《互換性與技術測量》課程里的中國精度

姜志宏 蔡改貧 占鵬飛

（江西理工大學 江西·贛州 341000）

《互換性與技術測量》課程是高等院校中機械類、近機械類各專業的一門專業基礎核心課程，它涉及機械零件精度設計與技術測量兩個范疇，是聯系機械設計課程與機械制造課程的紐帶，也是從基礎課學習過渡到專業課學習的橋梁。課程的主要任務是從互換性的角度出發，圍繞誤差與公差兩個概念研究機械產品使用要求與制造要求之間的矛盾，培養學生正確應用國家標準和檢測方法的能力。

課程中需要介紹大量的國家標準、國際標注，學生在學習相關國家標準部分時常感到枯燥，符號理解困難，標注應用沒有感性基礎，技術測量手段落后，總是學習課程相關內容的過程中同學感到缺乏學習的樂趣，與工程實際脫節，也就沒有了學習興趣。針對上述問題，江西理工大學《互換性與技術測量》教學團隊，將課程思政引入課堂，把課程相關的中國古典故事、名人故事、中國重器、中國世界級的工程案例、創新的測量思路引入課堂，不僅豐富了課堂內容，吸引了同學們的目光，也活躍了課堂氛圍，在學習課程知識的同時，增強了作為中國人的自豪。

1 將中國古典故事引入課堂，引起同學學習興趣

孔軸配合是《互換性與技術測量》中的一個重要章節，然而同學在學習過程中對配合的性質、配合的選用、精度等級等不甚理解，特別是關于配合的綜合應用更是將基礎知識與工程實踐完全割裂。課程團隊就將車輪的故事引入課堂。

在課堂上先講起車輪的歷史。“中國是世界上較早進入輪子時代的，甚至輪子常常被作為中國文明的起點，發明輪子的人被中國人奉為民族始祖，他就是軒轅黃帝。中華民族以軒轅來自我命名，可以看出輪子對古代中國的革命性意義。《路史》中說，在4600年前，黃帝在空桑山北創造車子，‘橫木為軒，直木為轅，故號曰軒轅氏’。據英國科學史家李約瑟考證，約在4500年到3500年前，中國就已經進入了輪子時代——由轉蓬而為輪，由輪而為輿，最后成為車。”

進而引入“輪與軸”的概念。“最早的輪子是木頭做的。人們用木樁來固定車廂，這樣當車廂靠在滾軸上時就不會移動。人們用銷釘把輪軸和車輪固定在一起，這樣一旦運行起來，輪軸會隨車輪一起轉動。后來，人們在車輪上挖出了一個孔洞，用于代替銷釘，車軸可以穿過孔洞放入進去……固定軸的出現，可以使手推車使用起來更加穩定，也可以更好地轉彎。”

從車輪到軸與孔的配合，形成了較為完整的過渡，同學既聽取了中國古代故事，又對車輪的歷史有了新的了解，同時對“軸與孔的配合”專題有了更深的理解和記憶。

講好中國歷史故事，可以讓同學精力集中于課堂，也可將課堂知識與實踐、歷史聯系起來，不僅增強了同學們對中國歷史的了解，對學科專業知識的理解，更重要的增強了同學們對祖國的了解。

2 將“中國重器”引入課堂，使同學對當代科技工作者肅然起敬

在講授零件精度設計中，將“中國重器引入課堂”。例如，在講授表面粗糙度章節時，在課堂上播放“大國重器—智造先鋒”中的數控機床部分，看中國的技術人員如何攻克難關，加工出鏡面時，同學們被科技工作者求真務實的嚴謹科學作風，長年堅守一線的毅力所折服；在講授平行度、位置度等幾何公差時，隨堂播放“大國重器—智造先鋒”中關于中國型砂3D打印機的研制過程，為保證型砂鋪設均勻，科技人員自行研制量具，創造性的解決高精密幾何公差問題，同學為中國科技工作者的打破成規的創新精神所折服；在講述高精度配合案例時，又與同學們分享了“三峽船閘人字門”的安裝故事。

三峽工程永久船閘人字門是目前國內最大的船閘閘門，門體寬度20m，厚度3m，高度38m，單扇門總重量達800多噸，如圖1所示。船閘閘門安裝精度要求高，設計要求同一側人字門底樞、頂樞的同軸度誤差不得大于±2mm，兩側底樞或頂樞之間的間距誤差不大于±2mm，如圖2所示。安裝技術人員結合三峽船閘的結構特殊性，選取最優化的控制網形及可靠易行的安裝基準點設置方法，并從實際出發，詳細說明安裝施工過程中的各種測量具體操作方法。同學們本就為三峽大壩的雄偉所震撼，為世界級船閘的恢弘所感慨，又為船閘閘門上的裝配精密所敬佩，為中國科技工作的工作能力、工作成果而倍感自豪。

圖1：三峽船閘人字門

圖2：三峽船閘人字門門樞示意圖

將“中國重器”引入課堂，同學們對近十幾年來中國制造業的成就有了更加深入的認識，同時對課堂知識也有了進一步的理解，更進一步對中國的科技人員肅然起敬，也在這些同學——將來“中國一線科技工作者”的心中埋下了攀登科技高峰、攻堅克難的種子。

3 將世界工程案例引入課堂，使同學感到課堂知識與時代同步

講述機械精度綜合設計時，以中國的世界工程作為案例——世界最大的射電望遠鏡——中國天眼（如圖3所示），中國“天眼”為何震驚世界？毫米精度是核心技術！——在播放《輝煌中國》的第二集《創新活力》中重點介紹天眼FAST項目，同學們聚精會神，當同學們看到這蒼穹之眼，得知它是世界上最大，最靈敏的單口徑射電望遠鏡！它比德國波恩100米望遠鏡靈敏度高10倍，比美國阿雷西博350米望遠鏡綜合性高10倍，它一開機，就能收到1351光年外的電磁信號，未來可用于捕捉外星生命信號！——同學們自豪感油然而生；當講到“FAST的設計目標，是把覆蓋30個足球場的信號，聚集在藥片大小的空間里，不如此，就無法監聽到宇宙中微弱的射電信號，500米的結構，要實現毫米級精度”時，同學嘆為觀止——授課教師銜接課堂內容，帶著同學們查閱精度等級表，學習500米大尺寸與毫米級精度間的精度等級。課程中同學們的心始終與“中國天眼”的數據連在一起，為之贊嘆，這使得原先沉悶的課堂煥發了新的神采。

圖3：中國天眼-FAST

將引以為戒國人自豪的中國超級工程作為工程案例引入課堂，在課堂上從科學技術的角度加以注解，即可以使同學們更加了解這些偉大工程的核心技術、偉大之處，又結合課程知識將部分知識點加以升華，讓同學們在案例中了解加深對知識點的理解，同時還增強了同學們的世界觀察的好奇心，對學業刻苦專業的信心，參與國家建設的自信力。

4 將創新理念引入課堂，拓展課堂，使同學們與時俱進

在講述技術測量時，將新的測量思路引入課堂，引導同學們創造新的測量儀器，引起共鳴。例如，在講授間接測量時，提出野外測量大型零件曲線輪廓問題，引導同學設計便攜式曲線測量儀，將數控技術、激光測距技術、手機藍牙通訊技術等有機融合，曲線的離散測量思路，利用步進電機驅動滾珠絲杠，在計數脈沖作用下計算脈沖當量，從而控制采用間隔，采用激光測距方法，測取激光器與被測物之間的距離，再基于藍牙通訊技術，將脈沖當量對應的位移信號、激光測距對于的距離信號同時傳輸至手機客戶端，在手機端基于逐點信息繪制被測零件輪廓曲線……目前儀器測距精度可達毫米級，完全可以滿足野外測量的需要。同學們還根據自擬的測量背景，開發了基于小波算法激光傳感器回轉式大型零件圓度測量儀。此外，在講授使用游標卡尺、螺旋千分尺等通用量具檢驗同一個零件上的多個尺寸時，引導同學設計復合尺寸檢驗量具；在介紹工具顯微鏡的使用方法時，給同學們介紹比較新的基于圖像的顯微檢測儀技術以及圖像處理算法……

隨著在技術測量方法的學習中，有意的課程中加入創新元素，引導同學展開創新設計，一方面引導同學們搞創新設計，設計新的技術測量方法與工具，一方面輔導同學申請專利，鍛煉寫作，使同學們開拓視野、與時俱進、感到學有所用。

5 小結

合理的將思政內容引入課堂，可將課堂激活。課程團隊在《互換性與技術測量》課程中引入與課程基礎知識點相關的中國古代先賢的故事、中國科技人員攻堅克難的工程事例、中國的世界級工程案例，在課堂上在授課中講好中國故事，這已然成為課程思政的主要環節。

（1）抓住課程核心內容，選取內容明確、能引起共鳴的“中國故事”在課堂上展示將有良好表現，既可以升華課程內容，又可以讓中國故事深入人心。但課堂上一定要把握尺度和精度，把握中國故事與課程主題教學內容的比例。

（2）“中國故事”必須與課堂內容緊密結合，才能做到教學與課程思政有機結合，同時推進。同學們既不喜歡枯燥的理論授課，也不喜歡單純的思政說教，他們更能接受有血有肉有靈魂、有情節有氣節的中國故事，這樣更能激發同學學習的興趣，激發他們的情感。

（3）同學是有學習熱情的，需要通過合理的手段，轉變課堂刻板沉悶的氛圍，讓同學們參與創新，在項目總不斷學習，在中國故事中加深理解，這將有助于同學的學習體驗，獲得良好的教學效果。