基于精密制造理念的高職“公差配合與技術(shù)測量”課程改革與實踐

李琳琳 劉 芳 劉彩虹

(湖北開放大學/湖北科技職業(yè)學院，湖北 武漢 430074)

一、前言

中國制造2025提出，要開發(fā)一批精密、高速、高效、柔性的數(shù)控機床與基礎制造裝備及集成制造系統(tǒng)，以提升可靠性、精度保持性為重點[1]。精密制造涉及高速加工、在線檢測、自動控制等技術(shù), 是提升產(chǎn)品性能和競爭力的有效途徑，是先進制造的支柱，是衡量一個國家經(jīng)濟水平的重要指標[2]。高職院校制造類專業(yè)主要為企業(yè)提供一線高素質(zhì)技能型人才，應緊跟國家發(fā)展步伐，將精密制造技術(shù)及理念融入專業(yè)課程中[3]，讓學生掌握扎實先進的專業(yè)知識和技能，快速適應現(xiàn)代社會制造類企業(yè)對高技能人才的需求。

“公差配合與技術(shù)測量”是高職院校制造類專業(yè)必開的專業(yè)基礎課，也是筆者所在的湖北科技職業(yè)學院數(shù)控專業(yè)的專業(yè)核心課。在全國機械類專業(yè)的各類師生技能比賽中均設置有該課程的相關(guān)內(nèi)容，以突出檢測技術(shù)的重要性和培養(yǎng)精密制造領域人才的必要性。本文以湖北科技職業(yè)學院制造類專業(yè)開設的“公差配合與技術(shù)測量”為例，緊跟國家發(fā)展要求，在課程中引入精密制造理念，將測量要素融入精密制造生產(chǎn)單元，通過校企合作、建設實訓平臺、構(gòu)建多維度教學模式等措施，強化零件的質(zhì)量檢測與分析這一重要工作崗位，將操作者、數(shù)控設備與加工對象緊密聯(lián)系，相互協(xié)調(diào)與反饋，更好的實現(xiàn)零件加工質(zhì)量的控制，為學生加工符合設計要求的高精度產(chǎn)品打下良好的基礎。

二、“公差配合與技術(shù)測量”課程存在的主要問題

筆者通過對多所專科院校調(diào)研，結(jié)合湖北科技職業(yè)學院課程開設之初的實際情況，發(fā)現(xiàn)本課程主要存在以下幾點問題：

(一)學生對公差配合及幾何公差的知識點理解困難

該課程為理論實踐相結(jié)合的一門綜合性課程，總學時54課時，其中理論部分42學時，實操部分12學時。理論知識是實踐的基礎，但涉及的知識點多、面廣，概念多，敘述性內(nèi)容多，符號多[4]。理論知識包括尺寸精度、幾何精度、表面精度、典型零件精度五大模塊，其中幾何精度部分，比如幾何公差帶分析、公差原則等內(nèi)容十分抽象，這造成學生對理論知識的學習困難，學生很難對某種零件精度建立正確的認識和理解，從而對后續(xù)專業(yè)課程的學習起不到積極作用。

(二)學生對測量工具的選用以及測量工具的正確使用存在困難

本課程實踐操作中的測量工具有很多，包括游標卡尺、千分尺、百分表、偏擺儀等等，每一種測量工具都有它的測量范圍以及使用用途，有時兩種都可以完成實踐，這就會給學生造成混亂：不知如何選用合適的測量工具進行檢測，或者不知選取最優(yōu)的測量方法和工具進行檢測，不知如何對零件進行檢測操作等。這種情況造成的結(jié)果即學生的檢測目標從高標準降到低標準，有的甚至只是倉促完成檢測操作，繼而影響零件的加工精度，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。

(三)精密制造的實踐應用沒有很好地融入課程教學，難以提高學生的興趣和成就感

精密制造核心課程比如“數(shù)控加工工藝與編程”“計算機輔助制造”等在后續(xù)加工環(huán)節(jié)都會運用“公差配合與技術(shù)測量”課程相關(guān)知識點和技能，但是目前教學方式為各課程相互獨立，并沒有融會貫通。學生對于檢測技能知識的學習局限于課本或者實訓室設備，并沒有將后續(xù)精密制造課程相關(guān)案例引入，對進一步提高加工零件質(zhì)量的概念無從理解，這樣難以提高學生強烈的學習興趣和成就感。

(四)沒有將工匠精神融入課堂教學

當今社會，“質(zhì)”與“量”往往會在短期利益驅(qū)使下發(fā)生偏頗,“中國制造”要發(fā)展質(zhì)量為上，“工匠精神”要在現(xiàn)代精密制造發(fā)展中不斷內(nèi)化。傳統(tǒng)的“公差配合與技術(shù)測量”課堂教學課程思政十分薄弱，課堂上主要講知識講技術(shù)，并沒有在檢測的各個環(huán)節(jié)突出“工匠精神”的熏陶和導向，這樣不利于職業(yè)教育德育工作的發(fā)展以及現(xiàn)代精密制造人才的培養(yǎng)。

三、“公差配合與技術(shù)測量”課程改革的實踐內(nèi)容

針對以上存在的問題，課程組采取“以學生發(fā)展為中心、以能力培養(yǎng)為導向、以持續(xù)改進為動力”的教育理念，開展基于能力導向的課程教學改革與實踐，按照中國制造2025戰(zhàn)略指導，緊緊抓住精密制造這一核心概念，有效拉動企業(yè)、校內(nèi)實訓基地對課程的支撐，就學生對課程知識理解、實操技能、學習動力、課程思政等方面進行系統(tǒng)的研究與實踐，取得了顯著的成效。

(一)深入校企合作，建設實訓平臺、強化理論與實踐相結(jié)合

解決學生對公差配合及幾何公差的知識點理解困難的問題，實際上需要將學生的課堂感悟進行體驗和踐行，以加強知識的獲得，這是一個系統(tǒng)工程。

首先，與企業(yè)開展多種形式的深度合作，營造雙方共贏局面，如與武漢元豐汽車零部件有限公司開展頂崗實習、工學交替、企業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場指導等系列教學活動，讓學生零距離接觸企業(yè)，通過觀看產(chǎn)品的制作過程，讓學生清楚該課程的重要性以便更加深入地理解其配合以及形位公差相關(guān)知識含義。同時定期請企業(yè)名師來學校進行授課，現(xiàn)場施教，進一步提高教學效果。

其次，為提高課程教學質(zhì)量，課題組將課程所需培養(yǎng)能力分析、歸納、總結(jié)，設置系列化、項目化、模塊化實訓項目，使能力培養(yǎng)目標具體化、可實施化，分階段建設技術(shù)測量實訓室，該實訓室主要承擔制造類專業(yè)“公差配合與技術(shù)測量”課程的教學與實訓任務，通過教學與實訓培養(yǎng)學生綜合分析圖紙的能力，查看技術(shù)文件明確驗收條件與要求來確定驗收標準的能力，從而合理選用量具、測量方法進行檢測，并對測量結(jié)果分析誤差來源，提出控制質(zhì)量合理化建議的能力，形成測量、判斷、誤差分析三位一體訓練模式。該實訓室占地面積約110平方米，共有10個工位，主要設備有：三坐標測量機、同心度測量儀、偏擺儀、精密平板、游標卡尺、內(nèi)徑百分表、公法線千分尺、螺紋千分尺、百分表、塞規(guī)、卡規(guī)等測量儀器?？梢酝瓿傻膶嵱柊ǎ撼叽鐪y量、形位誤差測量、表面粗糙度測量、螺紋參數(shù)測量、齒輪加工精度測量等項目。在學習過程中培養(yǎng)學生責任、質(zhì)量、效益、團隊合作、紀律等意識，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，合作溝通的能力，進行創(chuàng)造性勞動的職業(yè)素養(yǎng)能力。

(二)服務精密制造業(yè)，構(gòu)建多維度教學模式

1.線上線下混合式教學模式

為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高學生的興趣和成就感，彌補線下教學資源的不足和不均，課程組結(jié)合現(xiàn)有教學模式和教學效果，積極探索適合高職學生學習特點的線上線下混合式教學模式。線上線下混合教學模式能充分利用互聯(lián)網(wǎng)線上資源，即線上網(wǎng)絡課堂學習與線下課堂學習，構(gòu)成一個完整的教學鏈，更加有效地避免學生學習受時間、地點的約束。突破傳統(tǒng)高職課堂中學習重講授、少互動的教學模式，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺進行課前、課中、課后教學和學生自主學習，擴大高職教師教授、學生學習的資源范圍，調(diào)動學生積極性，實現(xiàn)線上和線下教學的有機融合，滿足學生多元化資源學習的需求。

課程組錄制了52課時的精品在線課程、微課，利用職教云不受時間和空間的限制，實現(xiàn)教師與學生之間的即時互動、資源共享、布置作業(yè)、小組討論、測評互評、問卷調(diào)查等各種教學活動，并且擁有強大的激勵與評價體系，激發(fā)學生在手機或者其他移動設備上自主學習，并對學生的實時學習行為進行記錄，方便教師對學習過程進行觀察和監(jiān)管，進行過程性評價和考核，使考核過程更加人性化，使教師看到學生點滴的學習和成長軌跡。

2.充分利用現(xiàn)代信息化教學工具

針對學生對量具種類及規(guī)格認識不清，不會合理選擇量具的問題，課程組使用量具的三維模型，讓學生熟悉各種量具的問題，并使用量具選擇的小游戲，幫助學生正確選擇量具。針對學生的量具操作規(guī)范意識欠缺、讀數(shù)不準確的問題，課程組運用微課指導、教師講授、三維交互軟件仿真測量、頭腦風暴等方式強化操作的規(guī)范。然后，通過后續(xù)加工實訓課程，進一步掌握對測量工具的使用，不斷強調(diào)學生工具操作的規(guī)范性和準確性。

3.核心課程群能力遞進教學模式

為解決精密制造的實踐應用如何很好的融入教學，提高學生的興趣和成就感，在精密制造核心課程中如何靈活運用該門課程知識點，提高加工零件質(zhì)量，課程組進行了核心課程群能力遞進教學模式的研究與實踐，如圖1所示。

圖1 核心課程群能力遞進教學模式

其中，基礎階段：“公差配合與技術(shù)測量”作為人才培養(yǎng)方案中后續(xù)核心課程(精密加工課程)“數(shù)控車削加工工藝與編程”“數(shù)控銑削加工工藝與編程”“計算機輔助制造”“專業(yè)綜合實訓”“數(shù)控多軸加工”等課程的專業(yè)基礎，學生在該課程中學習并掌握識圖、分析圖紙能力，合理選用量具并可以正確對零件進行檢測以及分析誤差來源的能力。同時提前將后續(xù)精密加工課程案例植入課程教學，一方面為后續(xù)課程打下基礎，另一方面通過真實案例提高學生的學習興趣。

應用階段：為使該課程的知識技能在核心課程中得到應用，課程組合理地將本門課程知識能力的培養(yǎng)分配到各門核心課程中，專業(yè)基礎課程與專業(yè)核心課程相輔相成，在每門核心課中進行檢測操作的滲透，前一門課的實操為后一門課的技能實操打下基礎，從而實現(xiàn)測量技能的遞進，通過對實際加工后的零件進行檢測，反思，再設計，再加工，再檢測這樣的過程，達到設計、加工、檢測的綜合能力相互協(xié)調(diào)，進一步提升了學生的成就感，激發(fā)了學習的熱情和興趣。

提升階段：通過在核心課程中的技能鍛煉，學生鞏固了該課程需要掌握的檢測技術(shù)，能力進一步得到提升，從而為下一步助力技能比賽提供堅實的基礎。

(三)“課崗證賽融通”，將專業(yè)技能要求融入課程教學改革

1.課程教學改革與崗位需求對接

以崗位能力培養(yǎng)為核心，全面進行課程教學改革。高職教育是“以服務為宗旨，以就業(yè)為導向”的職業(yè)教育，通過崗位調(diào)研，確定“公差配合與技術(shù)測量”課程服務于職業(yè)工作中的“零件的質(zhì)量檢測與分析”這一典型的工作任務。通過崗位能力分析，確立了培養(yǎng)目標是培養(yǎng)適應社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，培養(yǎng)具有綜合分析圖紙的能力，通過查看技術(shù)文件明確驗收條件與要求來確定驗收標準的能力，合理選用量具、測量方法進行檢測，并對測量結(jié)果分析誤差來源，提出控制質(zhì)量合理化建議的能力的高級技術(shù)技能型專門人才。崗位能力的培養(yǎng)包括崗位技能、職業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，由此構(gòu)建課程教學改革的目標與標準。

2.課程教學改革與相關(guān)的執(zhí)業(yè)資格證書對接

“公差配合與技術(shù)測量”對接的執(zhí)業(yè)資格證書有質(zhì)量員、車工、銑工、機械裝調(diào)維修工等，在課程改革中融入相關(guān)考試內(nèi)容，同時調(diào)整授課時間，使學生在學習的過程考取相應的證書，滿足了國家持證上崗的要求，堅定了學生對就業(yè)前景的信心。

3.課程教學改革與技能大賽對接

以職業(yè)標準和技能大賽為引導，積極優(yōu)化課程教學改革內(nèi)容。比如“公差配合與技術(shù)測量”課程對接的機械行業(yè)精密模具智能制造應用技術(shù)大賽，結(jié)合目前我校的實訓條件，加強學生的實踐技能，強化技能實訓的重要性，培養(yǎng)學生團結(jié)協(xié)作的團隊精神，在對學生的指導培訓過程中增進師生感情，實現(xiàn)了以賽促教、以賽促學的目的，提高了學校人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求的融合度。

(四)將企業(yè)文化內(nèi)化于課堂

通過教學過程與生產(chǎn)實際相結(jié)合，學生參與專業(yè)技能競賽、創(chuàng)業(yè)競賽，深入企業(yè)現(xiàn)場實習等方式，讓學生深入了解企業(yè)文化、企業(yè)精神、企業(yè)中的真實故事，逐步增強學生的企業(yè)認同感和社會責任感，將工匠精神變成可感知、可觸摸的東西，在融入行業(yè)企業(yè)的過程中踐行工匠精神，把職業(yè)素質(zhì)和工匠精神逐漸內(nèi)化為學生的自主意識和行動。比如，教師課堂上將武重的魏紅權(quán)師傅事跡講述給學生，告訴他們今后不論在何種工作崗位都要腳踏實地、精益求精，發(fā)揮不怕吃苦的勞動精神，在平凡的崗位上做最好的自己，把平凡的小事做得不平凡，為國家做出更大的貢獻，讓學生在學習中內(nèi)化企業(yè)文化和工匠精神。

四、“公差配合與技術(shù)測量”課程改革建設成效

(一)加快了機械類專業(yè)品牌建設

本課程經(jīng)過十幾年的建設，逐步完善實訓條件、師資力量，特別是教學資源建設，“公差配合與技術(shù)測量”為院級第二批在線開放課程，現(xiàn)已完成52個在線視頻的制作，其他配套教學資源，如PPT、題庫、試卷等齊全，本課程的建設成果有力地支撐了機械類專業(yè)的建設與發(fā)展。2016年機械設計與制造專業(yè)獲批立項為省級品牌專業(yè)，2020年完成建設并順利結(jié)項；2018年模具設計與制造專業(yè)完成校級特色專業(yè)建設；2019年數(shù)控技術(shù)專業(yè)完成省級學徒制試點專業(yè)建設。

(二)測量技能應用于多個專業(yè)的多門課程

本課程為機械類專業(yè)的專業(yè)基礎課，學生在本門課程中可以學到公差與配合原理、測量技能，接觸到精密測量。在機械設計與制造、模具和數(shù)控專業(yè)的后續(xù)專業(yè)課和實訓課程中都會多次用到測量技能，特別是數(shù)控車、數(shù)控銑、多軸加工、專業(yè)綜合實訓等，本課程為后續(xù)專業(yè)課程的順利開展提供了有力保障。

(三)提高學生測量技能，助力學生技能大賽獲獎

本課程多年來為機械、數(shù)控、模具等專業(yè)學生打下了堅實的測量技術(shù)基礎，為學生參加技能大賽獲獎提供有力的支持。在機械行業(yè)精密模具智能制造應用技術(shù)大賽、湖北省職業(yè)院校技能大賽工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造賽項、數(shù)控裝調(diào)大賽等多項比賽中，需要多次用到精度檢測、三坐標精密測量等，過硬的測量技能助力學生在大賽中取得了很好的成績。

(四)校級在線課程資源共享

“公差配合與技術(shù)測量”在線課已經(jīng)在智慧職教云MOOC平臺免費對外開放，供各個高校教師開展線上線下混合式教學或?qū)W生網(wǎng)上自學。該課程資源豐富而全面，非常適合制造類高職院校學生學習。

五、結(jié)語

將精密制造理念融入制造類專業(yè)“公差配合與技術(shù)測量”課程，通過校企合作、創(chuàng)新教學模式、課證賽融通等措施，解決了知識點理解困難、測量技能不扎實等問題，基本達到了預定的教學目標，學生在零件加工質(zhì)量的控制能力方面取得了很大的提高。本次課程改革雖取得了不錯的成效，但也存在一些問題，比如，高精密測量儀器數(shù)量不足、教學案例更新不夠快等，后續(xù)課程組將在這幾個方面進行優(yōu)化，時刻跟蹤行業(yè)領域的發(fā)展，不斷更新教學內(nèi)容案例，為培養(yǎng)精密制造領域優(yōu)秀的人才打好專業(yè)技術(shù)基礎。