基于CDIO 理念的《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測》課程的教學(xué)探討

摘要：《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測》是機(jī)械類、近機(jī)械類各專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生從事幾何精度設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)化等工作的能力。本文結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，基于CDIO理念，對(duì)精度設(shè)計(jì)與檢測課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段提出一些自己的思路，旨在提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力。

1、引言

《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測》課程具有名詞術(shù)語多、標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目多、抽象概念多、符號(hào)代碼多、涉及的知識(shí)面廣、學(xué)時(shí)短的特點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生掌握該課程知識(shí)點(diǎn)的難度較大，再加上理論與實(shí)踐沒有緊密結(jié)合，教學(xué)效果一直不理想。從往屆學(xué)生學(xué)習(xí)效果看來，由于沒有學(xué)習(xí)好本門課程，學(xué)生在后續(xù)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中，對(duì)遇到的精度設(shè)計(jì)內(nèi)容束手無策，設(shè)計(jì)圖紙明顯錯(cuò)誤較多。

要從本質(zhì)上改變?cè)撜n程的教學(xué)效果，使學(xué)生理解和和掌握精度設(shè)計(jì)，具備綜合設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐能力，學(xué)生進(jìn)入企業(yè)成為一名機(jī)械工程師后，才能把設(shè)計(jì)意圖落實(shí)到生產(chǎn)實(shí)踐中，同時(shí)將精度的概念貫穿在生產(chǎn)實(shí)踐中，產(chǎn)品開發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、生產(chǎn)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的理論講授和課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要重新組織和規(guī)劃。

2、基于CDIO理念構(gòu)建課程內(nèi)容

CDIO工程教育模式中包含構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)行（Operate）四個(gè)環(huán)節(jié)。它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品的運(yùn)行、維護(hù)和廢棄的全生命周期為載體，建立一體化的相互支撐和有機(jī)聯(lián)系的課程體系，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)工程。按這一種教育模式將該課程知識(shí)體系工程化、工程應(yīng)用具體化和崗位必備技能課程化，以此作為教學(xué)主線，同時(shí)在教學(xué)過程中融合工程案例和工程項(xiàng)目，將所有專業(yè)術(shù)語、定義、國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范通過直觀方式傳達(dá)給學(xué)生，從而加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)所表達(dá)意義的理解程度，達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。

《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測》課程內(nèi)容主要包括線性尺寸精度、幾何精度、公差原則、表面粗糙度、測量技術(shù)基礎(chǔ)這五部分基礎(chǔ)理論和典型零部件的幾何精度設(shè)計(jì)與檢測的應(yīng)用部分構(gòu)成，其中典型零部件包括滾動(dòng)軸承、鍵和花鍵、螺紋、圓錐、圓柱齒輪等。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備下列能力：1.建立互換性、標(biāo)準(zhǔn)化、計(jì)量學(xué)及質(zhì)量工程的基本概念，具有標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用的能力;2.熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基本術(shù)語及定義，具有選用公差配合進(jìn)行尺寸和幾何精度設(shè)計(jì)計(jì)算的原則和方法的能力;3.掌握表面形貌的特征，具有其選擇和評(píng)定的能力;熟悉滾動(dòng)軸承、鍵和花鍵、圓柱齒輪的精度，并具有其選擇和設(shè)計(jì)的能力;4.能掌握幾何參數(shù)測量的基本原理、測量誤差的處理方法，了解常用測量儀器的測量原理，熟練選擇和操作相關(guān)測量儀器并評(píng)定其合格性的能力。

課程內(nèi)容始終把握住零件幾何要素的互換性要求和標(biāo)準(zhǔn)使用，通用和專用測量儀器使用和數(shù)據(jù)處理方法，機(jī)械產(chǎn)品的精度設(shè)計(jì)在工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用;以生產(chǎn)企業(yè)真實(shí)產(chǎn)品為載體，對(duì)零部件的精度選擇、公差標(biāo)注、誤差分析、質(zhì)量檢測多項(xiàng)工作任務(wù)，以工程項(xiàng)目方式抽象出來形成典型工程案例，在實(shí)踐測量檢測、精度設(shè)計(jì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。結(jié)合后續(xù)課程《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》和畢業(yè)設(shè)計(jì)與減速器設(shè)計(jì)相關(guān)，所有知識(shí)點(diǎn)都可以以二級(jí)圓柱齒輪減速器的精度設(shè)計(jì)為具體工程案例來進(jìn)行組織講解和討論。以工程案例組織理論部分教學(xué)內(nèi)容如圖1所示：

3、教學(xué)實(shí)施實(shí)例

基于“CDIO”工程教育理念，減速器是一個(gè)非常典型的機(jī)械傳動(dòng)裝置，既包含多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件、又包含常用件和一般零件，完全可以涵蓋所有知識(shí)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)實(shí)例講解。例如，對(duì)線性尺寸精度中相關(guān)術(shù)語與定義的講解，可以通過減速器安裝的軸系中的各個(gè)部分做為案例進(jìn)行講解，孔、軸的概念可以用齒輪與軸的安裝和鍵與鍵槽的安裝來講解，說明孔軸定義為廣泛的，與形狀無關(guān);對(duì)于偏差與公差的概念也同樣可以進(jìn)行講解，齒輪安裝到軸上以后，需要同軸一起工作，所以軸頸與齒輪輪轂之間需要用過盈配合，為滿足這一要求，生產(chǎn)的軸頸需要控制尺寸的大小，給出偏差和公差的概念;根據(jù)給出軸的公稱尺寸和齒輪轂的過盈量要求，引出要滿足互換性必須確定零件大小的標(biāo)準(zhǔn)公差和確定零件位置的基本偏差，從而說明標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差的概念和作用，當(dāng)然這個(gè)案例還可以進(jìn)一步提出配合和配合類別等概念。

4、教學(xué)方法和教學(xué)手段

通過充分利用計(jì)算機(jī)信息化手段，采用多媒體、網(wǎng)絡(luò)資源、實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備平臺(tái)，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)（講授、指導(dǎo)、演示、課堂組織等多種方式結(jié)合），以工程應(yīng)用案例為背景，實(shí)施講練結(jié)合教學(xué)形式，將“教、學(xué)、做”融一體，課內(nèi)教學(xué)與課外自學(xué)、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)互相補(bǔ)充，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)理論、實(shí)踐動(dòng)手能力、自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、工程設(shè)計(jì)能力等工程能力和工程素養(yǎng)的目的。

教學(xué)過程中使用的教學(xué)方法有：講授法、討論法、直觀演示法、案例教學(xué)法等，采用多媒體的教學(xué)手段。

（1）.講授法：本課程理論學(xué)時(shí)偏少，有關(guān)內(nèi)容可以在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中講解。教學(xué)過程中，理論精講，注重理論聯(lián)系實(shí)際，講授一些生產(chǎn)實(shí)際過程中的實(shí)例。

（2）.直觀演示法：在授課過程中，充分利用教具、實(shí)物、文字、圖片、聲音、動(dòng)畫、影視等多種形式進(jìn)行講解、分析、演示，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生易理解接受有關(guān)理論知識(shí)，讓學(xué)生通過觀察獲得感性的認(rèn)識(shí)。

（3）.討論法：本課程就主要體現(xiàn)零件的使用性能及應(yīng)用場合，合理選擇公差與配合、幾何公差特征項(xiàng)目、等級(jí)和表面粗糙度等，如何正確地在圖樣上標(biāo)注等采用討論教學(xué)法。通過討論，學(xué)生合作學(xué)習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)，鍛煉學(xué)生將本課程的知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的能力，學(xué)有所用，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

（4）.工程案例教學(xué)法：教師選定具有代表性的典型生產(chǎn)實(shí)例，學(xué)生提出自己的想法和建議，教師有針對(duì)性的分析，并給出生產(chǎn)中采用的方案。

5、結(jié)語

將“CDIO”工程教育理念引入《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測》課程后，通過對(duì)課程內(nèi)容的重新設(shè)計(jì)，以工程項(xiàng)目實(shí)例做為主線，貫穿理論、工程實(shí)踐、精度設(shè)計(jì)和測量檢測實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，學(xué)生在邊學(xué)邊練邊應(yīng)用中提高了學(xué)習(xí)興趣，對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和精度設(shè)計(jì)實(shí)際運(yùn)用進(jìn)一步加強(qiáng)。總結(jié)幾個(gè)教學(xué)班的教學(xué)效果，不但學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的能力，獨(dú)立分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力得到了提高，而且對(duì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和基本技能解決實(shí)際問題的能力、工程實(shí)踐能力都得到了提高。

參考文獻(xiàn)：

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[3]賈衛(wèi)平.《基于CDIO工程理念的“互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)”課程建設(shè)》，機(jī)械工程師，2013年第11期.

項(xiàng)目名稱：西南科技大學(xué)教學(xué)改革基于CDIO理念的《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測》課程的教學(xué)探討

作者簡介：應(yīng)琴，女，漢族，籍貫：浙江永康，生于：1979-12-14，制造科學(xué)與工程學(xué)院，職稱：講師，碩士學(xué)歷，研究方向：機(jī)械制造及其自動(dòng)化。