《公差配合与测量技术》课程教学改革.doc

公差配合与测量技术课程教学改革研究与实践摘要 公差配合与测量技术是机械类专业的一门重要的专业基础课,该课程的任务在于使学生获得机械技术人员必备的互换性与检测方面的基础知识和基本技能。笔者通过对教学内容、教学方法、考核方式等方面的探索与实践,实现了理论教学与实际的紧密结合,培养了学生的发现、分析、解决问题的能力与协作精神,取得了满意的教学效果。关键词 公差配合与测量技术；教学方法；考核方式；课程改革公差配合与测量技术是机械类专业的一门专业基础课，其术语及定义多，内容范围广，涉及面宽，应用性强，在机械类的各个专业中都占有十分重要的地位，是专业基础课中的重点课程。笔者结合技校的人才培养模式及多年的教学实践，从目前公差课教学的现状、教学内容、教学方法、课程考核等方面作了一些尝试性的改革，取得了一定的效果。一、公差课及其实践教学的现状目前在技校的公差课理论及其实践教学过程中，主要存在着以下几方面的问题：一是缺乏完全适合技校学生特点的教材。教学中所使用的公差教材版本虽多，但多数为本科教材的缩减版，理论性过强，与实际运用联系不大，学生学过这些理论后，实际操作中仍感到手足无措，不适应技校教学。具体表现为：（1）公差配合章节：论述理论公式推导、表格参数形成原理的内容多，介绍公式运用、表格查找原则及方法的内容少；（2）测量技术部分：论述计量器具的工作原理、误差分析推导的内容多，介绍各类量仪的操作方法、使用范围，以及测量数据的处理等内容少；（3）教材内容落后于本学科的发展,对计算机辅助公差设计（简称CAT）、精密测量技术、先进测量仪器、标准化体系等内容讲述不多，学生普遍缺乏这方面的知识。二是课程过分注意单独学科的逻辑性，忽视了科学、技术和社会的联系。多数技校的教学内容仅限于讲解光滑圆柱体的公差与配合、技术测量基础、形位公差、表面粗糙度等内容，并且主要讲解基本概念、基本理论和基本测量方法，涉及到公差与配合的实际应用的内容比较少，而在机械产品设计中，公差与配合的巧妙选择和使用对产品的设计质量、设计寿命、产品生产成本、产品生产周期、装配效率等又是至关重要的，这就导致教学理论与生产实践相偏离，培养出来的学生普遍学习效果差，对公差与配合的原理理解不足，在实际工作中无所适从。三是缺少必要的工艺铺垫,学生难以理解。学生学习本课程的相关内容时缺少必要的感性认识与工艺常识,很多内容难以理解,即使学生当时听懂了也是似懂非懂,不久后就会遗忘。四是教学手段相对单一，课堂效果不好。公差课的课堂教学中常采用教师讲、学生听的方式进行，教学中往往强调课程内容的系统性和完整性，使学生处于被动地接受状态。课堂教学过多、过细，缺乏新意，不能培养学生的独立思考、解决问题的能力；同时由于课程内容中名词术语多、标准项目多、抽象概念多、符号代码多，且涉及的知识面广(如机械制图、机械设计、机械制造基础等)，容易让学生产生畏难情绪，不能激发学习的兴趣，更谈不上灵活运用。五是实验教学环节效果差。公差课的实验教学不同程度地存在以下弊端与不足：(1)实验设备陈旧落后，很难适应现代化教学的要求；(2)实验教学方式不完善，自始至终“手把手地教”，学生处于被动地位，实验课均由指导教师先介绍实验目的，实验原理以及所用的仪器设备，再对学生重点示范，最后才由学生动手操作，而且实验内容多为验证性实验，在一定程度上束缚了学生的思想，使学生的积极性与主动性得不到充分的发挥。(3)公差课理论教学与实验课内容是相对独立的，但就目前而言，考核方式不合理，学生实验能力的高低，从课程考核中得不到相应的反映，致使学生在学习过程中，对实验课往往未能给予足够的重视，更缺乏培养、锻炼自己的工程实践能力的意识。 二、公差课教学内容的改革技校培养的是技术含量较高的生产第一线实用型和技能型的专业技术人员，课程应以生产的需要为基础，在教学实践中,笔者会同其他专业教师，以培养学生应用知识能力为目标，在对教学内容进行必要的调整和综合的基础上，编写了以应用为主，理论以必需、够用为度，加强实用性内容，突出常见的检测方法和数据处理的技校公差教材，对教学内容进行了较大幅度的改革(1)以互换性应用及概念作为第一章,代替传统的第一章绪论。用机械行业中的典型例子齿轮泵作为载体进行切入,将轴、箱体、轴承、键、齿轮等零件直接摆在学生面前,从而提出它要在机器中正常运行就必须和若干零件配合,就必须有一系列的公差与配合的要求。先讲解零件的磨损到零件的维护、更换,然后介绍互换性的原理,提出几何量误差对互换性的影响,从而介绍尺寸误差、形位误差、表面粗糙度的概念。(2)将尺寸的公差与配合、形状位置公差与检测、表面粗糙度概念及检测中的基本内容综合成基本几何量精度。重点介绍几何量精度的基本术语及定义,尺寸公差标准及标注,常用表格的使用,形位公差的标注;并通过常用经用的机械与综合的例子的讲解来培养学生的综合思维能力和发现、分析、解决问题的能力。(3)将技术测量基础、极限量规的内容综合成测量技术基础。重点介绍量具、量仪的选择与使用、极限量规的选择与使用、介绍测量方法以及测量误差的分类。(4)将原有的滚动轴承的公差与配合、圆锥的公差与配合及测量、螺纹的公差配合及测量、键和花键的公差配合及测量、圆柱齿轮传动的公差及测量综合成典型零件的公差测量与综合应用。着重介绍这些零件的公差及测量知识,通过实例使学生能做到会查表、标注、计算、测量;并通过减速箱的例子,通过教师的指导让学生进行综合测量,要求学生能确定减速箱主要零件的配合与公差。在理论教学实践中，根据本课程的任务和特点对教学内容进行适当的取舍，划分为重点讲解、一般讲述、简单介绍、自学4个部分。重点讲解部分着重介绍尺寸及形位公差的基本术语、定义、符号和标注方式、公差表格的使用、简单的公式计算、公差原则；常用量具的选择和使用、测量数据的分析与处理。一般讲述部分主要介绍表面粗糙度的基础知识，表面粗糙度的选用、测定以及标准化的基本知识等内容。简单介绍部分主要介绍典型零件(如：滚动轴承、螺纹、键和花键、齿轮等）的公差与配合，通过实例讲解，让学生掌握代号的含义、查表方法、标注方式、测量器具的选择。自学部分主要是公差表格的形成原理、计算公式的推导过程；常用量具的工作原理；典型零件误差产生的原因以及标准构成原理等方面的内容。通过这些改革措施，大大提高了技校公差课教学的效果和水平。 三、公差课教学方法及考核方式的改革公差课传统的满堂灌的教学模式,要求事无巨细、面面俱到,结果教师是被动地讲,学生是被动地听,不仅教师讲得累,学生学得累,而且所授内容与实践脱节较大,理论知识的讲授占用了大部分的课时，导致学生实际应用能力偏低。因此，笔者在教学过程中采取了以下几种方式对教学方法和考核方式进行了探索性尝试，取得了良好的效果。一是基本理论部分以够用为度、适用为限,适当缩减课堂理论教学的时间,增加技能学习等实践性教学环节的教学时间。在教学过程中，按照理论知识“必需”、“够用”的原则,对实际工作中用不到的或较少用到的内容不讲或少讲,对理论性较强的内容可以只讲结论,着重引导学生学会分析问题和解决问题的方法。在教学中要重视增强学生查用国家标准的能力,课堂上演示和练习查阅表格,学会零件各个公差值的查阅和标注;突出光滑圆柱的公差与配合、形状和位置公差、表面粗糙度等基础理论和相关国家标准的使用等内容,并且结合学生的专业特点做到有所侧重。二是化解教学难点,把课堂换到实验室去讲课。由于专门化公差和技术测量课程实践性及应用性很强,加上学生对机械没有感性认识,而对典型零件诸多概念、术语、定义和代号感到难学、难记、难理解。而利用实验室的有利条件,把该课程放到实验室去上,教师对照典型零件边讲解边演示边测量,学生边学边做边理解,通过自己的切身体验,既加深了概念、术语、定义和代号的理解和掌握,又提高了学生的动手能力。比如螺纹这一章,难点是如何保证螺纹的互换性,在教室里学生很难搞懂作用中径的概念,它牵涉单一中径、螺纹半角误差的中径当量和螺距误差的中径当量。在实验室里给学生一些螺栓螺母,利用自制示教板讲解和显微镜测量,清晰地反映出这两个误差及它们的影响,学生从感性到理性认识、从观察到实践,获得的知识更加深刻。三是充分利用多媒体进行教学，切实提高教学效果。由于该课程涉及的标准、规定多,术语、定义多,内容抽象枯燥, 学生普遍觉得难学、难懂、难应用，学习兴趣明显偏低。而利用多媒体教学手段，将各种数值、文章、声音、图象和动画有机地结合起来,使呆板的图形变成了生动的画面，把较复杂的部件装配图制成与实际生产三维动作效果相同的拆装过程展示出来，使学生更直观地理解部件的组成和装配过程,很快的找出装配尺寸链的闭环,画出装配尺寸链的全部组成环。利用多媒体技术，使教学过程有声有色,极大地丰富并扩展教学内容,使教学内容更加形象、直观,使学生更易于掌握。四是考核方式注重过程化。长期以来,公差配合与测量技术课的考试方式多采用闭卷笔试，以一份试卷定学生的优劣。学生为了应付考试,把主要精力放在了怎样死记硬背课本和笔记内容上,甚至形成了“不重实验,只知考试,考完就忘记”的怪圈，这样很不利于学生对知识的全面掌握,难于衡量学生的真正水平,体现不出学生对知识的运用能力和实践动手能力,还容易出现作弊等违纪现象,也不利于教师教学水平的提高。笔者针对这一问题,突出学生专业技能的考核,将考核分为三部分:(1)平时表现:上课时的表现、作业、实验完成情况,团队协作等；(2)期末考试:考核学生对基本知识的掌握程度及运用基本知识分析问题、解决问题的能力；(3)操作考核:将减器箱配合与公差的确定、测量作为考核内容(设定难度的高低及不同层次要求的完成内容),进行分组测量,在规定时间内得出测量结果,并确定主要零件的配合与公差,以测量结果与操作过程作为评价标准