《幾何精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)》課程教學(xué)方法應(yīng)用實(shí)踐

摘要：為了提高教學(xué)質(zhì)量，本文針對(duì)課程《幾何精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)》，提出了幾種實(shí)用的教學(xué)方法，取得了較好的教學(xué)成效。

關(guān)鍵詞：幾何精度設(shè)計(jì)與檢測(cè);教學(xué)方法;教學(xué)成效

中圖分類號(hào)：G642.41 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）20-0148-02

《幾何精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)》是高校機(jī)械專業(yè)一門緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際、知識(shí)面很廣的技術(shù)基礎(chǔ)課，涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、質(zhì)量控制、生產(chǎn)組織與管理等諸多方面，在《工程圖學(xué)》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械制造工程學(xué)》等主要課程之間起著“承前啟后”的作用。其具有概念定義多、代號(hào)符號(hào)多、圖表公式多、敘述性內(nèi)容多、具體原則及規(guī)定多、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及應(yīng)用實(shí)例多、量具儀器多等“七多”特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)普遍感到抽象空洞、枯燥難學(xué)。該課程的教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生樹立標(biāo)準(zhǔn)化的理念，初步掌握機(jī)械零部件幾何量精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)的基本理論和方法。

一、討論式教學(xué)

討論式教學(xué)是在教師的組織引導(dǎo)下，學(xué)生積極參與課堂討論，在問題的討論中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。討論式教學(xué)可以活躍課堂氣氛，加深學(xué)生理解掌握知識(shí)，體現(xiàn)教學(xué)對(duì)話本質(zhì)，充分促使學(xué)生的獨(dú)立思考，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。如講授“尺寸精度設(shè)計(jì)”時(shí)，教師可以提出具體的使用要求，讓學(xué)生自主確定孔與軸的配合方案和設(shè)計(jì)方法，然后進(jìn)行課堂討論，各抒己見。根據(jù)學(xué)生討論的情況，教師及時(shí)解答學(xué)生的疑難問題，詳細(xì)講授重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容，評(píng)述各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，給出比較合理的設(shè)計(jì)方案。在講課時(shí)，筆者進(jìn)行了如下教學(xué)設(shè)計(jì)：“某孔、軸配合的公稱尺寸為？覫45mm，要求X■=+0.014mm，

Y■=-0.026mm，進(jìn)行合適配合選擇。”對(duì)于學(xué)生經(jīng)過思考、討論所給出的三種答案：？覫45H6/k5、？覫45H6/k6、？覫45H7/m6，進(jìn)行了逐一評(píng)判。本題是在“TF≥TH+TS”的前提下進(jìn)行的。當(dāng)選擇？覫45H6/k5時(shí)，X■=+0.014mm，

Y■=-0.013mm是滿足要求的。當(dāng)選擇？覫45H6/k6時(shí)，

X■=+0.014mm，Y■=-0.018mm也滿足要求，還能夠降低軸的制造要求，顯然比？覫45H6/k5更合理。當(dāng)選擇？覫45H7/m6時(shí)，Y■=-0.025mm未超出Y■=-0.026mm的要求，而X■=+0.016mm僅略大于X■=+0.014mm的要求?？紤]實(shí)際零件尺寸的統(tǒng)計(jì)分布特征。在大批量生產(chǎn)中，實(shí)際尺寸可以認(rèn)為是正態(tài)分布。假設(shè)所有軸都處于最小極限尺寸，只有實(shí)際孔的尺寸大于45.023mm時(shí)，最大間隙X■才會(huì)大于0.014mm，假如加工能力指數(shù)C■=1，那么這個(gè)大于0.014mm的概率僅為0.587%。實(shí)際從統(tǒng)計(jì)規(guī)律來看，軸的尺寸處于最小極限尺寸的概率很小。在機(jī)械加工中，要求C■>1.33，這使得軸接近最小極限尺寸、孔接近最大極限尺寸的概率變得更小，因此隨機(jī)抽取的孔、軸組成配合時(shí)，其配合實(shí)際間隙超出0.014mm的概率只能以百萬分之一來計(jì)，因此在實(shí)際時(shí)也可以選擇配合為？覫45H7/m6。通過以上分析讓學(xué)生深刻地明白到：極限間隙或極限過盈反映了使用要求，在查表確定標(biāo)準(zhǔn)公差與基本偏差時(shí)，通常不可能找到與要求一致的答案，這時(shí)需要根據(jù)具體的使用場(chǎng)合和企業(yè)自身的生產(chǎn)工藝水平靈活掌握，不能一味地照搬書本上的原則。

二、對(duì)比式教學(xué)

對(duì)比式教學(xué)是在教學(xué)過程中，對(duì)比分析某些具有聯(lián)系與區(qū)別的內(nèi)容，讓學(xué)生明確它們之間的異同，加深理解、掌握相關(guān)知識(shí)。例如在講授“獨(dú)立原則”、“包容要求”、“最大實(shí)體要求”、“最小實(shí)體要求”等公差原則時(shí)，重點(diǎn)從含義、圖樣標(biāo)注及解釋、理想邊界、合格判斷條件、檢驗(yàn)、主要應(yīng)用場(chǎng)合等方面對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析，弄清兩者之間的區(qū)別，可整理出表1進(jìn)行對(duì)比分析。

三、啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)的核心是啟發(fā)學(xué)生思維，促使其生動(dòng)、活潑地進(jìn)行學(xué)習(xí)。教師采用提問與分析方式，引導(dǎo)學(xué)生層層分析問題，最終解決問題，培養(yǎng)獨(dú)立思考能力，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。例如在講授“表面粗糙度輪廓”時(shí)，先給學(xué)生播放一段機(jī)床車削軸零件的視頻，然后提出問題“為什么軸零件表面出現(xiàn)幾何形狀誤差？”讓學(xué)生思考，再講解原因，從而引出表面粗糙度輪廓的概念、對(duì)零件工作性能的影響、評(píng)定參數(shù)等。

四、引導(dǎo)式教學(xué)

采取引導(dǎo)式教學(xué)能誘導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和熱情，幫助學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解、應(yīng)用。例如，在緒論課講授時(shí)，可從與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的例子引入問題。問題1：自行車、鐘表、電視機(jī)的零部件壞了，換一個(gè)新的就能正常使用。它們?yōu)楹文軌蚍奖愕馗鼡Q零部件呢？問題2：這些零部件在設(shè)計(jì)制造時(shí)是如何保證具有互換性的呢？問題3：為了協(xié)調(diào)零部件使用性能與加工制造要求之間的矛盾，公差如何合理規(guī)定呢？問題4：為了保證公差標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，如何采取科學(xué)的技術(shù)測(cè)量手段呢？教師通過如此設(shè)疑引導(dǎo)學(xué)生明白了該課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容以及所要解決的問題。

五、互動(dòng)式教學(xué)

互動(dòng)式教學(xué)不是教師單向傳授知識(shí)的“一言堂”，而是相互交流合作、相互啟發(fā)提高的師生雙向互動(dòng)的實(shí)踐活動(dòng)，是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的過程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中去思考、去體驗(yàn)、去建構(gòu)，給學(xué)生充分的自由度。例如，教師可以利用一張如圖1所示的齒輪軸零件圖進(jìn)行以下教學(xué)互動(dòng)：這樣合格的零件能采用何種方法加工制造出來？該零件設(shè)計(jì)及測(cè)量基準(zhǔn)如何確定？怎樣規(guī)定、協(xié)調(diào)零件圖紙上所標(biāo)注的尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度輪廓數(shù)值？如何判定該零件合格與否？這些互動(dòng)問題并非簡(jiǎn)單羅列，而是由淺入深，按知識(shí)掌握的規(guī)律來確定的。

六、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)是將課程中某些內(nèi)容搬到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，讓學(xué)生身臨其境，改變課堂教學(xué)的單一模式，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)一體化。例如在講授“表面粗糙度輪廓檢測(cè)”時(shí)，把學(xué)生領(lǐng)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，分別了解TR210手持式粗糙度儀、雙管顯微鏡和干涉顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)、測(cè)量原理及使用方法。通過學(xué)生親手操作，分別掌握了針描法、光切法、干涉法測(cè)量零件表面粗糙度的過程，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。在講授“齒輪精度指標(biāo)檢測(cè)”時(shí)，可以把學(xué)生帶到齒輪加工廠，觀察現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員測(cè)量齒輪精度所用的儀器及其測(cè)量過程，促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的真正認(rèn)識(shí)，把理論與實(shí)際緊密聯(lián)系起來，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

教學(xué)方法是提高教學(xué)效果的重要保證。根據(jù)《幾何精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)》課程各章節(jié)具體內(nèi)容的教學(xué)特點(diǎn)，適時(shí)采取不同的教學(xué)方法，對(duì)完成教學(xué)任務(wù)、達(dá)到教學(xué)目標(biāo)、提高教學(xué)成效具有重要作用。

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