從培養應用型人才出發搞好機械精度設計與測量課程的教學改革

吳作倫，喻彩麗

浙江科技學院機械與汽車工程學院，浙江 杭州 310023

1 明確培養要求、堅持教學改革

“機械精度設計與測量”或者說“互換性與測量技術”作為機械類專業的一門重要的技術基礎課，這一點已被人們進一步確認。該課程幾經風雨、幾經周折，曾幾何時，許多學校將該課程拆分到機械制圖課內、機械設計課程中，由于學科性質不一樣，很難保證分塊后的內容銜接與教學質量，造成學生在課程設計、畢業設計中，不知道怎樣正確的運用國家標準進行精度設計。圖樣標注五花八門、錯誤百出，或者照葫蘆畫瓢，知其然不知其所以然，不僅使學生的課程設計、畢業設計不能順利進行，而且畢業后連一張比較完整圖紙也難以保證，致使學生在畢業后較短時間里不能很好承擔起技術任務。

目前，在絕大部分高等學校該門課程或以“互換性與測量技術”或以“機械精度設計與測量”等作為課程名稱，課時亦有所不同，但他們的主要內容，從緒論課的互換性概念到尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、測量技術基礎以及后面的典型零件設計如齒輪、螺紋、軸承、鍵，其基本內容還是一致的，它作為機械類專業的一個重要的技術基礎課被大家認同。

近年來，本學科的教學改革進入了一個新的階段，圍繞該門課程的教學改革與教學方法改革方興未艾，不少高校進行了許多積極的探索，總結出許多教學內容與教學方法改革的思路，使大家進一步明確課程的教學改革是與學校的定位和培養目標緊密相聯。

眾所周知，根據高等教學法規定，高等學校具有人才培養、科學研究和社會服務3大職能。作為一所高校，主要培養什么類型的學生，主要從事什么樣的科學研究，主要提供什么樣的社會服務，必須根據社會需要和自身條件來確定，根據學校性質不同，培養人才規格不一樣。我國的一些學者對我國高等院校分類進行探討，不同的學校類型對人才培養的規格、人才培養的要求，課程培養要求是各不相同的。我國絕大部分地方性高等院校是以本科教育為主的應用型大學，它的內涵大致可這樣表述：面向地方經濟和社會發展需要，設置應用學科專業；強化實踐實訓教學，提高應用能力；重視應用研究，促進產學研緊密結合；培養具有一定理論基礎，理論應用和技術能力，為黨政機關、企事業等基層單位管理服務的應用性專業人才。也就是說，作為地方性學校是以應用型人才培養為目標，以為地方經濟服務的高等院校為宗旨。

浙江科技學院長期以來結合中國的實際，學習德國辦校的經驗，作為地方性高等院校確立了 “學以致用、全面發展”的應用型人才培養教學思想觀念。筆者根據本人的長期教學經驗，從培養應用型人才出發和大家共同探討該門課程的教學內容和教學方法的改革。

2 統一規劃、合理安排教學內容

隨著時代的發展，新的科學技術知識呈連鎖爆炸式不斷涌現，使機械類專業不斷充實新的知識，也使一些傳統課程，如機械設計、機械制造工藝學等、包括互換性與測量技術課程的學時大大被壓縮，但基本內容減少不多。在這種情況下，根據筆者的多年教學經驗，“機械精度設計與測量”課程改革，總體思想是提高學生的綜合設計能力。正確取舍和組織教學內容是非常重要的，尺寸公差、形位公差、表面粗糙度是本課程的主要內容，是學習其它幾個章節基礎，特別是尺寸公差。在典型零件設計的相關章節中，齒輪精度設計是本課程教學的難點之一，特別是在工藝課教學環節尚未進行情況下，因此需要花力氣將這幾個章節教學搞好。在有限的學時條件下要想獲得良好的教學效果，各相關課程進行良好的溝通和協調顯得尤為重要，明確各課程所承擔的教學內容，做到一般內容不重復，重點內容不遺漏。如尺寸鏈在學科體系上屬于互換性范疇，但具體運用是在機械制造工藝過程中，由于學時關系本課程只能忍痛割愛，這些內容只能不在本課程內進行講授，而是安排在機械制造工藝學中講授，花鍵公差內容在機械設計課承擔，而平鍵、齒輪精度設計則是放在本課程中講授。這一切只能通過教學改革過程中精心組織、合理安排實現。本課程的應用能力很強，機械類圖紙中大部分符號與本課程有關，對今后從事機械設計與制造的學生尤為重要。而綜合設計能力的提高不僅是通過課堂教學獲得基本知識和提高設計能力，更重要是通過課程設計、畢業設計等實踐環節的應用的得到鍛煉和提高。有的學校通過在本課程中單獨設置精度設計實踐環節，如果在學時允許的條件下，對本課程教學質量提高會有很好的作用，但是受到學時限制和教學銜接的困難，若把機械零件課程設計與幾何精度設計內容結合起來，作為一個綜合性的課程設計，是一個較為現實的舉措。機械零件的課程設計題目一般是減速器設計，這類課題包含了很多典型零件精度設計的內容，是理想的精度設計課題。因此在后續的實踐環節中,將精度設計作為課程設計中重要內容。而這些分工都在充分討論基礎上，在教學計劃、課程大綱以“法律”的形式規定下來。

3 利用多種教學手段，提高教學效果

充分發揮多媒體教學工具的作用，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 “電子黑板” 的角色，也要防止多媒體課件非常花哨，所穿插的圖片、視頻、動畫等，這些因素與教學內容聯系松散，甚至毫無關系。合理利用多媒體的功能，使多媒體教學使用的例證比傳統教學來得更直觀、更生動。在形位公差的教學中，公差帶形狀歷來是教學中難點，通過動畫形式直觀地表達了不同形位公差項目、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。適當增加視頻教學，有時會起到畫龍點睛的作用。如在講齒輪精度設計中，在講到齒輪誤差產生時，在機械類部分專業學生對什么是滾齒機、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困難的，而有了多媒體這個工具放一段滾齒加工的錄像，對后面的齒輪精度設計講解起到事半功倍的作用。無容置疑，利用多媒體工具能節約教學時間，可將教學中節省的大量時間，適當增加教學內容。

從精度設計要求出發，提高學生分析問題和解決問題能力。從“互換性與測量技術”到“機械精度設計與測量”不僅是教材名稱的變化，而且也反映本門課程教學要求變化、講課內容的變化。目的在于培養學生的綜合設計能力，改變過去傳統教學中只側重標準的講解以及采用宣貫標準時的灌輸式教學方式。

“互換性與測量技術”課程的主要內容是尺寸公差、形狀和位置公差、表面粗糙度。工程應用的目標是在機械圖上合理標注。合理標注的實質是合理的精度設計，所以課程的核心還是精度設計，新的教學體系應該加強精度設計的概念，提高學生的綜合設計能力。

聯系實際，通過互動式教學方式提高學生學習的興趣和積極性，從被動的接受變成積極參與。雖然學生來自學校缺少實際的生產知識，但在本課程授課時學生已進行認識實習和和機械基礎知識學習，有了機械加工的初步知識，若能在本課程的教學中聯系相關的知識，會大大增長學生的求知欲。如在進行圓柱體公差精度等級和表面粗糙度選用教學時，聯系學生在認識實習過程中，車削時能達到的精度等級和表面粗糙度的數值；講平鍵這一節時聯系用什么方法加工鍵槽，能達到的精度等級和表面粗糙度值。使教學從灌輸式變成為討論式，使學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，調動學生學習積極性；使學生理解精度等級選用不僅和使用場合有關，而且也因考慮加工方法；使他們懂得今后作為一個工程技術人員在選用時不僅要考慮使用場合，同時要考慮加工方法和條件。

在有限的教學時數內，適當組織討論課是培養學生分析問題、解決問題能力重要手段。筆者在教學中根據不同專業，將該專業學生熟悉和關注的討論題（典型部件）預先交給大家，譬如說機械制造專業以車床的溜板箱傳動機構、車輛工程專業以汽車變速箱、材料成型專業以成型模具為典型部件，通過分析他們的功能、運動情況，和學生一起討論、分析精度等級、配合和粗糙度選用。在共同的討論中學會選用時要綜合考慮問題，潛移默化地提高學生分析問題、解決問題能力。

充分發揮網絡教學的作用，讓學生被動學習到主動學習。隨著網絡技術的進步和普及，許多學校都為課程建設建立相應的網絡平臺，使許多不太懂計算機知識的老師，也能很方便地將課程的大綱、教案、習題、試題、課件等資料放到課程的網站上，使學生從上課忙于記筆記中解放出來，使學有余力的學生能夠學一些難度較大、生產實際中有用的東西；學一些補充的內容如新的標準（產品幾何量技術新規范－GPS），這些內容由于受學時數限制，以前在課堂教學中難以完成的教學任務，現在學生可以根據自己的需要，從網站上進行有選擇的學習。

從培養應用型人才需要出發，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，大量是采用經驗法，而不是通過復雜計算方法獲得，這也是符合當前人才培養需要。如果今后工作中的確需要通過計算解決的問題，則可以在大學學習知識的基礎上，進行適當知識擴充來完成。正因為如此，考試的形式和內容也應適應人才培養的需要。目前本門課程評分方法采用平時成績、實驗和最后考查成績相結合，考查形式也從過去的閉卷到開卷。根據筆者看法，從閉卷到開卷似乎是形式變化，實質上適應人才培養需要，使學生從死背一些數據和公式中解放出來，引導學生對概念的正確理解和精度選用的實質。從本門課程學習要求分析，學生要了解公差制度，熟悉各類公差表格。例如，查表也是一個重要方面內容，若采用閉卷考時不得不預先將要用的數據查好后放在試卷上，造成學生畢業設計時也不會正確查表現象，因此本課程在考試內容上將正確查表及尺寸公差、形位公差正確標注作為考查內容之一。

4 重視實驗教學，提高學生動手能力

在“機械精度設計與測量”課程的教學中，實驗課教學是重要的組成部分。不僅是因為實驗課的學時數占課程時數的1/4，在幾何量測量方面具有獨立功能。而且它對鞏固和深化課堂教學知識、培養基本技能起著顯著的作用。因此，在“機械精度設計與測量”課程改革中，歷來重視這方面改革，筆者采用多組并行的實驗教學方法，開設綜合性、設計性實驗項目，這類實驗項目主要是教師指給定實驗目的要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現。例如，設計、加工、檢測一把雙開門鎖的鎖芯實驗項目，內容包括設計分析方案、CAD繪制、加工、再進行綜合檢測等。該項目既有長度尺寸，又有形位公差和表面粗糙度的要求。在綜合技術測量過程中制定合理的測量方案并對零件所要求的各項技術參數進行測量評定。通過該實驗項目學生把課程中學過的一些密切相關的內容串聯在一起，是對實驗技能的全面訓練，相關專業知識的綜合應用，能提高學生動手能力和分析問題、解決問題的能力，起到實驗內容改革的目的。另外，對學有余力的學生開設了精密測量選修實驗。如開設了“齒輪單面嚙合儀測量”和“光學投影儀使用”實驗等，詳細編寫了實驗指導書，系統地闡述了該儀器的結構、組成和設備裝置的應用。這類實驗項目是通過學生自主實驗教學方式實現的,在實施過程中使學生從“要我做”變為“我要做”，促進了學生做實驗的積極性和主動性。在提高實驗教學質量，培養學生綜合應用能力方面取得了初步成效。

5 結論

隨著科學技術的發展，對人才培養將不斷提出新的要求。隨著生產全球化進程的加快,要求標準也先一步和國際標準相接軌。這些勢必導致本課程教學內容不斷更新，教學方法和教學手段改革也必將不斷深入進行。機械精度設計與測量作為學校重點課程，將不斷總結教學改革的經驗，不斷豐富教學資源、完善實驗設備，培養出高質量的應用型人才。

[1]任秀.對“互換性與測量技術”課程教學改革的幾點思考[J].教育教學研究,2007(2):5-37.

[2]喻彩麗.提高“互換性與技術測量”實驗教學質量的探索實踐[J].浙江科技學院學報,2003(3):183-186.

[3]李柱,徐振高,蔣向前.互換性與測量技術[M].北京:高等教育教育出版社,2004,12.