從培養(yǎng)應(yīng)用型人才出發(fā)搞好機(jī)械精度設(shè)計(jì)與測量課程的教學(xué)改革

吳作倫，喻彩麗

浙江科技學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院，浙江 杭州 310023

1 明確培養(yǎng)要求、堅(jiān)持教學(xué)改革

“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與測量”或者說“互換性與測量技術(shù)”作為機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，這一點(diǎn)已被人們進(jìn)一步確認(rèn)。該課程幾經(jīng)風(fēng)雨、幾經(jīng)周折，曾幾何時(shí)，許多學(xué)校將該課程拆分到機(jī)械制圖課內(nèi)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程中，由于學(xué)科性質(zhì)不一樣，很難保證分塊后的內(nèi)容銜接與教學(xué)質(zhì)量，造成學(xué)生在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不知道怎樣正確的運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精度設(shè)計(jì)。圖樣標(biāo)注五花八門、錯(cuò)誤百出，或者照葫蘆畫瓢，知其然不知其所以然，不僅使學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)不能順利進(jìn)行，而且畢業(yè)后連一張比較完整圖紙也難以保證，致使學(xué)生在畢業(yè)后較短時(shí)間里不能很好承擔(dān)起技術(shù)任務(wù)。

目前，在絕大部分高等學(xué)校該門課程或以“互換性與測量技術(shù)”或以“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與測量”等作為課程名稱，課時(shí)亦有所不同，但他們的主要內(nèi)容，從緒論課的互換性概念到尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、測量技術(shù)基礎(chǔ)以及后面的典型零件設(shè)計(jì)如齒輪、螺紋、軸承、鍵，其基本內(nèi)容還是一致的，它作為機(jī)械類專業(yè)的一個(gè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課被大家認(rèn)同。

近年來，本學(xué)科的教學(xué)改革進(jìn)入了一個(gè)新的階段，圍繞該門課程的教學(xué)改革與教學(xué)方法改革方興未艾，不少高校進(jìn)行了許多積極的探索，總結(jié)出許多教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法改革的思路，使大家進(jìn)一步明確課程的教學(xué)改革是與學(xué)校的定位和培養(yǎng)目標(biāo)緊密相聯(lián)。

眾所周知，根據(jù)高等教學(xué)法規(guī)定，高等學(xué)校具有人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)3大職能。作為一所高校，主要培養(yǎng)什么類型的學(xué)生，主要從事什么樣的科學(xué)研究，主要提供什么樣的社會服務(wù)，必須根據(jù)社會需要和自身?xiàng)l件來確定，根據(jù)學(xué)校性質(zhì)不同，培養(yǎng)人才規(guī)格不一樣。我國的一些學(xué)者對我國高等院校分類進(jìn)行探討，不同的學(xué)校類型對人才培養(yǎng)的規(guī)格、人才培養(yǎng)的要求，課程培養(yǎng)要求是各不相同的。我國絕大部分地方性高等院校是以本科教育為主的應(yīng)用型大學(xué)，它的內(nèi)涵大致可這樣表述：面向地方經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需要，設(shè)置應(yīng)用學(xué)科專業(yè)；強(qiáng)化實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)，提高應(yīng)用能力；重視應(yīng)用研究，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合；培養(yǎng)具有一定理論基礎(chǔ)，理論應(yīng)用和技術(shù)能力，為黨政機(jī)關(guān)、企事業(yè)等基層單位管理服務(wù)的應(yīng)用性專業(yè)人才。也就是說，作為地方性學(xué)校是以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù)的高等院校為宗旨。

浙江科技學(xué)院長期以來結(jié)合中國的實(shí)際，學(xué)習(xí)德國辦校的經(jīng)驗(yàn)，作為地方性高等院校確立了 “學(xué)以致用、全面發(fā)展”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)教學(xué)思想觀念。筆者根據(jù)本人的長期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從培養(yǎng)應(yīng)用型人才出發(fā)和大家共同探討該門課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革。

2 統(tǒng)一規(guī)劃、合理安排教學(xué)內(nèi)容

隨著時(shí)代的發(fā)展，新的科學(xué)技術(shù)知識呈連鎖爆炸式不斷涌現(xiàn)，使機(jī)械類專業(yè)不斷充實(shí)新的知識，也使一些傳統(tǒng)課程，如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)等、包括互換性與測量技術(shù)課程的學(xué)時(shí)大大被壓縮，但基本內(nèi)容減少不多。在這種情況下，根據(jù)筆者的多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與測量”課程改革，總體思想是提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。正確取舍和組織教學(xué)內(nèi)容是非常重要的，尺寸公差、形位公差、表面粗糙度是本課程的主要內(nèi)容，是學(xué)習(xí)其它幾個(gè)章節(jié)基礎(chǔ)，特別是尺寸公差。在典型零件設(shè)計(jì)的相關(guān)章節(jié)中，齒輪精度設(shè)計(jì)是本課程教學(xué)的難點(diǎn)之一，特別是在工藝課教學(xué)環(huán)節(jié)尚未進(jìn)行情況下，因此需要花力氣將這幾個(gè)章節(jié)教學(xué)搞好。在有限的學(xué)時(shí)條件下要想獲得良好的教學(xué)效果，各相關(guān)課程進(jìn)行良好的溝通和協(xié)調(diào)顯得尤為重要，明確各課程所承擔(dān)的教學(xué)內(nèi)容，做到一般內(nèi)容不重復(fù)，重點(diǎn)內(nèi)容不遺漏。如尺寸鏈在學(xué)科體系上屬于互換性范疇，但具體運(yùn)用是在機(jī)械制造工藝過程中，由于學(xué)時(shí)關(guān)系本課程只能忍痛割愛，這些內(nèi)容只能不在本課程內(nèi)進(jìn)行講授，而是安排在機(jī)械制造工藝學(xué)中講授，花鍵公差內(nèi)容在機(jī)械設(shè)計(jì)課承擔(dān)，而平鍵、齒輪精度設(shè)計(jì)則是放在本課程中講授。這一切只能通過教學(xué)改革過程中精心組織、合理安排實(shí)現(xiàn)。本課程的應(yīng)用能力很強(qiáng)，機(jī)械類圖紙中大部分符號與本課程有關(guān)，對今后從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的學(xué)生尤為重要。而綜合設(shè)計(jì)能力的提高不僅是通過課堂教學(xué)獲得基本知識和提高設(shè)計(jì)能力，更重要是通過課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的應(yīng)用的得到鍛煉和提高。有的學(xué)校通過在本課程中單獨(dú)設(shè)置精度設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，如果在學(xué)時(shí)允許的條件下，對本課程教學(xué)質(zhì)量提高會有很好的作用，但是受到學(xué)時(shí)限制和教學(xué)銜接的困難，若把機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)與幾何精度設(shè)計(jì)內(nèi)容結(jié)合起來，作為一個(gè)綜合性的課程設(shè)計(jì)，是一個(gè)較為現(xiàn)實(shí)的舉措。機(jī)械零件的課程設(shè)計(jì)題目一般是減速器設(shè)計(jì)，這類課題包含了很多典型零件精度設(shè)計(jì)的內(nèi)容，是理想的精度設(shè)計(jì)課題。因此在后續(xù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中,將精度設(shè)計(jì)作為課程設(shè)計(jì)中重要內(nèi)容。而這些分工都在充分討論基礎(chǔ)上，在教學(xué)計(jì)劃、課程大綱以“法律”的形式規(guī)定下來。

3 利用多種教學(xué)手段，提高教學(xué)效果

充分發(fā)揮多媒體教學(xué)工具的作用，通過使用圖片、視頻、音樂等元素來詮釋原理和規(guī)律，將抽象的概念和原理用形象的方式展示出來。多媒體課件既要防止簡單的教材搬家，充當(dāng) “電子黑板” 的角色，也要防止多媒體課件非?；ㄉ?，所穿插的圖片、視頻、動畫等，這些因素與教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系松散，甚至毫無關(guān)系。合理利用多媒體的功能，使多媒體教學(xué)使用的例證比傳統(tǒng)教學(xué)來得更直觀、更生動。在形位公差的教學(xué)中，公差帶形狀歷來是教學(xué)中難點(diǎn)，通過動畫形式直觀地表達(dá)了不同形位公差項(xiàng)目、在不同條件下公差帶的形狀，將原來的抽象的講解用動畫形式清楚地展示出來。適當(dāng)增加視頻教學(xué)，有時(shí)會起到畫龍點(diǎn)睛的作用。如在講齒輪精度設(shè)計(jì)中，在講到齒輪誤差產(chǎn)生時(shí)，在機(jī)械類部分專業(yè)學(xué)生對什么是滾齒機(jī)、滾齒加工過程沒有印象和概念，若在這種情況下，要講解、討論滾齒加工中誤差造成原因是相當(dāng)困難的，而有了多媒體這個(gè)工具放一段滾齒加工的錄像，對后面的齒輪精度設(shè)計(jì)講解起到事半功倍的作用。無容置疑，利用多媒體工具能節(jié)約教學(xué)時(shí)間，可將教學(xué)中節(jié)省的大量時(shí)間，適當(dāng)增加教學(xué)內(nèi)容。

從精度設(shè)計(jì)要求出發(fā)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力。從“互換性與測量技術(shù)”到“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與測量”不僅是教材名稱的變化，而且也反映本門課程教學(xué)要求變化、講課內(nèi)容的變化。目的在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，改變過去傳統(tǒng)教學(xué)中只側(cè)重標(biāo)準(zhǔn)的講解以及采用宣貫標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的灌輸式教學(xué)方式。

“互換性與測量技術(shù)”課程的主要內(nèi)容是尺寸公差、形狀和位置公差、表面粗糙度。工程應(yīng)用的目標(biāo)是在機(jī)械圖上合理標(biāo)注。合理標(biāo)注的實(shí)質(zhì)是合理的精度設(shè)計(jì)，所以課程的核心還是精度設(shè)計(jì)，新的教學(xué)體系應(yīng)該加強(qiáng)精度設(shè)計(jì)的概念，提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。

聯(lián)系實(shí)際，通過互動式教學(xué)方式提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，從被動的接受變成積極參與。雖然學(xué)生來自學(xué)校缺少實(shí)際的生產(chǎn)知識，但在本課程授課時(shí)學(xué)生已進(jìn)行認(rèn)識實(shí)習(xí)和和機(jī)械基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，有了機(jī)械加工的初步知識，若能在本課程的教學(xué)中聯(lián)系相關(guān)的知識，會大大增長學(xué)生的求知欲。如在進(jìn)行圓柱體公差精度等級和表面粗糙度選用教學(xué)時(shí)，聯(lián)系學(xué)生在認(rèn)識實(shí)習(xí)過程中，車削時(shí)能達(dá)到的精度等級和表面粗糙度的數(shù)值；講平鍵這一節(jié)時(shí)聯(lián)系用什么方法加工鍵槽，能達(dá)到的精度等級和表面粗糙度值。使教學(xué)從灌輸式變成為討論式，使學(xué)生被動的聽到主動的考慮一些問題和參與討論，使一些抽象的概念變成具體的東西，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；使學(xué)生理解精度等級選用不僅和使用場合有關(guān)，而且也因考慮加工方法；使他們懂得今后作為一個(gè)工程技術(shù)人員在選用時(shí)不僅要考慮使用場合，同時(shí)要考慮加工方法和條件。

在有限的教學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)，適當(dāng)組織討論課是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力重要手段。筆者在教學(xué)中根據(jù)不同專業(yè)，將該專業(yè)學(xué)生熟悉和關(guān)注的討論題（典型部件）預(yù)先交給大家，譬如說機(jī)械制造專業(yè)以車床的溜板箱傳動機(jī)構(gòu)、車輛工程專業(yè)以汽車變速箱、材料成型專業(yè)以成型模具為典型部件，通過分析他們的功能、運(yùn)動情況，和學(xué)生一起討論、分析精度等級、配合和粗糙度選用。在共同的討論中學(xué)會選用時(shí)要綜合考慮問題，潛移默化地提高學(xué)生分析問題、解決問題能力。

充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的作用，讓學(xué)生被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步和普及，許多學(xué)校都為課程建設(shè)建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)平臺，使許多不太懂計(jì)算機(jī)知識的老師，也能很方便地將課程的大綱、教案、習(xí)題、試題、課件等資料放到課程的網(wǎng)站上，使學(xué)生從上課忙于記筆記中解放出來，使學(xué)有余力的學(xué)生能夠?qū)W一些難度較大、生產(chǎn)實(shí)際中有用的東西；學(xué)一些補(bǔ)充的內(nèi)容如新的標(biāo)準(zhǔn)（產(chǎn)品幾何量技術(shù)新規(guī)范－GPS），這些內(nèi)容由于受學(xué)時(shí)數(shù)限制，以前在課堂教學(xué)中難以完成的教學(xué)任務(wù)，現(xiàn)在學(xué)生可以根據(jù)自己的需要，從網(wǎng)站上進(jìn)行有選擇的學(xué)習(xí)。

從培養(yǎng)應(yīng)用型人才需要出發(fā)，改革考試和考查方式。目前無論是圓柱體公差等級、基本偏差選用或者其它典型零件精度等級選用，大量是采用經(jīng)驗(yàn)法，而不是通過復(fù)雜計(jì)算方法獲得，這也是符合當(dāng)前人才培養(yǎng)需要。如果今后工作中的確需要通過計(jì)算解決的問題，則可以在大學(xué)學(xué)習(xí)知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適當(dāng)知識擴(kuò)充來完成。正因?yàn)槿绱耍荚嚨男问胶蛢?nèi)容也應(yīng)適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要。目前本門課程評分方法采用平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)和最后考查成績相結(jié)合，考查形式也從過去的閉卷到開卷。根據(jù)筆者看法，從閉卷到開卷似乎是形式變化，實(shí)質(zhì)上適應(yīng)人才培養(yǎng)需要，使學(xué)生從死背一些數(shù)據(jù)和公式中解放出來，引導(dǎo)學(xué)生對概念的正確理解和精度選用的實(shí)質(zhì)。從本門課程學(xué)習(xí)要求分析，學(xué)生要了解公差制度，熟悉各類公差表格。例如，查表也是一個(gè)重要方面內(nèi)容，若采用閉卷考時(shí)不得不預(yù)先將要用的數(shù)據(jù)查好后放在試卷上，造成學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)也不會正確查表現(xiàn)象，因此本課程在考試內(nèi)容上將正確查表及尺寸公差、形位公差正確標(biāo)注作為考查內(nèi)容之一。

4 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生動手能力

在“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與測量”課程的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)是重要的組成部分。不僅是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課的學(xué)時(shí)數(shù)占課程時(shí)數(shù)的1/4，在幾何量測量方面具有獨(dú)立功能。而且它對鞏固和深化課堂教學(xué)知識、培養(yǎng)基本技能起著顯著的作用。因此，在“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與測量”課程改革中，歷來重視這方面改革，筆者采用多組并行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是教師指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛蛯?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)。例如，設(shè)計(jì)、加工、檢測一把雙開門鎖的鎖芯實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，內(nèi)容包括設(shè)計(jì)分析方案、CAD繪制、加工、再進(jìn)行綜合檢測等。該項(xiàng)目既有長度尺寸，又有形位公差和表面粗糙度的要求。在綜合技術(shù)測量過程中制定合理的測量方案并對零件所要求的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測量評定。通過該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)生把課程中學(xué)過的一些密切相關(guān)的內(nèi)容串聯(lián)在一起，是對實(shí)驗(yàn)技能的全面訓(xùn)練，相關(guān)專業(yè)知識的綜合應(yīng)用，能提高學(xué)生動手能力和分析問題、解決問題的能力，起到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革的目的。另外，對學(xué)有余力的學(xué)生開設(shè)了精密測量選修實(shí)驗(yàn)。如開設(shè)了“齒輪單面嚙合儀測量”和“光學(xué)投影儀使用”實(shí)驗(yàn)等，詳細(xì)編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，系統(tǒng)地闡述了該儀器的結(jié)構(gòu)、組成和設(shè)備裝置的應(yīng)用。這類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是通過學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式實(shí)現(xiàn)的,在實(shí)施過程中使學(xué)生從“要我做”變?yōu)椤拔乙觥?，促進(jìn)了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性和主動性。在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力方面取得了初步成效。

5 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對人才培養(yǎng)將不斷提出新的要求。隨著生產(chǎn)全球化進(jìn)程的加快,要求標(biāo)準(zhǔn)也先一步和國際標(biāo)準(zhǔn)相接軌。這些勢必導(dǎo)致本課程教學(xué)內(nèi)容不斷更新，教學(xué)方法和教學(xué)手段改革也必將不斷深入進(jìn)行。機(jī)械精度設(shè)計(jì)與測量作為學(xué)校重點(diǎn)課程，將不斷總結(jié)教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)，不斷豐富教學(xué)資源、完善實(shí)驗(yàn)設(shè)備，培養(yǎng)出高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。

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