“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程思政教學(xué)探討

何恩義，肖 露

（三峽大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

引言

習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力和針對(duì)性，滿足學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展需求和期待，其他各門(mén)課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)［1］。新時(shí)代中國(guó)的大學(xué)生應(yīng)該具有良好的思想政治素養(yǎng)和較強(qiáng)的專業(yè)能力。因此，大學(xué)的專業(yè)課教育應(yīng)該被賦予“政治基因”，經(jīng)過(guò)課程思政教育培養(yǎng)的大學(xué)生可以更好地用自己的專業(yè)能力服務(wù)于行業(yè)，為祖國(guó)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。梁艷峰等［2］論述了傳統(tǒng)專業(yè)在新工科改造中課程思政的經(jīng)驗(yàn)、做法和建設(shè)途徑，提出了黨支部和教研室聯(lián)合開(kāi)展課程思政素材申報(bào)審批的工作機(jī)制。耿林等［3］探討了“中國(guó)制造2025”下機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)科人才培養(yǎng)模式的研究。涂琴［4］以農(nóng)林院校生物類有機(jī)化學(xué)課程為例，探討及思索了如何在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中開(kāi)展課程思政教育。課程思政是一種新的思想政治工作理念，是一種全新的課程觀，是高等教育實(shí)現(xiàn)全員、全程、全方位育人的必然選擇。課程思政教育對(duì)高校堅(jiān)持社會(huì)主義辦學(xué)方向、貫徹和落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)、強(qiáng)化和堅(jiān)定政治理想信念、確保高校育人工作貫徹教育教學(xué)全過(guò)程具有重要推動(dòng)作用［5］。吳林峰等［6］以機(jī)械類專業(yè)課程“互換性與技術(shù)測(cè)量”為例，從課程思政目標(biāo)定位、教學(xué)設(shè)計(jì)、思政元素挖掘與融入、考核方法等方面進(jìn)行了研究，并取得了一定效果。“互換性與技術(shù)測(cè)量”是一門(mén)機(jī)械類的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)人才的必備基礎(chǔ)課程。本文結(jié)合課程特點(diǎn)，探討了本門(mén)課程思政實(shí)施的具體措施。

一、知識(shí)點(diǎn)和思政點(diǎn)的結(jié)合

“互換性與技術(shù)測(cè)量”作為一門(mén)機(jī)械類的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其自身具備比較完備的知識(shí)體系。課程的緒論部分介紹了互換性的基本概念，為保證機(jī)械零件的互換性，機(jī)械零件應(yīng)該具備相應(yīng)的技術(shù)要求。課程介紹了極限與配合、幾何公差、表面粗糙度等技術(shù)指標(biāo)的基本概念和相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)螺紋緊固件、鍵、軸承、齒輪等典型機(jī)械零部件的使用要求，介紹了滿足互換性的技術(shù)指標(biāo)，并講解了互換性技術(shù)要求的設(shè)計(jì)原則和方法。“互換性與技術(shù)測(cè)量”這門(mén)課程的精髓在于根據(jù)零件的使用要求設(shè)計(jì)相關(guān)精度，這就說(shuō)明零件的精度設(shè)計(jì)是落地生根的，是具有自我特色的。類比于我們國(guó)家的社會(huì)主義制度，也一定是建立在中國(guó)國(guó)情下的中國(guó)特色社會(huì)主義制度。只有中國(guó)特色社會(huì)主義才能發(fā)展中國(guó)，只有建立在實(shí)事求是的基礎(chǔ)上進(jìn)行的零件精度設(shè)計(jì)才具備生命力。

在理論教學(xué)過(guò)程中，穿插技術(shù)要求測(cè)量的實(shí)驗(yàn)部分，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，讓學(xué)生深刻了解測(cè)量的重要性和必要性。在以上專業(yè)知識(shí)教學(xué)的基礎(chǔ)上，為更好落實(shí)課程思政要求，課題組根據(jù)課程的專業(yè)知識(shí)點(diǎn)挖掘思政教育結(jié)合點(diǎn)。

緒論部分注重講解標(biāo)準(zhǔn)的起源及互換性技術(shù)要求的意義。公差與配合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)加工技術(shù)的發(fā)展歷程，互換性技術(shù)體現(xiàn)了精益求精的科學(xué)精神。標(biāo)準(zhǔn)化是互換性技術(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)，同時(shí)也是產(chǎn)品平民化的基本條件。標(biāo)準(zhǔn)并不是廉價(jià)，而是一種具有高度統(tǒng)一的智慧的結(jié)晶。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)勞動(dòng)人民智慧和經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)物，它使得我們的產(chǎn)品更具競(jìng)爭(zhēng)力。

極限與配合部分的內(nèi)容重點(diǎn)在于間隙配合、過(guò)渡配合、過(guò)盈配合這三種配合的形式及其應(yīng)用場(chǎng)合、常見(jiàn)公差的設(shè)計(jì)和選擇。公差的設(shè)計(jì)和選擇體現(xiàn)了唯物主義辯證法的思想。雖然我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展較晚，但是發(fā)展腳步很快，加工技術(shù)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也緊跟國(guó)際步伐，并且在某些方面還有優(yōu)勢(shì)。通過(guò)本章節(jié)的講解，教師以高性能機(jī)械的研究開(kāi)發(fā)為切入點(diǎn)，可以激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和民族自豪感。通過(guò)講解尺寸公差與配合的技術(shù)要求，培養(yǎng)學(xué)生在職業(yè)生涯中認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精的工匠精神。通過(guò)介紹公差與配合的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，尤其是機(jī)械行業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，樹(shù)立學(xué)生的行業(yè)規(guī)范意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生遵紀(jì)守法的意識(shí)。通過(guò)公差與配合的選用和標(biāo)注，教導(dǎo)學(xué)生并非所有的要素都要有嚴(yán)格的公差要求，公差存在的目的是控制誤差變化的范圍，要容許誤差的存在，同時(shí)在安全的范圍內(nèi)變動(dòng)。通過(guò)精度綜合設(shè)計(jì)、分組討論等，培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神和團(tuán)隊(duì)合作能力。通過(guò)“大國(guó)工匠”紀(jì)錄片等教學(xué)視頻等線上資源，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感。

幾何公差、表面粗糙度是機(jī)械零件技術(shù)要求的另外兩個(gè)重要內(nèi)容。與尺寸公差一起，三者結(jié)合才能有效地保證零件的互換性和使用性能。零件在加工過(guò)程中由于受各種因素的影響，一定會(huì)產(chǎn)生形狀誤差和位置誤差。比如，在車削軸類零件時(shí)，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡如果與工件的旋轉(zhuǎn)軸線不平行，就會(huì)使零件表面產(chǎn)生圓柱度的誤差；鍵槽的銑削加工時(shí)，如果銑刀桿的軸線運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)于零件的軸線有偏離或傾斜，則會(huì)使加工出的鍵槽產(chǎn)生對(duì)稱度誤差等。零件的圓柱度誤差會(huì)影響圓柱結(jié)合要素的配合均勻性；齒輪軸線的平行度誤差會(huì)影響齒輪的嚙合精度和承載能力；鍵槽的對(duì)稱度誤差會(huì)使鍵槽安裝困難，并且安裝后的受力狀況惡化。因此，對(duì)零件的形狀和位置精度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，采用合理的幾何公差限定零件表面的形狀誤差、方向誤差、位置誤差是十分必要的。幾何公差包括形狀公差、方向公差和位置公差。在進(jìn)行幾何公差項(xiàng)目設(shè)計(jì)的時(shí)候，要站在唯物辯證主義的角度去看待問(wèn)題、分析問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的公差項(xiàng)目和公差值。同一零件，公差項(xiàng)目并不是越多越好，公差值也并不是越小越好。在進(jìn)行幾何公差設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要站在制造者和檢測(cè)者的角度去考慮。更多的公差項(xiàng)目意味著更復(fù)雜的加工工藝，同時(shí)檢測(cè)起來(lái)也更復(fù)雜，整體的成本就高，這背離了機(jī)械設(shè)計(jì)的初衷。通過(guò)這一章節(jié)的學(xué)習(xí)，我們可以學(xué)會(huì)換位思考，能實(shí)事求是地看待問(wèn)題，解決問(wèn)題。

公差原則能夠合理地處理尺寸公差、幾何公差以及表面粗糙度的關(guān)系。在進(jìn)行零件技術(shù)要求設(shè)計(jì)的同時(shí)，要根據(jù)零件的性能要求，分析主要矛盾和次要矛盾，綜合考慮成本、工藝的影響。根據(jù)不同的功能需求，遵循合理的規(guī)定公差原則：獨(dú)立原則用于尺寸精度與形位精度要求相差較大，需分別滿足要求，或兩者無(wú)聯(lián)系，保證運(yùn)動(dòng)精度、密封性，以及未注公差等場(chǎng)合；包容要求主要用于需要嚴(yán)格保證配合性質(zhì)的場(chǎng)合；最大實(shí)體要求用于中心要素，一般用于相配件要求為可裝配性（無(wú)配合性質(zhì)要求）的場(chǎng)合；最小實(shí)體要求主要用于需要保證零件強(qiáng)度和最小壁厚等場(chǎng)合；可逆要求與最大（最小）實(shí)體要求連用，能充分利用公差帶，擴(kuò)大被測(cè)要素實(shí)際尺寸的范圍，提高效益。盾構(gòu)機(jī)等大國(guó)重器機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與制造更是體現(xiàn)了精度和原則的統(tǒng)一，只有掌握了幾何公差和尺寸公差的精髓，才能處理好它們之間的關(guān)系。公差原則是尺寸公差和幾何公差的統(tǒng)一，二者相互統(tǒng)一協(xié)調(diào)才能在滿足零件功能的前提下讓機(jī)械零件更具活力。這一章的思政點(diǎn)是“相互協(xié)調(diào)，和諧社會(huì)”。

在學(xué)習(xí)了基本技術(shù)要求的內(nèi)容之后，以軸承、鍵和花鍵、螺紋連接件等典型機(jī)械零件為例，綜合講解尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度等技術(shù)要求的重要性和設(shè)計(jì)原則。基礎(chǔ)機(jī)械零件的發(fā)展體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家工業(yè)化的程度。機(jī)械零件種類繁多，典型機(jī)械零件是其中非常重要的一部分，合理技術(shù)要求的設(shè)計(jì)離不開(kāi)對(duì)于加工工藝的理解，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上才能體現(xiàn)設(shè)計(jì)的靈魂。典型機(jī)械零件的設(shè)計(jì)只是機(jī)械零件設(shè)計(jì)的很小一部分內(nèi)容，但是根據(jù)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們可以舉一反三，靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行其他零件的精度設(shè)計(jì)。機(jī)械零件雖然形狀各異，但站在互換性的角度上，其功能要求卻是歸一的。我們要善于學(xué)習(xí)，善于總結(jié)。我國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展就是在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展成長(zhǎng)起來(lái)的，只有學(xué)習(xí)了典型的、別人的先進(jìn)技術(shù)才能發(fā)展自己的創(chuàng)新成果。我們國(guó)家的發(fā)展道路也是摸著石頭過(guò)河，在學(xué)習(xí)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)不斷地總結(jié)，才走出了適合自己國(guó)情的特色社會(huì)主義道路，并將一直走下去。這一章節(jié)的思政點(diǎn)是“善于學(xué)習(xí)，不斷總結(jié)”。

齒輪作為機(jī)械傳動(dòng)的重要零部件，其技術(shù)要求和互換性的要求更復(fù)雜，內(nèi)容更多。齒輪的技術(shù)要求和齒輪的應(yīng)用場(chǎng)合息息相關(guān)，不同的應(yīng)用場(chǎng)合要求齒輪具備不同的技術(shù)指標(biāo)。齒輪的加工不同于其他零部件的加工，需要專用的齒輪機(jī)床。齒輪機(jī)床的加工精度、毛坯精度、裝夾精度等都是影響齒輪精度的重要指標(biāo)。我國(guó)齒輪加工工業(yè)從無(wú)到有，再到現(xiàn)在的品種多樣，技術(shù)齊全，經(jīng)過(guò)了幾代人的共同努力。但是在新型齒輪的加工及重要技術(shù)指標(biāo)方面，我們還有一定的差距，需要現(xiàn)在的學(xué)生能夠接過(guò)前輩的接力棒，推動(dòng)國(guó)家齒輪加工、檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。這一章節(jié)的思政點(diǎn)是“從無(wú)到有，齊心協(xié)力”。

二、教學(xué)過(guò)程中的實(shí)施實(shí)例

為了更好地提升教學(xué)質(zhì)量，我們?cè)诤竺嬉胼S套類、盤(pán)蓋類、箱體類典型零件的一體化教學(xué)設(shè)計(jì)。首先，站在教師的角度針對(duì)本次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，引入加工工藝問(wèn)題，以問(wèn)題為主導(dǎo)。接下來(lái)以學(xué)生為主導(dǎo)參與到基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與討論，教師拋出案例，串聯(lián)基礎(chǔ)知識(shí)。在此基礎(chǔ)之上，學(xué)生參與討論，教師在總結(jié)的過(guò)程中融入思政教學(xué)。

以軸類零件的加工為例。軸類零件加工的精度來(lái)源于軸圖紙的技術(shù)要求，軸零件的技術(shù)要求是由軸的使用要求決定的。在傳動(dòng)系統(tǒng)中，軸占據(jù)了很重要的地位，在傳遞扭矩與運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也能夠支撐其他的傳動(dòng)零件，所以不同軸段的使用要求不同，其技術(shù)要求也不同，加工精度和難度也有所不同。在進(jìn)行軸類零件的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮每個(gè)軸段的工作環(huán)境，綜合分析工作載荷和摩擦與潤(rùn)滑情況，確定各軸段的配合性質(zhì)，才能制定相應(yīng)的技術(shù)要求。一般對(duì)于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合選用間隙配合，基本情況為h6，然后根據(jù)載荷的大小和潤(rùn)滑情況調(diào)整基本偏差和標(biāo)準(zhǔn)公差。對(duì)于無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)但是有定心要求的場(chǎng)合一般選用過(guò)渡配合，基本情況為k6。對(duì)于無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)甚至承擔(dān)一定載荷的場(chǎng)合，一般選用過(guò)盈配合，基本情況為s6。幾何公差一般選用軸向全跳動(dòng)代替圓柱度公差，端面全跳動(dòng)代替垂直度公差。粗糙工作表面比非粗糙工作表面的粗糙度數(shù)值小，摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度數(shù)值小。對(duì)于間隙配合，配合間隙越小，粗糙度數(shù)值應(yīng)越小；對(duì)于過(guò)盈配合，為保證連接強(qiáng)度的牢固可靠，載荷越大，要求粗糙度數(shù)值越小。一般情況下，間隙配合比過(guò)盈配合粗糙度數(shù)值要小，配合表面的粗糙度應(yīng)與其尺寸精度要求相當(dāng)。配合性質(zhì)相同時(shí)，零件尺寸越小，則應(yīng)粗糙度數(shù)值越小；同一精度等級(jí)，小尺寸比大尺寸要粗糙度數(shù)值小，軸比孔要粗糙度數(shù)值小。

思政教學(xué)融入：C919大飛機(jī)是我國(guó)具有代表性的機(jī)械產(chǎn)品，其傳動(dòng)系統(tǒng)的要求較高，體現(xiàn)在具體的零件上，比如軸、齒輪、軸承等。C919是我國(guó)自主研制的首款商用大飛機(jī)，其零件的設(shè)計(jì)與制造國(guó)產(chǎn)率為50%，其中零件的技術(shù)要求極高，相關(guān)文件又為保密文件，沒(méi)有直接參考文件。所以從零件設(shè)計(jì)、工藝制定、生產(chǎn)制造等各環(huán)節(jié)嚴(yán)格按照高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。早期國(guó)產(chǎn)車，還有近期某些外國(guó)豪華車都有車身異響的問(wèn)題，原因之一就是加工偏差。C919有上萬(wàn)個(gè)零件，如果零件公差控制不住，每個(gè)都有0.1毫米的偏差，那累積起來(lái)的偏差就很大了。汽車不過(guò)5米長(zhǎng)，制造偏差控制不住，就能導(dǎo)致車身異響。一個(gè)天上飛的37米長(zhǎng)的大家伙，偏差控制更需要嚴(yán)格到位，這是巨大的挑戰(zhàn)。以前的飛機(jī)，都是沈飛、西飛、哈飛單個(gè)研究所為主進(jìn)行研制的，但是C919需要整合不同城市的多個(gè)航飛廠/所協(xié)同研制。西飛承擔(dān)了C919中機(jī)身、中央翼、外翼翼盒及前緣縫翼、后緣襟翼、副翼6個(gè)工作包，不但沒(méi)出問(wèn)題，還能打破國(guó)外技術(shù)封鎖和壟斷，建立了生產(chǎn)線。哈飛承擔(dān)了主起落架艙門(mén)工作包、前起落架艙門(mén)工作包、翼身整流罩工作包和垂直尾翼工作包四個(gè)大部件，而起落架是個(gè)核心部件，因?yàn)槠鸾档臅r(shí)候需要承受巨大的風(fēng)阻和震動(dòng)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上對(duì)強(qiáng)度、載荷的要求都很高。各種材料、標(biāo)準(zhǔn)件、特殊工藝信息需要完成協(xié)調(diào)工作，各個(gè)模塊和零部件的接口和尺寸需要協(xié)調(diào)并達(dá)成一致，需要根據(jù)載荷數(shù)據(jù)對(duì)零件進(jìn)行修正，還要在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行整機(jī)的裝配和檢查，確定間隙、公差等技術(shù)要求。規(guī)范地執(zhí)行并遵循精益求精的標(biāo)準(zhǔn)，才能讓我國(guó)的C919成功走向世界。任何一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品都不是獨(dú)立于設(shè)計(jì)之外的，我們?cè)谶M(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮到制造、檢測(cè)、安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)。精度設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)者和制造者之間的橋梁。只有考慮我國(guó)基本國(guó)情，考慮到機(jī)械零件生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，我們所設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品才能更好地服務(wù)于國(guó)家的發(fā)展需要和人民群眾的生產(chǎn)生活需要。

結(jié)語(yǔ)

“互換性與技術(shù)測(cè)量”這門(mén)課程作為一門(mén)機(jī)械類的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程體系明確，前后聯(lián)系脈絡(luò)清晰，本門(mén)課程的學(xué)習(xí)能為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。課程思政作為現(xiàn)代大學(xué)生必須經(jīng)歷的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程思政的融入，學(xué)生能對(duì)本課程、本專業(yè)的認(rèn)識(shí)更加深刻，進(jìn)一步培養(yǎng)愛(ài)專業(yè)、愛(ài)國(guó)家的大情懷，塑造正確的人生觀和價(jià)值觀。