張雷雨，李劍鋒，高亞楠

0　引言

《公差與配合》是高等院校機(jī)械類、儀器儀表類和機(jī)電結(jié)合專業(yè)類必需的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，是與機(jī)械工業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系的基礎(chǔ)學(xué)科[1]。該課程對(duì)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造業(yè)的發(fā)展具有重大促進(jìn)作用，尤其對(duì)工程師及科技工作人員的設(shè)備研制與開發(fā)至關(guān)重要?！豆钆c配合》課程內(nèi)容覆蓋面廣、系統(tǒng)性和理論性強(qiáng)，作為本科教育的專業(yè)必修課，學(xué)生需掌握尺寸公差和形位公差的含義與標(biāo)注方法，同時(shí)，理解零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的誤差分布及傳遞規(guī)律，為本科生攻讀碩士、博士和從事科技工作儲(chǔ)備專業(yè)知識(shí)。

《公差與配合》作為一門傳統(tǒng)的課程，眾多教師對(duì)該課程的教學(xué)方法進(jìn)行了分析與研究，提出多種改善授課效果的方法，如理實(shí)一體化教學(xué)模型[2～3]、項(xiàng)目教學(xué)[4]、案例模型授課法[5]等，結(jié)合課程特點(diǎn)，因地適宜地制定相應(yīng)的教學(xué)方案和方法。現(xiàn)有的教學(xué)方法研究主要在于提高公差測(cè)量能力，降低課程的理論深度，尤其是公差設(shè)計(jì)及誤差傳遞方面，難以達(dá)到本科教育和未來承擔(dān)科研項(xiàng)目的要求。機(jī)械系統(tǒng)中的零件公差設(shè)計(jì)對(duì)該課程零件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、疲勞壽命至關(guān)重要，通過實(shí)踐訓(xùn)練提高對(duì)公差設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)和理解。因此，針對(duì)該課程教學(xué)中存在的問題，結(jié)合北京工業(yè)大學(xué)的授課內(nèi)容和實(shí)踐方式，進(jìn)行該課程的教學(xué)方法探討。

1　《公差與配合》的教學(xué)現(xiàn)狀

在課堂教學(xué)中，基于學(xué)生的聽課狀態(tài)、抬頭率、課堂提問等方面，對(duì)兩班級(jí)（39人）的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析和總結(jié)。

1.1　缺乏相關(guān)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)

《公差與配合》安排在大二上學(xué)期，在大學(xué)第一年主要進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，涉及到機(jī)械結(jié)構(gòu)、工程材料、加工方式、儀表測(cè)量等方面，相關(guān)課程如《工程力學(xué)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《工程材料》、《機(jī)械加工》等。由于機(jī)械工程專業(yè)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)具有較強(qiáng)的相關(guān)性，在課程安排上難以同時(shí)進(jìn)行，學(xué)生對(duì)該課程中的專業(yè)知識(shí)缺乏學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。同時(shí)，該課程存在理論性強(qiáng)、實(shí)踐要求高的特點(diǎn)，學(xué)生感到授課內(nèi)容枯燥、理解難度大，進(jìn)而造成知識(shí)吸收率較低。

1.2　缺乏對(duì)測(cè)量工具及加工方式的了解

與該課程緊密相關(guān)的兩個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)為：測(cè)量工具和加工方式。在尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等參數(shù)的測(cè)量中，涉及到多種高精度測(cè)量工具，需要理解測(cè)量工具的測(cè)量原理，如百分表、杠桿千分尺等，不同的測(cè)量原理直接決定了測(cè)量方法和安裝方式。

在配合類型中，軸與孔的配合公差代號(hào)與機(jī)械加工方式相對(duì)應(yīng)，表面粗糙度的大小與加工方式及機(jī)床系統(tǒng)精度有關(guān)。學(xué)生對(duì)測(cè)量工具和加工方式缺乏必要的認(rèn)識(shí)和了解，造成難以理解誤差的產(chǎn)生原因和補(bǔ)償方法，進(jìn)而無法深入學(xué)習(xí)該課程的專業(yè)知識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用的效果。

2　探索新的課程教學(xué)方法

針對(duì)《公差與配合》的教學(xué)現(xiàn)狀，進(jìn)行課程教學(xué)方法探討，采用理論和實(shí)踐一體化教學(xué)模式，先完成24學(xué)時(shí)的課堂授課，再進(jìn)行24學(xué)時(shí)的實(shí)踐訓(xùn)練，兩者的內(nèi)容與對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示。該課程的課堂授課目的：通過課堂授課，使得學(xué)生理解和掌握該課程的理論知識(shí)，獲得公差計(jì)算及推導(dǎo)的能力。根據(jù)課程教學(xué)要求和實(shí)際應(yīng)用需求，課堂授課主要包括6個(gè)部分，主要為理論尺寸公差與形位公差、測(cè)量工具、測(cè)量方法、軸與孔的表面粗糙度及滾動(dòng)軸承的互換性。采用多媒體教學(xué)的方法，同時(shí)，結(jié)合板書與作圖的方式，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)公差帶圖、形位公差及誤差分析的理解。為了提高學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的吸收率和學(xué)習(xí)興趣，在授課過程中增加以下內(nèi)容：

圖1　授課內(nèi)容與實(shí)踐訓(xùn)練的對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.1 Corresponding relation of the classroom session and the practical training

（1）在課件中插入多種通用測(cè)量器具的圖片，講解器具的使用方法和測(cè)量原理，同時(shí)，盡可能展示測(cè)量器具實(shí)物。

（2）重點(diǎn)講解軸與孔的常用加工方式，如車、銑、鏜、磨等，讓學(xué)生對(duì)軸與孔的加工有一定的直觀認(rèn)識(shí)。

（3）在授課結(jié)尾播放約5分鐘的相關(guān)視頻，如曲軸的加工及測(cè)量、發(fā)動(dòng)機(jī)總成及裝配、測(cè)量器具的使用等，以緩解課程內(nèi)容的單調(diào)，提高學(xué)生的興趣。

在實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)中，借助指導(dǎo)書，系統(tǒng)地指導(dǎo)學(xué)生完成零件尺寸和形位誤差檢測(cè)訓(xùn)練，并使學(xué)生在檢測(cè)過程中加深對(duì)誤差、公差及技術(shù)測(cè)量概念的進(jìn)一步理解。同時(shí)，使同學(xué)們?cè)谔岣邫z測(cè)技能的過程中，不斷提高分析問題和解決問題的能力。實(shí)踐訓(xùn)練的內(nèi)容包含基本訓(xùn)練與拓展訓(xùn)練，如圖1所示；基本訓(xùn)練主要是依據(jù)授課內(nèi)容確定，分別為實(shí)踐訓(xùn)練的內(nèi)容 1、2、6、7、9，拓展訓(xùn)練則基于機(jī)械工程專業(yè)的常用零件（平鍵、螺紋零件、齒輪、軸承等）確定，分別為實(shí)踐訓(xùn)練的內(nèi)容3、4、5、8。實(shí)踐訓(xùn)練使用零件尺寸測(cè)量工具箱和零件形位誤差測(cè)量工具箱，如圖2所示，前者包含游標(biāo)卡尺、千分尺及百分表等通用兩具，后者包含形位誤差測(cè)量的零件和工裝。在授課內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練9個(gè)訓(xùn)練單元，在測(cè)量中熟悉和掌握各測(cè)量器具的使用方法和原理，通過不同工裝的組合和測(cè)量器具的裝夾，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜零件的形位公差測(cè)量與檢驗(yàn)。

圖2　實(shí)踐訓(xùn)練的工具箱Fig.2 Measuring boxes of the practical training

圖3　表面粗糙度對(duì)比檢驗(yàn)Fig.3 Comparison and measurement of the surface roughness

為了增加學(xué)生對(duì)零件表面粗糙度的直觀認(rèn)識(shí)，增加了表面粗糙度對(duì)比檢驗(yàn)訓(xùn)練，采用車、銑、刨、磨的加工方式，將零件表面分別加工至Ra0.8、1.6、3.2及6.4，如圖3所示。通過直觀地觀察和觸摸零件表面凸凹特征，了解加工方式和粗糙度大小對(duì)表面特征的影響。

3　結(jié)束語

《公差與配合》課程采用課堂授課與實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)方式，在課堂授課中提前增加測(cè)量器具及加工方式的基礎(chǔ)知識(shí)講解，實(shí)踐訓(xùn)練則進(jìn)一步強(qiáng)化授課內(nèi)容和對(duì)尺寸公差與形位公差的理解，提高了該課程的實(shí)際應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn)：

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