựa chọn chế độ cắt (chiều sâu cắt, bước tiến dao, tốc độ cắt) trong các trường hợp tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh.
+ Cách thiết kế phương pháp gia công trụ bậc ngắn gá trên mâm cặp ba vấu của máy tiện vạn năng.
+ Trình tự gia công tiện trụ trơn gá trên mâm cặp ba vấu: gá phôi, gá dao, cắt gọt và kiểm tra sản phẩm.
- Động lực học tập của sinh viên
+ Đây là bài học đầu tiên mà các sinh viên được tiếp xúc và gia công một chi tiết cụ thể trên máy tiện vạn năng nên chắc chắn sẽ gây cho người học nhiều tò mò, mối quan tâm để học tập. Họ phải vận dụng kiến thức tiện trụ trơn một cách linh hoạt dựa vào điều kiện cơ sở vật chất của xưởng gia công, điều kiện máy móc, dụng cụ cắt để đưa ra các lựa chọn thông số cắt phù hợp nhất.
+ Và điều quan trọng không thể thiếu, đó là yếu tố kinh nghiệm sau mỗi lần luyện tập thực tế sẽ giúp sinh viên đưa ra các phương pháp gia công, quy trình công nghệ thích hợp hơn sau mỗi lần trải nghiệm.
Bước 2: Phân tích bối cảnh đào tạo
(1) Đào tạo theo tiếp cận năng lực
- Các giảng viên tại Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình đã được bồi dưỡng về triết lí và thực hiện đào tạo theo tiếp cận năng lực.
- Chương trình đào tạo được xây dựng theo hướng tiếp cận mục tiêu, tiếp cận chuẩn đầu ra (tiêu chuẩn kĩ năng nghề quốc gia).
(2) Tiêu chuẩn “Tiện trụ trơn ngắn”
- Cấp chính xác tiện thô “12” - Cấp chính xác tiện bán tinh “9” - Cấp chính xác tiện tinh “7”
- Đảm bảo kích thước chi tiết theo bản vẽ kỹ thuật
- Tra cứu dung sai kích thước mặt ngoài với trục cơ sở: miền dung sai “h” căn cứ theo TCVN 2245:1999 [37]. Có thể tóm tắt dung sai tiêu chuẩn của trụ trơn theo Bảng 3.2.
Bảng 3.2: Dung sai tiêu chuẩn đối với trụ trơn (TCVN 2245:1999)
Miền dung sai
Kích thước danh nghĩa (mm) 3 ÷ 6 6 ÷ 10 10 ÷ 18 18 ÷ 30 30 ÷ 50 50 ÷ 80 80 ÷ 120 120 ÷ 180 180 ÷ 250 250 ÷ 315 315 ÷ 400 Dung sai giới hạn (μm)
h5 -5 -6 -8 -9 -11 -13 -15 -18 -20 -23 -25 h6 -8 -9 -11 -13 -16 -19 -22 -25 -29 -32 -36 h7 -12 -15 -18 -21 -25 -30 -35 -40 -46 -52 -57 h8 -18 -22 -27 -33 -39 -46 -54 -63 -72 -81 -89 h9 -30 -36 -43 -52 -62 -74 -87 -100 -115 -130 -140 h10 -48 -58 -70 -84 -100 -120 -140 -160 -185 -210 -230 h11 -75 -90 -110 -130 -160 -190 -220 -250 -290 -320 -360 h12 -120 -150 -180 -210 -250 -300 -350 -400 -460 -520 -570 (3) Nguồn lực vật chất
Tại trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình, những thiết bị phục vụ đào tạo kĩ năng tiện gồm:
- Về máy tiện vạn năng có: 04 máy LD 134.OE và 04 máy Knuth, và còn một số máy đời cũ hơn (Hình 3.2).
- Trong sự giới hạn về nguồn lực kinh phí nên các mô đun tiện hầu như chỉ có thể tổ chức trong không gian xưởng thực hành, có thể kết hợp với các phần mềm mô phỏng gia công cắt gọt.
Bước 3: Thiết kế và thực hiện dạy học
(1) Tên bài học, thời lượng, mục tiêu bài học: Tiện trụ trơn ngắn, 20 giờ (3 lí thuyết, 16 thực hành, 1 kiểm tra), mục tiêu được trình bày trong mục 3.4.2 của Luận án này.
(2) Hình thức tổ chức dạy học: Trải nghiệm trong xưởng thực hành.
(3) Phương tiện, đồ dùng dạy học
- Máy tiện vạn năng: 04 máy LD 134.OE và 04 máy Knuth.
- Các loại dao tiện gồm dao tiện mặt đầu, dao tiện vai, dao tiện cắt đứt. - Bản vẽ kỹ thuật (Bảng 3.3)
- Bảng tiến trình tiện trụ trơn (Bảng 3.4)
- Phiếu luyện tập xây dựng quy trình công nghệ (Bảng 3.5) - Phiếu phân công luyện tập thực hành (Bảng 3.6)
- Phiếu kiểm tra sản phẩm trụ trơn (Bảng 3.7) - Phiếu phân tích máy tiện (Bảng 3.8)
- Dụng cụ đo và kiểm tra gồm thước lá, thước cặp
Bảng 3.3: Bản vẽ kỹ thuật trụ trơn
TRỤ TRƠN Vật liệu Tỉ lệ Bản số
Người vẽ D V Cường 10/4 Thép 1:1
Kiểm tra 10/4 Trường CĐ Cơ giới Ninh Bình
Ø40 Ø34 0-0,16 182 3 ,5 1,5x45°
Bảng 3.4: Bảng tiến trình gia công tiện trụ trơn
BẢNG TIẾN TRÌNH TIỆN TRỤ TRƠN
TT Các bước Mô tả bước Hình ảnh
1 Gá phôi trên mâm cặp
- Mở rộng vấu cặp, lồng phôi, điều chỉnh phôi để chiều dài phôi phía ngoài vấu cặp là:
Lp = Lct + ( 1015) mm - Kẹp chặt phôi.
2 Gá dao - Gá dao tiện đảm bảo chiều dài phía ngoài ổ dao khoảng (1,5 - 2) chiều cao cán dao.
- Điều chỉnh cho mũi dao cao ngang tâm máy và kẹp chặt.
TT Các bước Mô tả bước Hình ảnh
3 Tiện khỏa mặt đầu
- Đưa dao tiện mặt đầu vào vị trí cắt gọt.
- Mở máy quay thuận, điều chỉnh bàn dao để mũi dao tiếp xúc vào mặt đầu phôi, quay bàn dao ngang đưa dao ra khỏi mặt trụ phôi.
- Lấy chiều sâu cắt, điều chỉnh bàn dao ngang đi vào cắt gọt bằng tay hoặc tự động. Khi dao vào đến tâm, ngắt tự động, đưa bàn dao ngang ra ngoài, tắt máy.
4 Tiện thô - Điều chỉnh chế độ cắt, mở máy quay thuận.
- Điều chỉnh dao tiếp xúc mặt trụ cách mặt đầu phôi khoảng 5mm, điều chỉnh vạch 0 trùng vạch chuẩn.
- Lấy chiều sâu cắt t, sau đó tiện thử.
- Tiện bằng tự động hoặc bằng tay, khi dao cắt vạch dấu khoảng 1mm thì ngắt tự động, dùng tay điều chỉnh bàn xe dao để cắt hết chiều dài vạch dấu, điều khiển dao ra xa phôi, tắt máy.
- Đo kích thước vừa gia công.
- Tiếp tục thực hiện điều chỉnh máy cắt gọt tương tự như trên đến khi tiện hết lượng dư cắt thô.
5 Tiện bán tinh và tiện tinh
- Điều chỉnh chế độ cắt cho tiện bán tinh và tiện tinh, sau đó lấy chiều sâu cắt và tiến hành tiện theo phương pháp như tiện thô cho tới khi đạt được kích thước đường kính và chiều dài.
TT Các bước Mô tả bước Hình ảnh
6 Vát cạnh - Điều chỉnh dao vát cạnh vào vị trí phôi cần vát cạnh sao cho lưỡi cắt chính ở khoảng giữa của cạnh cần vát, mở máy quay thuận, điều chỉnh bàn dao ngang tiến vào phôi để cắt theo chiều dài và góc vát như trên bản vẽ.
7 Kiểm tra - Kiểm tra các kích thước đã gia công - Kiểm tra bề mặt gia công
(Bảng tiến trình có sử dụng một số nội dung hình ảnh từ http://cokhithanhduy.com/quy-trinh-cong-nghe-gia-cong-tien-tru-tron-cach- lua-chon-che-cat-khi-tien/)
Bảng 3.5: Phiếu luyện tập Lập quy trình công nghệ gia công tiện trụ trơn
PHIẾU LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TIỆN TRỤ TRƠN
Tên sinh viên: ... Ngày thực hiện: ... Tên kĩ năng (công việc): ...
TT Các bước Kích thước chi tiết Dụng cụ Loại (thô, tinh) v n s
1
2
3
Bảng 3.6: Phiếu phân công luyện tập thực hành
PHIẾU LUYỆN TẬP
Tên sinh viên: ... Ngày thực hiện: ... Tên kĩ năng (công việc): ...
Lần Nội dung Dụng cụ Thời gian Cấp chính xác/ Độ
nhám Nhận xét 1 Tiện trụ trơn kích thước ø34x182, độ nhám Ra3,5 từ phôi ø40.
Máy tiện LD 134.OE hoặc máy Knuth
3 giờ h11 – h12 Rz80 2 3 giờ h9 – h10 Rz40 3 2 giờ h7 – h8 Rz20 4 2 giờ h7 – h8 Ra3,5
Bảng 3.7: Phiếu kiểm tra chất lượng trụ trơn
PHIẾU KIỂM TRA TRỤ TRƠN
Tên sinh viên: ... Ngày kiểm tra: ... Tên kĩ năng (công việc): ...
TT Tiêu chí chất lượng Kích thước danh nghĩa Kích thước dung sai Kích thước thực Sai số Đánh giá Ghi chú
1 Kích thước chiều dài 2 Kích thước đường kính 3 Cạnh vát
Bảng 3.8: Phiếu luyện tập phân tích máy tiện
PHIẾU PHÂN TÍCH MÁY TIỆN
Nhóm sinh viên: ... Ngày thực hiện: ... Tên máy tiện (nhãn hiệu): ...
TT Các tính năng cơ bản Thông số kỹ thuật
1 Chiều dài chống tâm (max) 2 Đường kính gia công (max) 3 Dải tốc độ (thấp, cao)
4 Tốc độ chạy dao ngang trục X 5 Tốc độ chạy dao dọc trục Z
Kết luận: Quy trình công nghệ gia công mà nhóm đã xây dựng có phù hợp để thực hành trên máy tiện này không, hãy lí giải rõ hơn?
... ... ... ... ...
(4) Tiến trình thiết kế và thực hiện dạy học
Bài học tiện trụ trơn có tổng thời lượng 20 giờ, được chia thành 4 buổi lên lớp (5 giờ/ buổi) phù hợp với thời khóa biểu của Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình. Tiến trình thiết kế và thực hiện dạy học cụ thể như sau (Bảng 3.9):
Bảng 3.9: Lập kế hoạch thực hiện dạy học bài Tiện trụ trơn ngắn
Nội dung Gợi ý hoạt động dạy Gợi ý hoạt động học Thời gian 1. Dẫn nhập
Nhiệm vụ 1: Trải nghiệm tình huống tiện trụ trơn và các ứng dụng. Trải nghiệm vật thật và hình ảnh
- Thảo luận toàn lớp
- Lý thuyết về chủ đề
- Trải nghiệm một vật thật sẽ thực hành trong bài học.
- Tổ chức cho sinh viên trải nghiệm xem vật thật và xem một số hình ảnh chi tiết trụ trơn trong Hình 3.3.
- Đặt các câu hỏi ngắn và thảo luận toàn lớp để phân tích hình dáng và kết cấu của từng chi tiết cơ khí. - Sử dụng bài giảng Powerpoint để giải thích ngắn vấn đề học tập trong bài học.
- Cho học sinh trải nghiệm vật thật
- Sinh viên quan sát và nhận biết ứng dụng của trụ trơn ngắn trong nguyên công tiện của gia công cơ khí.
- Thảo luận toàn lớp để phân tích hình dáng, kết cấu của từng chi tiết cơ khí.
- Rút ra kết luận rằng tiện trụ trơn là một bán thành phẩm rất quan trọng của nhiều loại chi tiết cơ khí. - Trải nghiệm vật thật trụ trơn ngắn. Buổi 1 0.5 giờ 2. Giới thiệu chủ đề Nhiệm vụ 2: Trải nghiệm mô phỏng trên phần mềm SSCNC - Tên bài: Tiện trụ trơn ngắn
- Chạy mô phỏng quá trình gia công trụ trơn trên SSCNC (Hình 3.4)
- Đặt các câu hỏi ngắn để sinh viên nhận ra những gì đã biết, chưa biết.
- Xem mô phỏng quá trình tiện trụ trơn ngắn trên phần mềm SSCNC
- Thảo luận toàn lớp về kết quả, công việc thực hiện.
0.5 giờ
Nội dung Gợi ý hoạt động dạy Gợi ý hoạt động học Thời gian
- Mục tiêu
- Nội dung khái quát
Nhiệm vụ 3: Trải nghiệm bản vẽ chi tiết ø40 x 182 - Trải nghiệm đọc bản vẽ - Thảo luận - Vấn đề gia công - Kế hoạch học tập
- Giới thiệu về mục tiêu của bài
- Cho sinh viên trải nghiệm sản phẩm trụ trơn thành phẩm. - Cung cấp bản vẽ kỹ thuật (Bảng 3.3) để sinh viên đọc. - Đặt các câu hỏi ngắn: Vật liệu của chi tiết là gì? Chi tiết có kết cấu thế nào? Các yêu cầu kỹ thuật của bán thành phẩm?
- Giới thiệu các kiến thức, kĩ năng mới
- Chuyển tiếp bài mới
- Thống nhất về mục tiêu và nội dung của bài.
- Xem và nhận xét sản phẩm hoàn chỉnh.
- Đọc bản vẽ chi tiết ø40 x 182.
- Thảo luận toàn lớp về những kiến thức, kinh nghiệm đã có.
- Nhận thức các kiến thức, kĩ năng mới
- Chuyển tiếp bài mới
0.5 giờ
3. Giải quyết vấn đề
Nhiệm vụ 4: Nghiên cứu các lí thuyết mới - Yêu cầu kỹ thuật khi gia công trụ trơn.
- Phương pháp gia công.
- Các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp đề phòng.
- Gợi ý sinh viên nhắc lại các kiến thức liên quan.
- Hướng dẫn sinh viên nghiên cứu tài liệu
- Hồi tưởng về các kiến thức liên quan đến dung sai tiêu chuẩn, nguyên lí gia công tiện, chế độ cắt, cấu tạo dao tiện ngoài.
- Đọc tài liệu về phương pháp gia công trụ trơn.
Nội dung Gợi ý hoạt động dạy Gợi ý hoạt động học Thời gian
- Tiến hành gia công
Nhiệm vụ 5: Trải nghiệm lập quy trình công nghệ gia công trụ trơn ø40 x 182
- Chế độ cắt (s, v, t)
- Quy trình công nghệ tối ưu.
Nhiệm vụ 6: Trải nghiệm phân tích máy tiện.
- Máy tiện LD 134.OE - Máy tiện Knuth
- Điều chỉnh quy trình công nghệ gia công
- Hướng dẫn đọc và phân tích bản vẽ
- Mô phỏng và giải thích minh họa.
- Giáo viên chia nhóm và giao mẫu phiếu luyện tập lập quy trình gia công (Bảng 3.5).
- Tổ chức cho nhóm báo cáo kết quả và đặt câu hỏi liên quan đến chế độ cắt (s, v, t).
- Cho phép các nhóm chỉnh sửa quy trình gia công
- Kiểm tra sản phẩm - Giao nhiệm vụ cho nhóm nghiên cứu một loại máy tiện vạn năng trong xưởng gia công.
- Tổ chức cho sinh viên báo cáo kết quả và phản ánh quy trình công nghệ đã xây dựng.
- Cho phép sinh viên chỉnh sửa quy trình công nghệ gia công
- Xác nhận tính khả thi và an toàn của quy trình
- Đọc bản vẽ chi tiết ø40 x 182 để phân tích phương pháp gia công.
- Xem mô phỏng gia công trụ trơn ø40 x 18
- Nhóm sinh viên cùng nhau xây dựng quy trình công nghệ gia công.
- Các sinh viên báo cáo kết quả và trả lời các câu hỏi của giảng viên.
- Nhóm sinh viên chính xác hóa quy trình gia công trụ trơn.
- Nộp sản phẩm
- Nhóm SV trải nghiệm phân tích thông số kỹ thuật máy tiện (Bảng 3.8).
- Nhóm sinh viên báo cáo kết quả và đánh giá liệu quy trình công nghệ đã xây dựng có thể gia công trên máy tiện không?
- Chỉnh sửa quy trình công nghệ gia công.
- Báo cáo những kết quả chỉnh sửa
2,5 giờ
Buổi 2 1 giờ
Nội dung Gợi ý hoạt động dạy Gợi ý hoạt động học Thời gian
Nhiệm vụ 7: Xem trình diễn mẫu
- Mô phỏng gia công
- Bảng tiến trình
- Các lưu ý về an toàn
- Trình diễn
Nhiệm vụ 8: Trải nghiệm luyện tập từng bước tiện trụ trơn
- Quy trình công nghệ gia công.