李宏杰

(天津石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 301607)

“公差配合與技術(shù)測(cè)量”是機(jī)械制造及自動(dòng)化、數(shù)控技術(shù)等機(jī)械類專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。同時(shí)進(jìn)行或者后續(xù)課程會(huì)有：機(jī)械制造基礎(chǔ)、特種加工、數(shù)控車(chē)床編程與操作、數(shù)控銑床編程與操作、以及“五軸加工中心”等課程。“公差配合與技術(shù)測(cè)量”中涉及的互換性、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中公差和偏差的規(guī)定，各類計(jì)量器具的使用與選用等內(nèi)容在各類加工課程中均會(huì)反復(fù)使用。

一、教學(xué)案例分析

以數(shù)控車(chē)床編程與操作課程為例。應(yīng)用基本尺寸為大于30mm至50mm的軸、公差等級(jí)IT7(數(shù)控車(chē)床能保證的基本精度)的公差值為25μm，即0.025mm，而0-150mm的游標(biāo)卡尺的分度值多為0.02mm，學(xué)生很容易因?yàn)樽x數(shù)不精確而錯(cuò)誤判斷。學(xué)生讀數(shù)錯(cuò)誤可能導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)果：一是將合格工件判定為不合格工件即誤廢；二是將不合格工件判定為合格工件即誤收。兩種情況導(dǎo)致的結(jié)果在實(shí)際生產(chǎn)中都是希望能夠避免的。

同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，需要進(jìn)行粗車(chē)加工、半精車(chē)加工、精車(chē)加工的工藝過(guò)程保證尺寸精度，如果游標(biāo)卡尺讀數(shù)不精確，很可能導(dǎo)致最終尺寸的誤差即產(chǎn)生廢品。而通常情況下，在教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)多次測(cè)量取平均值的方式減小讀數(shù)誤差。在教學(xué)過(guò)程中，同小組的同學(xué)相互驗(yàn)證，可以比較有效地避免讀數(shù)誤差，提高讀數(shù)的準(zhǔn)確性。

應(yīng)用基本尺寸為大于30mm至50mm的軸、公差等級(jí)IT7(數(shù)控車(chē)床能保證的基本精度)的公差值為25μm，使用分度值為0.01mm的外徑千分尺，可以有效避免讀數(shù)誤差的情況發(fā)生。經(jīng)對(duì)比可知，我們可以給學(xué)生更有效的說(shuō)明，如何根據(jù)基本尺寸和公差等級(jí)選取計(jì)量器具。通過(guò)案例，學(xué)生更容易體會(huì)選取計(jì)量器具的實(shí)際意義。

尺寸的設(shè)計(jì)，不僅僅是單一孤立的，而是建立在完成機(jī)器或者設(shè)備的功能的基礎(chǔ)上。任一尺寸不合格或者形位公差項(xiàng)目不合格，可能導(dǎo)致的結(jié)果有：一是后續(xù)無(wú)法進(jìn)行裝配；二是裝配后無(wú)法滿足使用要求的結(jié)果。例如孔軸的過(guò)盈配合，如果過(guò)盈量不滿足要求，在傳遞扭矩或者保持高轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)下，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)的工作時(shí)間即發(fā)生破壞。零件提前達(dá)到需要更換或者修整的狀態(tài)，則影響機(jī)器的保養(yǎng)維護(hù)周期，進(jìn)而影響整體的工作安排，導(dǎo)致加工中斷，無(wú)法按期完成該設(shè)備所完成的工作。

二、“公差配合與技術(shù)測(cè)量”教學(xué)方法

(一)綜合教學(xué)內(nèi)容，遵循應(yīng)用為主的教學(xué)原則

在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)以滿足課程要求、培養(yǎng)專業(yè)目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，綜合教學(xué)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的整體把控。同時(shí)，學(xué)生也可以整體上認(rèn)識(shí)該課程的理論知識(shí)，通過(guò)互換性概念，深入了解其他相關(guān)知識(shí)。比如機(jī)械行業(yè)的典型案例：教學(xué)過(guò)程中，以齒輪泵為切入點(diǎn)，并將一些相關(guān)零件(齒輪、軸承、箱體等)展示給學(xué)生看；通過(guò)零件的展示和介紹，引出多數(shù)零件配合使用才可保障機(jī)器的正常運(yùn)行，同時(shí)會(huì)涉及一系列的公差與配合，從而介紹公差配合的相關(guān)概念和術(shù)語(yǔ)等。在此過(guò)程中，應(yīng)先闡釋互換性的原理，其次提出影響互換性的重要因素——幾何量誤差，并分析幾何量誤差的內(nèi)容和概念，然后引出幾何量精度的相關(guān)定義和術(shù)語(yǔ)，讓學(xué)生了解和掌握公差的標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)表格的制定，并鼓勵(lì)他們提出自己不理解的內(nèi)容，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力。

另外，在進(jìn)行該課程基本理論部分介紹時(shí)，需遵循應(yīng)用為主、夠用為度的原則，對(duì)實(shí)際工作應(yīng)用較少或者不會(huì)應(yīng)用到的內(nèi)容應(yīng)盡量少講或者不講，從而保障理論知識(shí)的實(shí)踐性。一些具有較強(qiáng)理論性的知識(shí)內(nèi)容可只講理論，將提高學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力作為重點(diǎn)，使其學(xué)會(huì)解決問(wèn)題的方法。同時(shí)，還要重視學(xué)生對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)查用的能力培養(yǎng)，在課堂上可進(jìn)行零件公差值的查閱和標(biāo)注、查閱表格的演示和練習(xí)、公差基本理論和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的使用等內(nèi)容。

(二)增加趣味性和互動(dòng)性，提升學(xué)習(xí)興趣

課堂教學(xué)活動(dòng)流程可以在課堂上及課堂后充分開(kāi)展(見(jiàn)圖1 課堂活動(dòng)流程)。在現(xiàn)在階段的教學(xué)工作中，課堂后可以布置學(xué)習(xí)任務(wù)，安排學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)視頻、微課或者PPT等教學(xué)資源，也可以通過(guò)單選、多選、填空等等形式的答題進(jìn)行預(yù)習(xí)或者學(xué)習(xí)鞏固。答題過(guò)程可以適當(dāng)增添趣味性，比如安排題目為拼圖，學(xué)生答對(duì)一道題目，可以補(bǔ)充一塊拼圖，完成一定數(shù)量后、拼圖完整。也可以通過(guò)題目積分兌換小道具，完成種植或者布置房間等游戲。適當(dāng)?shù)娜の缎钥梢蕴岣邔W(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)積分排行榜等方式鼓勵(lì)同學(xué)們獲得更好的學(xué)習(xí)成績(jī)。

圖1 課堂活動(dòng)流程

(三)實(shí)訓(xùn)試件測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用，全面支撐教學(xué)

在課堂部分，可以在線上提供實(shí)訓(xùn)試件測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)供學(xué)生參照對(duì)比，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己錯(cuò)誤，通過(guò)請(qǐng)教同學(xué)或者求教教師，可以修正錯(cuò)誤。有時(shí)，學(xué)生需要簡(jiǎn)單提示，即可及時(shí)彌補(bǔ)學(xué)習(xí)中的不足，加深正確知識(shí)點(diǎn)的印象。因此，修正錯(cuò)誤的時(shí)效性與學(xué)習(xí)效果提升是正相關(guān)的。同時(shí)，該系統(tǒng)(該系統(tǒng)功能見(jiàn)圖2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的功能模塊)可以記錄學(xué)生練習(xí)情況，給學(xué)生提供學(xué)習(xí)建議，并為教師的教學(xué)重點(diǎn)提供判斷依據(jù)，對(duì)教學(xué)效果做出直觀明確的反饋。

圖2 實(shí)訓(xùn)試件測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的功能模塊

現(xiàn)在的很多教學(xué)平臺(tái)多為視頻及學(xué)習(xí)內(nèi)容的資源，輔助提問(wèn)回答式的學(xué)習(xí)模式，如果提供更多趣味性的互動(dòng)環(huán)節(jié)或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可以進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)效果，輔助教師更好完成教學(xué)工作。

(四) 考核方法的變革與提升

傳統(tǒng)考核方法是筆試。隨著高職院校教學(xué)改革的推進(jìn)、理實(shí)一體化課程的發(fā)展，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣P試與實(shí)踐操作成績(jī)的結(jié)合。起初，項(xiàng)目化教學(xué)方法主要應(yīng)用于實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，近年來(lái)，隨著教師對(duì)課程的不斷挖掘和建設(shè)，理論知識(shí)點(diǎn)多，實(shí)踐技能全面的課程也開(kāi)始采用項(xiàng)目化教學(xué)方法。而項(xiàng)目化教學(xué)方法主要采用的考核方法就是過(guò)程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式。

隨著實(shí)訓(xùn)試件測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)的使用，過(guò)程性評(píng)價(jià)可以更細(xì)膩更全面地伴隨整個(gè)教學(xué)過(guò)程?？梢匀娣从硨W(xué)生學(xué)習(xí)的提升情況。例如在游標(biāo)卡尺的項(xiàng)目中，學(xué)生沒(méi)有完全掌握游標(biāo)卡尺的使用和讀數(shù)方法，但后續(xù)項(xiàng)目中，學(xué)生的測(cè)量結(jié)果顯示：與游標(biāo)卡尺有關(guān)的測(cè)量結(jié)果全部正確，即反映出學(xué)生已經(jīng)掌握游標(biāo)卡尺使用的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，在最終的成績(jī)中，該學(xué)生即可得到相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。這種考核方式，正是依托軟件才能便捷實(shí)現(xiàn)，大大減輕教師的工作量，從而輔助教學(xué)工作。

三、提高“公差配合與技術(shù)測(cè)量”課程教學(xué)效果的對(duì)策

(一)創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí)

在高職教育教學(xué)中，大多數(shù)學(xué)生對(duì)機(jī)械類課程的學(xué)習(xí)的興趣不甚濃厚，對(duì)“公差配合與技術(shù)測(cè)量”這一課程的學(xué)習(xí)更是丟失了學(xué)習(xí)主體的狀態(tài)。為了強(qiáng)化以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，激活學(xué)生的主體意識(shí)，創(chuàng)造利于學(xué)生學(xué)習(xí)的氛圍，則需從以下幾方面入手：其一，教師應(yīng)做好課程入門(mén)的引導(dǎo)工作，在講授新課程之前，應(yīng)向?qū)W生提出具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)的目的、任務(wù)和要求，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，講授相關(guān)理論知識(shí)的同時(shí)，還要講解該課程在知識(shí)體系的重要地位，從而提高學(xué)生對(duì)該課程的重視程度；其二，制定適當(dāng)?shù)募?lì)機(jī)制，教師應(yīng)具有一定的親和力，關(guān)心和鼓勵(lì)學(xué)生，及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的困難和問(wèn)題，對(duì)于有進(jìn)步的學(xué)生可予以一定的獎(jiǎng)勵(lì)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

(二)強(qiáng)調(diào)課程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求

該門(mén)課程的前導(dǎo)課是“機(jī)械制圖”，關(guān)于各種尺寸和公差代號(hào)的標(biāo)注均已經(jīng)有所介紹。標(biāo)準(zhǔn)意味著通用性和可辨識(shí)性。而課程涉及的形位公差標(biāo)準(zhǔn)、尺寸公差、偏差代號(hào)和表面粗糙度等的標(biāo)注均應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)在機(jī)械行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，且是其重要的基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)貫穿學(xué)習(xí)和今后相關(guān)崗位的工作中。在企業(yè)調(diào)研中，發(fā)現(xiàn)部分從業(yè)人員基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，識(shí)圖能力有待提升，標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。中專、大專學(xué)歷或者本科學(xué)歷均會(huì)出現(xiàn)此類情況。因此在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)重要性的闡釋，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到標(biāo)準(zhǔn)的重要意義，并要求學(xué)生按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行使用和操作，從而減少學(xué)生對(duì)標(biāo)準(zhǔn)使用的錯(cuò)誤，真正提高學(xué)生的知識(shí)的應(yīng)用能力。

(三)采取靈活多樣的教學(xué)方法

為了達(dá)到公差配合與技術(shù)測(cè)量課程教學(xué)的最佳效果，教師應(yīng)通過(guò)靈活多樣的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)。除了上述多媒體的應(yīng)用教學(xué)外，還包括以下幾種教學(xué)方法：一是引導(dǎo)和提問(wèn)的方法，講解課程相關(guān)概念的同時(shí)，還要加以事實(shí)說(shuō)明，通過(guò)列舉生活中的實(shí)例或者企業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例的方法，讓學(xué)生走出理解誤區(qū)，在課堂上還可通過(guò)提問(wèn)的方式來(lái)了解學(xué)生的掌握情況，同時(shí)能夠提升學(xué)生知識(shí)輸出的能力、從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的提升；二是圖表結(jié)合的教學(xué)方法，在進(jìn)行《公差配合與技術(shù)測(cè)量》課程講解時(shí)，應(yīng)將圖片和表格結(jié)合進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講解，從而加深學(xué)生對(duì)課程中圖表的理解；三是適當(dāng)安排練習(xí)，增強(qiáng)教學(xué)效果，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，教師在課堂上不能一味地向?qū)W生進(jìn)行知識(shí)的灌輸，還應(yīng)結(jié)合課程的特點(diǎn)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧?xí)題練習(xí)，從而鞏固學(xué)生的知識(shí)體系。

(四)理論和實(shí)踐相結(jié)合

公差配合與技術(shù)測(cè)量課程本身知識(shí)點(diǎn)多、實(shí)踐性強(qiáng)，因此理論知識(shí)點(diǎn)可以適當(dāng)分布在不同實(shí)踐項(xiàng)目中，而不是集中完成授課，這樣減輕了學(xué)生對(duì)理論灌輸?shù)姆锤泻涂咕?，通過(guò)知識(shí)點(diǎn)在不同實(shí)踐項(xiàng)目中的滲透，理論知識(shí)和實(shí)踐技能程雙螺旋狀、共同提升。

在具體完成具體項(xiàng)目時(shí)，需要在教師預(yù)先設(shè)計(jì)好項(xiàng)目情景，通過(guò)小組討論、案例分析等教學(xué)方法讓學(xué)生認(rèn)識(shí)零件的工作環(huán)境，理解重要的配合尺寸的具體要求，結(jié)合實(shí)際滲透幾何公差的含義。教師在此過(guò)程中通過(guò)課件動(dòng)畫(huà)等形式展示幾何公差項(xiàng)目出公差帶形狀、位置，使學(xué)生能夠直觀建立相應(yīng)的概念。該項(xiàng)目的重點(diǎn)是區(qū)別幾何公差是否存在基準(zhǔn)要素；中心要素和輪廓要素在被測(cè)要素、基準(zhǔn)要素標(biāo)注中的注意事項(xiàng)。要求學(xué)生掌握這個(gè)知識(shí)點(diǎn)并能夠熟練加以運(yùn)用。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)實(shí)物觀察，對(duì)照零件圖上技術(shù)要求的標(biāo)注，通過(guò)自己思考、小組討論等，得出結(jié)論，完成本項(xiàng)目任務(wù)。學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中，理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)抽象理論知識(shí)的理解就相對(duì)容易。

四、總結(jié)

實(shí)踐項(xiàng)目的不斷更新和豐富對(duì)教師的教學(xué)能力和教學(xué)水平提出了更高的要求，促使教師不僅積極了解本學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)、更要與其他學(xué)科結(jié)合，打破不同課程內(nèi)容的界限，通過(guò)構(gòu)建更多情景，項(xiàng)目化教學(xué)或者混合式教學(xué)的方式加深印象，提高學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，完成理論內(nèi)容的教學(xué)，在做中學(xué)，在做中會(huì)，在做中達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，獲得相應(yīng)的能力。