基于工程实例的形位公差教学模式探索★

2021-04-01王晶晶史国屏

机械管理开发 2021年9期

王晶晶，史国屏，杨刚，王坚

（贵州航空职业技术学院，贵州贵阳 550009）

引言

《互换性与测量技术》是高职高专院校机械类和近机类专业中一门非常重要的专业基础理论课程，也是专业实践性较强的技能课程，它具有“定义多、符号多、公式多、表格多、经验多”的特点。该课程主要包含尺寸公差、形位公差（几何公差）、表面粗糙度、误差检测等内容，为机械制图、金属材料和机械设计、机械制造提供了课程内容的紧密连接。形位公差作为本课程的教学重点，内容抽象性强、规范性强，而在课堂中往往比较注重对理论知识的讲解，实践性内容较少，使学生知其然不知其所以然，因此本文特提出一种基于工程实例的项目式教学模式，以提高学生理论联系实际的能力[1]。

1 形位公差教学存在的问题

形位公差包括形状公差和位置公差，是表示零件的形状和其相互间位置的精度要求。它是评定产品质量、保证零件装配互换性的一项技术指标[2]。国家标准将形位公差分为14个项目：形状公差4项（直线度、平面度、圆度、圆柱度），方向公差3项（平行度、垂直度、倾斜度），位置公差3项（位置度、同轴（心）度、对称度），形状公差、方向公差或位置公差2项（线轮廓度、面轮廓度），跳动公差2项（圆跳动、全跳动）。形位公差的教学内容包含几何误差和几何公差、识读和标注、公差原则及公差的选择等，在此内容的授课过程中，教师往往采用灌输式的教学方式，对概念、定义、符号和术语等理论内容进行讲解，学生“背书式”吸收，缺乏思考，更不理解其“为何用，何时用，如何用”，教学效果不理想。另外，高职学校往往将本门课程安排在第一个学年，而第一个学年又没有工程实践的安排，等到第三个学年进行课程设计或者毕业设计时学生对“硬记”的知识点变得模糊，使得设计过程困难重重，无从下手。

2 “五位一体”教学模式

为了提高学生的工程实践能力，首先对课程内容进行了重新构建，将工程实例融入课程体系中。在整门课程中，将课程体系划分为绪论与互换性基础知识、几何量测量与检测基础、三项精度设计、典型零件配合与检测四部分，在绪论中增设具体工程实例介绍，并将该工程实例融入各个章节，让课程教学建立在学生了解工程实例的基础上，使学生边学知识边学会如何在工程实例中应用，从而使学生从实践中了解互换性课程的作用及影响。

在形位公差的教学中，由于特征项目与符号较多，学生对知识的记忆和标注相对容易，但如何正确标注却缺少工程经验，因此在教学过程中可以使用工程实例，并引入章节知识点，形成“讲做结合”的教学形式，引导学生“学中做，做中学”，从而提高学生将理论应用于工程实践的能力。在教学实施过程中，采用“知识体系+创新能力+任务驱动+实践能力+资源共享”五位一体的教学模式，具体方法与手段如下：

2.1 知识体系

重构知识结构体系，加强课程建设，使课程设置贴近工程实际。结合课程特点与项目实际，重新构建课程知识结构体系，在绪论中以具体工程实例为项目背景，使学生明确课程在机械行业中的地位和作用，加深学生对课程的重视程度并有目的和有针对性地开展学习和实践。

2.2 创新能力

科研教学相辅相成，提高学生科研创新能力和大国工匠精神。采取课堂教学与课外工程创新活动相结合的方式，例如可以航空产业为例，介绍行业相关知识、发展动态，拓宽学生知识面，厚植学生航空报国情怀。以科研课题工程实例为背景，以创新活动为推动力，激发学生学习兴趣和学习主动性。

2.3 任务驱动

团队合作，项目任务驱动，提高学生对知识的掌握程度。采用“讲做结合”的形式开展课堂教学，教师讲授知识点后，将知识点融入项目任务中，学生团队合作，通过完成任务单布置任务吸收课程知识要点，提高学生职业素养，培养学生严谨细实、精益求精的良好习惯，提高学生实践应用能力。

2.4 实践能力

企业或大师工作室呈现工程环境，将理论与实践相结合，提高学生应用能力。增设实践项目，在教学各个环节，强化理论与实践的结合，突出精度设计的重要性，将精度设计理论与方法应用于工程案例中，提升学生职业素养。

2.5 资源共享

积极搜寻教学资源，集成应用多种教学手段，有效提高学生学习效果。搜集各类网络教学资源和实践教学资料，有效利用专业教学平台，采取多种教学方式，充分运用现代化信息技术，实现优质教学资源共享，为学生提供良好的课前、课后学习环境。

3 基于某工程实例的形位公差教学

教学实施基本环节分为课前、课中、课后，以“课前三步学+课中五步学+课后拓展学”的形式组织教学。

3.1 课前“三步学”

1）线上自学：教师通过学习平台、QQ群等发布学习通知，学生自主安排学习地点、学习方式及学习时间，在规定的时间内观看知识点视频及资料。可以在此部分加入工程案例原理、结构介绍等内容，为学生后续知识的学习打下基础。

2）成果测验：学生完成学习平台在线学习后，进行课前测验，教师根据测验结果了解学生学习情况。

3）问题反馈：学生结合自主学习情况，总结学习成果，在线上向教师反馈疑点、难点，教师通过归纳总结找出学生学习薄弱环节，抓住教学重点，及时为学生答疑解惑。

3.2 课中“五步学”

1）课程导入：通过微视频、学习视频、项目图纸或三维模型等方式导入教学情境。在进行形位公差教学时，向学生展现三维模型，借助模型立体感强的特点进行讲解，增强学生直观感受；教师在讲解零件的几何要素时，画出构成零件几何特征的点、线、面，使学生理解几何特征，激发学生学习兴趣，加深学生对理论知识的理解。

2）问题分析：针对学生课前测验结果和提出的问题、疑点、难点，帮助学生进行分析梳理，并将整理归纳的知识点加以阐述和说明。

3）讲解剖析：结合课程重难点内容，由浅入深、层层深入进行讲授，使学生循序渐进吸收理论知识。

4）阶段任务：将知识要点融入项目任务中，学生在对项目和基本理论有了一定了解后，教师就可以以“任务单”的形式考查学生的学习成效。可以通过对工程实例的了解使学生深入领会形位公差项目的选择、参数设定、基准选择及练习规范标注，一举多得。使学生通过完成阶段任务提高对知识的掌握程度，同时提高学生将理论应用于实践的能力。

5）分享评价：各小组进行自评，派学生代表分享完成项目任务过程中的优势、不足，教师对学生的任务完成情况进行点评。

在教学实施过程中，可以采用“任务驱动教学法”“合作学习教学法”“理实一体化教学法”等多种教学方法。“任务驱动教学法”遵循以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念，开展探究式学习，使学生处于积极的学习状态并能够运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题。“合作学习教学法”以合作学习的教学形式，把学生分成若干个学习小组，使学生在小组中共同完成教师分配的任务，培养学生团结合作的团队意识和团队精神。“理实一体化教学法”打破理论课、实训课和专题课的界限，以特定项目为载体，将课程的理论教学和实践教学融为一体，师生双方边教、边学、边做，理论和实训交替进行，理中有实，实中有理，充分调动和激发学生的学习兴趣。