“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程建設(shè)改革與探索

曲東越，劉 崇，展勇

（哈爾濱工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是我國(guó)各大高等院校工科機(jī)械類、儀器儀表類和近機(jī)類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)必修課之一，是聯(lián)系機(jī)械設(shè)計(jì)類課程與機(jī)械制造工藝類課程的紐帶。機(jī)械精度設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中不可缺少的重要部分，與生產(chǎn)實(shí)際緊密相連，熟練掌握機(jī)械精度設(shè)計(jì)的理論與方法，是學(xué)生成為機(jī)械行業(yè)專門技術(shù)人才的基本前提。盡管各高校在“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及考核方式等方面開展了改革和實(shí)踐，但是對(duì)課程的認(rèn)識(shí)和教學(xué)研究尚未達(dá)成廣泛的共識(shí)，還存在許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究與探討。本文分析總結(jié)了現(xiàn)階段教學(xué)中存在的問(wèn)題，以哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的專業(yè)核心課“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”為例，在課程定位、教材建設(shè)、教學(xué)模式和內(nèi)容、思想政治融入和課程考核等方面進(jìn)行了改革和實(shí)踐，旨在提高教學(xué)效率和質(zhì)量，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

一、現(xiàn)階段“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）以學(xué)生為中心，基于工程實(shí)踐項(xiàng)目課程建設(shè)亟待加強(qiáng)

傳統(tǒng)的“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”授課以教師為中心，重在知識(shí)的傳授，內(nèi)容比較抽象、乏味，學(xué)生一般對(duì)目前的授課方式接受度不高。同時(shí)，“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”又是一門具有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程，與生產(chǎn)實(shí)踐密切相連。傳統(tǒng)教學(xué)方法依教材章節(jié)講授，理論和實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密，重理論輕實(shí)踐、缺乏綜合性、實(shí)用性，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，不能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題。由于培養(yǎng)模式的不完善，學(xué)生容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：（1）不能充分認(rèn)識(shí)到精度設(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要性。重方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，輕視、忽略精度設(shè)計(jì)。（2）機(jī)械精度設(shè)計(jì)能力不足。不能合理確定精度設(shè)計(jì)項(xiàng)目與參數(shù)，靈活運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)開展機(jī)械產(chǎn)品精度設(shè)計(jì)。（3）不能正確運(yùn)用相關(guān)的精度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。設(shè)計(jì)工作中不能合理、靈活運(yùn)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解決工程實(shí)際問(wèn)題。

（二）課程對(duì)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的畢業(yè)要求支持不足

工程教育認(rèn)證的核心理念是以學(xué)生為中心，課程設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方式、質(zhì)量評(píng)價(jià)等活動(dòng)都必須圍繞學(xué)生工程能力的培養(yǎng)來(lái)進(jìn)行，使學(xué)生在畢業(yè)及畢業(yè)后具有適應(yīng)社會(huì)、就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)、深入發(fā)展、終身學(xué)習(xí)的能力?！皺C(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是大類培養(yǎng)的核心專業(yè)平臺(tái)課，課程需支持若干個(gè)畢業(yè)要求，但當(dāng)前“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程無(wú)論是課程模式還是教學(xué)內(nèi)容都未能很好地支撐工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的畢業(yè)要求。

（三）課程、教材未能及時(shí)融入科技發(fā)展的最新成果

教材作為高校開展教學(xué)的基本工具，既是知識(shí)傳授的重要載體，也是引導(dǎo)教學(xué)方向、保障教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，在教學(xué)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。當(dāng)前“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”大部分教材的內(nèi)容既沒有根據(jù)學(xué)生需求與科技發(fā)展來(lái)充分設(shè)計(jì)新的教學(xué)案例，也沒有體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的快速更新，存在大量的同質(zhì)化現(xiàn)象。隨著時(shí)代的發(fā)展，暴露出以下幾點(diǎn)問(wèn)題：（1）經(jīng)典教材的內(nèi)容注重理論，無(wú)法滿足具有較強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。（2）技術(shù)發(fā)展使得標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范快速更新，原有教材缺少對(duì)前沿科技的講解，未能及時(shí)融入相關(guān)領(lǐng)域的最新發(fā)展成果。（3）由于科技快速發(fā)展，盡管很多理論沒有過(guò)時(shí)，但是教學(xué)案例等都已不適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求。

（四）授課內(nèi)容重理論、輕實(shí)踐

當(dāng)前教學(xué)模式以課堂教學(xué)為主，理論教學(xué)內(nèi)容比重相對(duì)較大，精度設(shè)計(jì)與技術(shù)測(cè)量的實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)較少，應(yīng)根據(jù)課程重點(diǎn)、難點(diǎn)，精選、提煉教學(xué)內(nèi)容，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)以提高實(shí)際應(yīng)用能力為主的教學(xué)目標(biāo)。

（五）課程教學(xué)融入思想政治教育亟須加強(qiáng)

課程思政是新時(shí)代教育的使命和根本任務(wù)。在傳統(tǒng)“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”教學(xué)中，專注專業(yè)知識(shí)與理論的講解，沒有深入挖掘背后所蘊(yùn)含的豐富思政元素，忽略了對(duì)學(xué)生綜合能力和價(jià)值觀進(jìn)行全面培養(yǎng)和正確引領(lǐng)。在考核中注重專業(yè)知識(shí)，未體現(xiàn)思想政治教育部分，不能充分評(píng)價(jià)思想政治素質(zhì)培養(yǎng)的效果。

二、“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程建設(shè)

針對(duì)當(dāng)前課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，秉持以學(xué)生為中心、以實(shí)際工程問(wèn)題為導(dǎo)向、緊貼工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，哈爾濱工程大學(xué)對(duì)“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程進(jìn)行了探索和改革。

（一）課程定位與目標(biāo)

通過(guò)“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握機(jī)械精度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，合理地確定各種零件的精度，能夠分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題，具備應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)資料對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行精度設(shè)計(jì)和檢測(cè)的能力，為日后從事機(jī)械設(shè)計(jì)及制造工作奠定良好的基礎(chǔ)。突出培育求真務(wù)實(shí)、實(shí)踐創(chuàng)新、精益求精的價(jià)值觀，“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程目標(biāo)為以下幾點(diǎn)。

1.通過(guò)講述互換性、標(biāo)準(zhǔn)化的概念，以及機(jī)械零部件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度的基本原理和設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生了解典型零件極限與配合的組成和應(yīng)用，合理地確定各種零件的精度，獲得機(jī)械精度設(shè)計(jì)方面的基本知識(shí)，辨別機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中出現(xiàn)的技術(shù)、工藝、質(zhì)量等問(wèn)題。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程，熟悉幾何量測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)、測(cè)量方法和常用計(jì)量器具的使用方法，掌握典型零件精度測(cè)量方法。能夠正確分析、處理并解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果以獲得合理有效的結(jié)論。

3.通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，能夠恰當(dāng)選用或開發(fā)滿足特定需求的工程工具和儀器設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、測(cè)試與分析。

（二）課程與工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中畢業(yè)要求的支撐關(guān)系

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)畢業(yè)生的畢業(yè)要求，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，結(jié)合本專業(yè)多年來(lái)人才培養(yǎng)的實(shí)踐，該課程支撐畢業(yè)要求有3個(gè)指標(biāo)點(diǎn)。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1-2：能夠運(yùn)用相關(guān)的工程基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)辨別機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中出現(xiàn)的技術(shù)、工藝、質(zhì)量等問(wèn)題；畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4-3：能夠選用或搭建實(shí)驗(yàn)裝置安全開展實(shí)驗(yàn)并正確采集數(shù)據(jù)；畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4-4：能夠分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果以獲得合理有效的結(jié)論。

（三）教材建設(shè)

2019年，新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）——基礎(chǔ)概念、原則和規(guī)則》全面替代原有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。新教材《基于新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）的精度設(shè)計(jì)》全面引入新一代國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，緊扣教學(xué)大綱及人才培養(yǎng)計(jì)劃，教材內(nèi)容滿足學(xué)生的認(rèn)知需求。新編教材內(nèi)容主要包括產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）與標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介；產(chǎn)品幾何、尺寸精度設(shè)計(jì)規(guī)范；產(chǎn)品表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范；基于計(jì)量學(xué)的產(chǎn)品測(cè)量技術(shù)；典型機(jī)械產(chǎn)品的精度設(shè)計(jì)等內(nèi)容。每部分內(nèi)容都以工程實(shí)例作為引子，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，輔助學(xué)生理解抽象的理論知識(shí)。在主要章節(jié)中都綜合使用工程案例教授本章的知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生能夠?qū)W會(huì)運(yùn)用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題。

新教材內(nèi)容具有以下特點(diǎn)：（1）該書以精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)為主線貫穿各章節(jié)，注重知識(shí)的科學(xué)性和系統(tǒng)性，強(qiáng)調(diào)傳授知識(shí)和設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的緊密結(jié)合。（2）根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，該書全部采用最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（3）在內(nèi)容安排上，該書包含了傳統(tǒng)教材的基本教學(xué)內(nèi)容，但各章內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，適用面廣，既可用于多學(xué)時(shí)教學(xué)，也可用于少學(xué)時(shí)教學(xué)，便于根據(jù)各專業(yè)不同的教學(xué)要求進(jìn)行選用。（4）該書為突出重點(diǎn)、理順難點(diǎn)，每章節(jié)末設(shè)置了思考題，使學(xué)生能夠更好地鞏固和理解所學(xué)內(nèi)容。

（四）授課模式與內(nèi)容建設(shè)

傳統(tǒng)的“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”教學(xué)方法是教師講授為主，學(xué)生往往被動(dòng)接收，教師與學(xué)生之間缺少交流和互動(dòng)。這種教學(xué)方法既不符合當(dāng)前以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，也滿足不了在機(jī)械工程及相關(guān)領(lǐng)域從事機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理等方面工作的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。

“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”教學(xué)模式以學(xué)生為中心，學(xué)生處于主導(dǎo)地位，以實(shí)際工程問(wèn)題為牽引，學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中主動(dòng)學(xué)習(xí)，發(fā)揮學(xué)生的主體地位，由傳統(tǒng)的跟著教師學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)，提高學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣。采用提出問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題的教學(xué)模式，精心設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)例和問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生討論交流，利用相關(guān)理論、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范合理靈活解決工程實(shí)際問(wèn)題，改變“教師講，學(xué)生聽”的被動(dòng)局面，使學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主導(dǎo)者，從而提高教學(xué)效率和質(zhì)量，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”教學(xué)特點(diǎn)為理論和實(shí)踐相結(jié)合，課堂教學(xué)是為了使學(xué)生掌握基于新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范的精度設(shè)計(jì)原則與方法，具備讀圖、識(shí)圖能力；掌握以計(jì)量學(xué)為基礎(chǔ)的幾何測(cè)量技術(shù)與測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法。具體內(nèi)容包括產(chǎn)品尺寸精度設(shè)計(jì)內(nèi)容及工程內(nèi)涵；產(chǎn)品幾何精度設(shè)計(jì)特點(diǎn)與工程內(nèi)涵；產(chǎn)品表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)；尺寸鏈解算；基于計(jì)量學(xué)的幾何測(cè)量技術(shù)；典型機(jī)械零件（軸承、鍵、齒輪）的精度設(shè)計(jì)等。

授課通過(guò)多媒體講解引入定義，介紹產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）中相關(guān)精度設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)及概念；講授精度設(shè)計(jì)項(xiàng)目的基本內(nèi)容（包括公差帶形狀、大小、方向、位置等）；結(jié)合零件二維圖紙、三維模型實(shí)例，解讀各項(xiàng)精度設(shè)計(jì)內(nèi)容標(biāo)注的工程含義；采用課后作業(yè)、隨堂設(shè)計(jì)練習(xí)等多種形式，根據(jù)實(shí)例零件功能要求，學(xué)生完成精度設(shè)計(jì)內(nèi)容，并給出測(cè)量方案；師生通過(guò)在線交流或線下討論實(shí)例零件精度設(shè)計(jì)結(jié)果、測(cè)量方案及不確定度，給出合理精度設(shè)計(jì)表達(dá)。教學(xué)過(guò)程將課堂講授、課后練習(xí)、課堂討論及測(cè)量實(shí)操實(shí)驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向?qū)W生展示精度設(shè)計(jì)的結(jié)果將對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。

（五）課程思政建設(shè)

“培養(yǎng)什么人，是教育的首要問(wèn)題”。課程思政是解決首要問(wèn)題的根本舉措?！皺C(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。在課程建設(shè)上，以立德樹人為根本任務(wù)，充分發(fā)掘課程教學(xué)的德育內(nèi)涵，基于專業(yè)背景和特點(diǎn)，突出培育求真務(wù)實(shí)、實(shí)踐創(chuàng)新、精益求精的價(jià)值觀。實(shí)施過(guò)程中以課程知識(shí)點(diǎn)為載體，將愛國(guó)、敬業(yè)、誠(chéng)信等社會(huì)主義核心價(jià)值觀，遵守相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、責(zé)任意識(shí)等工程倫理素質(zhì)融入課程教學(xué)。使課程在實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)基本功能的基礎(chǔ)上，承擔(dān)起價(jià)值引領(lǐng)功能，培養(yǎng)出學(xué)生踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、追求卓越的優(yōu)秀品質(zhì)。

（六）課程考核與評(píng)價(jià)

“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程考核采用階段性評(píng)價(jià)和綜合性考核相結(jié)合的方式，具體實(shí)施方法為課程的過(guò)程考核和期末閉卷考試。過(guò)程考核分值包括平時(shí)成績(jī)、實(shí)踐環(huán)節(jié)，占比超過(guò)50%，實(shí)踐環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和基于實(shí)際工程項(xiàng)目的精度設(shè)計(jì)工作，目的是全面考查實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果，同時(shí)過(guò)程考核還包括思政元素評(píng)價(jià)。綜合性考核方式為期末閉卷方式，題型既包括填空、選擇、判斷等標(biāo)準(zhǔn)化試題，也有簡(jiǎn)答、設(shè)計(jì)計(jì)算試題，考查學(xué)生對(duì)所學(xué)概念和常用公差項(xiàng)目的特點(diǎn)、要求是否認(rèn)知清晰，理解正確，能否綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。

結(jié)語(yǔ)

在“機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程改革和建設(shè)中，教學(xué)過(guò)程突出“產(chǎn)出導(dǎo)向”的教學(xué)模式，緊密結(jié)合最新產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范，通過(guò)增加圖紙、模型實(shí)例解讀，產(chǎn)品質(zhì)量分析等教學(xué)內(nèi)容，將課堂講授、課后練習(xí)、課堂討論及測(cè)量實(shí)操實(shí)驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合。教學(xué)過(guò)程以學(xué)生為中心，利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，向?qū)W生展示精度設(shè)計(jì)的結(jié)果對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的影響，以形成面向新一代產(chǎn)品幾何設(shè)計(jì)規(guī)范的能力為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)不斷提升學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代制造科技發(fā)展的能力和素質(zhì)。