从培养应用型人才出发搞好机械精度设计与测量课程的教学改革

吴作伦，喻彩丽

浙江科技学院机械与汽车工程学院，浙江 杭州 310023

1 明确培养要求、坚持教学改革

“机械精度设计与测量”或者说“互换性与测量技术”作为机械类专业的一门重要的技术基础课，这一点已被人们进一步确认。该课程几经风雨、几经周折，曾几何时，许多学校将该课程拆分到机械制图课内、机械设计课程中，由于学科性质不一样，很难保证分块后的内容衔接与教学质量，造成学生在课程设计、毕业设计中，不知道怎样正确的运用国家标准进行精度设计。图样标注五花八门、错误百出，或者照葫芦画瓢，知其然不知其所以然，不仅使学生的课程设计、毕业设计不能顺利进行，而且毕业后连一张比较完整图纸也难以保证，致使学生在毕业后较短时间里不能很好承担起技术任务。

目前，在绝大部分高等学校该门课程或以“互换性与测量技术”或以“机械精度设计与测量”等作为课程名称，课时亦有所不同，但他们的主要内容，从绪论课的互换性概念到尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、测量技术基础以及后面的典型零件设计如齿轮、螺纹、轴承、键，其基本内容还是一致的，它作为机械类专业的一个重要的技术基础课被大家认同。

近年来，本学科的教学改革进入了一个新的阶段，围绕该门课程的教学改革与教学方法改革方兴未艾，不少高校进行了许多积极的探索，总结出许多教学内容与教学方法改革的思路，使大家进一步明确课程的教学改革是与学校的定位和培养目标紧密相联。

众所周知，根据高等教学法规定，高等学校具有人才培养、科学研究和社会服务3大职能。作为一所高校，主要培养什么类型的学生，主要从事什么样的科学研究，主要提供什么样的社会服务，必须根据社会需要和自身条件来确定，根据学校性质不同，培养人才规格不一样。我国的一些学者对我国高等院校分类进行探讨，不同的学校类型对人才培养的规格、人才培养的要求，课程培养要求是各不相同的。我国绝大部分地方性高等院校是以本科教育为主的应用型大学，它的内涵大致可这样表述：面向地方经济和社会发展需要，设置应用学科专业；强化实践实训教学，提高应用能力；重视应用研究，促进产学研紧密结合；培养具有一定理论基础，理论应用和技术能力，为党政机关、企事业等基层单位管理服务的应用性专业人才。也就是说，作为地方性学校是以应用型人才培养为目标，以为地方经济服务的高等院校为宗旨。

浙江科技学院长期以来结合中国的实际，学习德国办校的经验，作为地方性高等院校确立了 “学以致用、全面发展”的应用型人才培养教学思想观念。笔者根据本人的长期教学经验，从培养应用型人才出发和大家共同探讨该门课程的教学内容和教学方法的改革。

2 统一规划、合理安排教学内容

随着时代的发展，新的科学技术知识呈连锁爆炸式不断涌现，使机械类专业不断充实新的知识，也使一些传统课程，如机械设计、机械制造工艺学等、包括互换性与测量技术课程的学时大大被压缩，但基本内容减少不多。在这种情况下，根据笔者的多年教学经验，“机械精度设计与测量”课程改革，总体思想是提高学生的综合设计能力。正确取舍和组织教学内容是非常重要的，尺寸公差、形位公差、表面粗糙度是本课程的主要内容，是学习其它几个章节基础，特别是尺寸公差。在典型零件设计的相关章节中，齿轮精度设计是本课程教学的难点之一，特别是在工艺课教学环节尚未进行情况下，因此需要花力气将这几个章节教学搞好。在有限的学时条件下要想获得良好的教学效果，各相关课程进行良好的沟通和协调显得尤为重要，明确各课程所承担的教学内容，做到一般内容不重复，重点内容不遗漏。如尺寸链在学科体系上属于互换性范畴，但具体运用是在机械制造工艺过程中，由于学时关系本课程只能忍痛割爱，这些内容只能不在本课程内进行讲授，而是安排在机械制造工艺学中讲授，花键公差内容在机械设计课承担，而平键、齿轮精度设计则是放在本课程中讲授。这一切只能通过教学改革过程中精心组织、合理安排实现。本课程的应用能力很强，机械类图纸中大部分符号与本课程有关，对今后从事机械设计与制造的学生尤为重要。而综合设计能力的提高不仅是通过课堂教学获得基本知识和提高设计能力，更重要是通过课程设计、毕业设计等实践环节的应用的得到锻炼和提高。有的学校通过在本课程中单独设置精度设计实践环节，如果在学时允许的条件下，对本课程教学质量提高会有很好的作用，但是受到学时限制和教学衔接的困难，若把机械零件课程设计与几何精度设计内容结合起来，作为一个综合性的课程设计，是一个较为现实的举措。机械零件的课程设计题目一般是减速器设计，这类课题包含了很多典型零件精度设计的内容，是理想的精度设计课题。因此在后续的实践环节中,将精度设计作为课程设计中重要内容。而这些分工都在充分讨论基础上，在教学计划、课程大纲以“法律”的形式规定下来。

3 利用多种教学手段，提高教学效果

充分发挥多媒体教学工具的作用，通过使用图片、视频、音乐等元素来诠释原理和规律，将抽象的概念和原理用形象的方式展示出来。多媒体课件既要防止简单的教材搬家，充当 “电子黑板” 的角色，也要防止多媒体课件非常花哨，所穿插的图片、视频、动画等，这些因素与教学内容联系松散，甚至毫无关系。合理利用多媒体的功能，使多媒体教学使用的例证比传统教学来得更直观、更生动。在形位公差的教学中，公差带形状历来是教学中难点，通过动画形式直观地表达了不同形位公差项目、在不同条件下公差带的形状，将原来的抽象的讲解用动画形式清楚地展示出来。适当增加视频教学，有时会起到画龙点睛的作用。如在讲齿轮精度设计中，在讲到齿轮误差产生时，在机械类部分专业学生对什么是滚齿机、滚齿加工过程没有印象和概念，若在这种情况下，要讲解、讨论滚齿加工中误差造成原因是相当困难的，而有了多媒体这个工具放一段滚齿加工的录像，对后面的齿轮精度设计讲解起到事半功倍的作用。无容置疑，利用多媒体工具能节约教学时间，可将教学中节省的大量时间，适当增加教学内容。

从精度设计要求出发，提高学生分析问题和解决问题能力。从“互换性与测量技术”到“机械精度设计与测量”不仅是教材名称的变化，而且也反映本门课程教学要求变化、讲课内容的变化。目的在于培养学生的综合设计能力，改变过去传统教学中只侧重标准的讲解以及采用宣贯标准时的灌输式教学方式。

“互换性与测量技术”课程的主要内容是尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度。工程应用的目标是在机械图上合理标注。合理标注的实质是合理的精度设计，所以课程的核心还是精度设计，新的教学体系应该加强精度设计的概念，提高学生的综合设计能力。

联系实际，通过互动式教学方式提高学生学习的兴趣和积极性，从被动的接受变成积极参与。虽然学生来自学校缺少实际的生产知识，但在本课程授课时学生已进行认识实习和和机械基础知识学习，有了机械加工的初步知识，若能在本课程的教学中联系相关的知识，会大大增长学生的求知欲。如在进行圆柱体公差精度等级和表面粗糙度选用教学时，联系学生在认识实习过程中，车削时能达到的精度等级和表面粗糙度的数值；讲平键这一节时联系用什么方法加工键槽，能达到的精度等级和表面粗糙度值。使教学从灌输式变成为讨论式，使学生被动的听到主动的考虑一些问题和参与讨论，使一些抽象的概念变成具体的东西，调动学生学习积极性；使学生理解精度等级选用不仅和使用场合有关，而且也因考虑加工方法；使他们懂得今后作为一个工程技术人员在选用时不仅要考虑使用场合，同时要考虑加工方法和条件。

在有限的教学时数内，适当组织讨论课是培养学生分析问题、解决问题能力重要手段。笔者在教学中根据不同专业，将该专业学生熟悉和关注的讨论题（典型部件）预先交给大家，譬如说机械制造专业以车床的溜板箱传动机构、车辆工程专业以汽车变速箱、材料成型专业以成型模具为典型部件，通过分析他们的功能、运动情况，和学生一起讨论、分析精度等级、配合和粗糙度选用。在共同的讨论中学会选用时要综合考虑问题，潜移默化地提高学生分析问题、解决问题能力。

充分发挥网络教学的作用，让学生被动学习到主动学习。随着网络技术的进步和普及，许多学校都为课程建设建立相应的网络平台，使许多不太懂计算机知识的老师，也能很方便地将课程的大纲、教案、习题、试题、课件等资料放到课程的网站上，使学生从上课忙于记笔记中解放出来，使学有余力的学生能够学一些难度较大、生产实际中有用的东西；学一些补充的内容如新的标准（产品几何量技术新规范－GPS），这些内容由于受学时数限制，以前在课堂教学中难以完成的教学任务，现在学生可以根据自己的需要，从网站上进行有选择的学习。

从培养应用型人才需要出发，改革考试和考查方式。目前无论是圆柱体公差等级、基本偏差选用或者其它典型零件精度等级选用，大量是采用经验法，而不是通过复杂计算方法获得，这也是符合当前人才培养需要。如果今后工作中的确需要通过计算解决的问题，则可以在大学学习知识的基础上，进行适当知识扩充来完成。正因为如此，考试的形式和内容也应适应人才培养的需要。目前本门课程评分方法采用平时成绩、实验和最后考查成绩相结合，考查形式也从过去的闭卷到开卷。根据笔者看法，从闭卷到开卷似乎是形式变化，实质上适应人才培养需要，使学生从死背一些数据和公式中解放出来，引导学生对概念的正确理解和精度选用的实质。从本门课程学习要求分析，学生要了解公差制度，熟悉各类公差表格。例如，查表也是一个重要方面内容，若采用闭卷考时不得不预先将要用的数据查好后放在试卷上，造成学生毕业设计时也不会正确查表现象，因此本课程在考试内容上将正确查表及尺寸公差、形位公差正确标注作为考查内容之一。

4 重视实验教学，提高学生动手能力

在“机械精度设计与测量”课程的教学中，实验课教学是重要的组成部分。不仅是因为实验课的学时数占课程时数的1/4，在几何量测量方面具有独立功能。而且它对巩固和深化课堂教学知识、培养基本技能起着显著的作用。因此，在“机械精度设计与测量”课程改革中，历来重视这方面改革，笔者采用多组并行的实验教学方法，开设综合性、设计性实验项目，这类实验项目主要是教师指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现。例如，设计、加工、检测一把双开门锁的锁芯实验项目，内容包括设计分析方案、CAD绘制、加工、再进行综合检测等。该项目既有长度尺寸，又有形位公差和表面粗糙度的要求。在综合技术测量过程中制定合理的测量方案并对零件所要求的各项技术参数进行测量评定。通过该实验项目学生把课程中学过的一些密切相关的内容串联在一起，是对实验技能的全面训练，相关专业知识的综合应用，能提高学生动手能力和分析问题、解决问题的能力，起到实验内容改革的目的。另外，对学有余力的学生开设了精密测量选修实验。如开设了“齿轮单面啮合仪测量”和“光学投影仪使用”实验等，详细编写了实验指导书，系统地阐述了该仪器的结构、组成和设备装置的应用。这类实验项目是通过学生自主实验教学方式实现的,在实施过程中使学生从“要我做”变为“我要做”，促进了学生做实验的积极性和主动性。在提高实验教学质量，培养学生综合应用能力方面取得了初步成效。

5 结论

随着科学技术的发展，对人才培养将不断提出新的要求。随着生产全球化进程的加快,要求标准也先一步和国际标准相接轨。这些势必导致本课程教学内容不断更新，教学方法和教学手段改革也必将不断深入进行。机械精度设计与测量作为学校重点课程，将不断总结教学改革的经验，不断丰富教学资源、完善实验设备，培养出高质量的应用型人才。

[1]任秀.对“互换性与测量技术”课程教学改革的几点思考[J].教育教学研究,2007(2):5-37.

[2]喻彩丽.提高“互换性与技术测量”实验教学质量的探索实践[J].浙江科技学院学报,2003(3):183-186.

[3]李柱,徐振高,蒋向前.互换性与测量技术[M].北京:高等教育教育出版社,2004,12.