芻議互換性與技術(shù)測(cè)量課程的教學(xué)

王恒迪 武充沛 張發(fā)玉 馬 偉

河南科技大學(xué) 河南洛陽(yáng) 471003

芻議互換性與技術(shù)測(cè)量課程的教學(xué)

王恒迪 武充沛 張發(fā)玉 馬 偉

河南科技大學(xué) 河南洛陽(yáng) 471003

互換性與技術(shù)測(cè)量是機(jī)械類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出了突出課程重點(diǎn)和難點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容緊扣最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)教學(xué)手段，設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)等教學(xué)方法。通過(guò)不斷地教學(xué)改革與嘗試，在教學(xué)課時(shí)不斷被壓縮的前提下，可以獲得較好的教學(xué)效果。

互換性與技術(shù)測(cè)量；教學(xué)方法；課程改革；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

互換性與技術(shù)測(cè)量是機(jī)械類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是聯(lián)系基礎(chǔ)課與后續(xù)專業(yè)課的橋梁和紐帶。該課程覆蓋領(lǐng)域較廣，特色也十分鮮明：概念術(shù)語(yǔ)多，符號(hào)多，授課內(nèi)容與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)緊密相關(guān)，理論性、實(shí)踐性和實(shí)用性強(qiáng)等。近年來(lái)隨著高等教育改革的深化和課程體系的調(diào)整，互換性與技術(shù)測(cè)量的課時(shí)不斷被壓縮，以筆者所在學(xué)校為例，該課程的授課學(xué)時(shí)從最初的48學(xué)時(shí)調(diào)整到40學(xué)時(shí)，繼而又壓縮至32學(xué)時(shí)。如何在有限的時(shí)間內(nèi)完成本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)，使學(xué)生掌握有關(guān)幾何量公差與測(cè)量技術(shù)方面的基本知識(shí)、基本理論和基本技能，是授課教師面臨的新課題。筆者在多年的教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)不斷地嘗試與探索，對(duì)互換性與技術(shù)測(cè)量的授課提出了自己的見解，在教學(xué)課時(shí)不斷被壓縮的前提下，可以獲得較好的教學(xué)效果。

一、優(yōu)化授課內(nèi)容，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)

互換性與技術(shù)測(cè)量覆蓋的知識(shí)點(diǎn)眾多，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)既要完成理論教學(xué)又要完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因此必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，授課時(shí)不必追求面面俱到，而是在突出重點(diǎn)和難點(diǎn)的基礎(chǔ)上注重內(nèi)容的實(shí)用性和結(jié)構(gòu)體系的合理性。

“光滑軸孔配合”“表面粗糙度”和“形位公差”(新修訂的國(guó)標(biāo)已經(jīng)改為“幾何公差”)是本課程的基礎(chǔ)，應(yīng)重點(diǎn)講解相關(guān)的基本概念和基本理論。授課時(shí)可結(jié)合典型的工程圖紙進(jìn)行講解，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情并培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。

“滾動(dòng)軸承結(jié)合”“鍵結(jié)合”和“圓柱齒輪傳動(dòng)”等內(nèi)容屬于典型零件或典型配合的互換性。授課時(shí)要提醒同學(xué)抓住每種零部件公差的特點(diǎn)，并結(jié)合前面所學(xué)的內(nèi)容以做到融會(huì)貫通。講授該部分時(shí)可通過(guò)實(shí)例教學(xué)使學(xué)生能做到正確查表和標(biāo)注，使教學(xué)內(nèi)容貼近生產(chǎn)實(shí)際。

對(duì)于課程中的難點(diǎn)內(nèi)容，如形位誤差的評(píng)定方法、齒輪以及齒輪配合的精度評(píng)定項(xiàng)目等，由于涉及的評(píng)定方法和評(píng)定項(xiàng)目較多，且普通本科生缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)相關(guān)內(nèi)容沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，因此學(xué)起來(lái)比較枯燥。教學(xué)時(shí)可選擇典型內(nèi)容，借助多媒體設(shè)備，利用圖形、動(dòng)畫、視頻等教學(xué)手段增強(qiáng)直觀教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)相關(guān)難點(diǎn)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。

筆者選用的教材將幾何精度檢測(cè)部分單獨(dú)列為一章，限于課時(shí)，在講授各個(gè)章節(jié)時(shí)將長(zhǎng)度尺寸檢測(cè)、表面粗糙度檢測(cè)、形位誤差檢測(cè)、圓柱齒輪檢測(cè)等各幾何精度檢測(cè)內(nèi)容分開介紹，實(shí)驗(yàn)課中再對(duì)相關(guān)檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法進(jìn)行重點(diǎn)講解，以增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和動(dòng)手能力。

對(duì)于尺寸鏈、圓錐結(jié)合、螺紋結(jié)合、量規(guī)設(shè)計(jì)等與其他課程交叉重復(fù)內(nèi)容或工程實(shí)踐中不常用的內(nèi)容，在修訂教學(xué)大綱時(shí)進(jìn)行了刪減或安排自學(xué)，使課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)更有針對(duì)性、實(shí)效性。

二、教學(xué)內(nèi)容緊扣國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

互換性與技術(shù)測(cè)量課程的特點(diǎn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)，可以說(shuō)該課程是以講述國(guó)標(biāo)為主。如今國(guó)內(nèi)的機(jī)械工業(yè)發(fā)展迅速，為了適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌，提高“中國(guó)制造”產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和互換性，國(guó)家有關(guān)部門對(duì)互換性與技術(shù)測(cè)量課程涉及的一些標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)進(jìn)行了修訂，例如以GB/T1182–2008《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)幾何公差 形狀、方向、位置和跳動(dòng)公差標(biāo)注》代替了GB/T1182–1996《形狀和位置公差通則、定義、符號(hào)和圖樣表示法》；以GB/T10095–2008《圓柱齒輪 精度制》代替了GB/T10095–2001《漸開線圓柱齒輪 精度》；以GB/T4249–2009《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS) 公差原則》代替了GB/T4249–1996《公差原則》；以GB/ T16671–2009《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS) 幾何公差最大實(shí)體要求、最小實(shí)體要求和可逆要求》代替了GB/T16671–1996《形狀和位置公差 最大實(shí)體要求、最小實(shí)體要求和可逆要求》，等等。

這些修訂后的國(guó)標(biāo)中，有些是名詞的變更，例如將“形狀和位置公差”改為“幾何公差”，齒輪精度的多項(xiàng)評(píng)定指標(biāo)中將“總公差”改為“總偏差”；有些是項(xiàng)目分類的變化，例如位置公差中將同心度與同軸度區(qū)分開，作為2個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目；有些則變化較大，例如基準(zhǔn)要素的標(biāo)注符號(hào)、表面粗糙度的標(biāo)注等。

受出版周期的限制，教材不可能及時(shí)反映國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的變化，這就要求授課教師及時(shí)關(guān)注學(xué)科和行業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，注意教學(xué)內(nèi)容符合時(shí)代要求，將國(guó)標(biāo)和ISO標(biāo)準(zhǔn)體系的最新內(nèi)容在課堂上反映出來(lái)。為兼顧教材和以后的生產(chǎn)實(shí)際，筆者授課時(shí)還花費(fèi)一定的時(shí)間解釋新舊國(guó)標(biāo)的異同，使學(xué)生對(duì)國(guó)標(biāo)的發(fā)展有較完整的認(rèn)識(shí)。

三、合理運(yùn)用多媒體，改進(jìn)教學(xué)手段

講授互換性與技術(shù)測(cè)量時(shí)需要用到大量的插圖，若采用傳統(tǒng)的板書和手工繪圖授課，不僅花費(fèi)課時(shí)多，而且效果不好。借助多媒體教學(xué)，通過(guò)表現(xiàn)形式多樣、內(nèi)容豐富的文本、圖形、視頻等將書本上靜態(tài)抽象的概念以形象直觀的方式展現(xiàn)在學(xué)生面前，既可提高教學(xué)效率又能獲得良好的教學(xué)效果。

筆者在運(yùn)用多媒體進(jìn)行教學(xué)過(guò)程中，將實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的檢測(cè)儀器和相關(guān)檢測(cè)過(guò)程拍成照片和視頻，制作于課件中，這樣不僅有利于突出課程重點(diǎn)，化解難點(diǎn)，還可發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的觀察力、想象力和求知欲，增強(qiáng)教學(xué)的趣味性，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性。

多媒體教學(xué)信息量大，表現(xiàn)形式生動(dòng)，但是制作符合自身教學(xué)實(shí)際、內(nèi)容系統(tǒng)、條理清晰、界面布局簡(jiǎn)潔明快、色彩搭配賞心悅目的課件絕非易事，有時(shí)為了表達(dá)一項(xiàng)內(nèi)容需要尋找或制作大量的素材。筆者已經(jīng)將互換性與技術(shù)測(cè)量課程的相關(guān)課件鏈接在校內(nèi)的精品課程網(wǎng)站上，學(xué)生需要時(shí)可打開鏈接直接下載。

四、設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)，鞏固教學(xué)成果

互換性與技術(shù)測(cè)量課程的綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)，為了鞏固教學(xué)成果，必須合理安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)實(shí)際操作，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)概念的理解和融會(huì)貫通，提高動(dòng)手能力，并掌握基本的測(cè)量方法。

該課程以前的實(shí)驗(yàn)均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按照要求進(jìn)行測(cè)量，一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)僅鍛煉學(xué)生對(duì)單一項(xiàng)目的檢驗(yàn)知識(shí)。為了提高學(xué)生的綜合能力，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了梳理整合，重新編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，合并了一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加了一些綜合性實(shí)驗(yàn)。使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工程應(yīng)用盡量保持一致，同時(shí)提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。

實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求做好充分預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先抽出一定時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)室，介紹常用的檢測(cè)儀器和一些較為新穎的測(cè)量?jī)x器，如三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、光學(xué)投影儀和氣動(dòng)量?jī)x等，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求學(xué)生根據(jù)測(cè)量精度合理選擇測(cè)量器具，針對(duì)待檢項(xiàng)目選定測(cè)量方法，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，給出合格性判斷。

五、綜合多種實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，拓寬教學(xué)內(nèi)容

高等學(xué)校擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)高級(jí)專門人才和發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化的重要任務(wù)。為此筆者結(jié)合自身的科研實(shí)際，利用多種實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，如大學(xué)生訓(xùn)練計(jì)劃(SRTP)、“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，組織學(xué)生結(jié)合專業(yè)課進(jìn)行科研。實(shí)踐過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生的科研興趣進(jìn)行積極引導(dǎo)，幫助選擇題目，指定參考資料，確定實(shí)施方案。近年來(lái)，學(xué)生先后完成了多項(xiàng)科研項(xiàng)目，如“智能齒輪雙面嚙合綜合測(cè)量?jī)x軟件設(shè)計(jì)”“基于虛擬儀器的滾動(dòng)軸承幾何精度測(cè)量?jī)x”“直線度和平面度誤差測(cè)量的不確定度分析”“內(nèi)齒輪徑向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)”“廣義極坐標(biāo)法在測(cè)量漸開線齒輪中的應(yīng)用”等在河南省和筆者所在學(xué)校組織的各類競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。

通過(guò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，拓寬了互換性與技術(shù)測(cè)量課程的教學(xué)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的積極性和主動(dòng)性。更重要的是通過(guò)參與科學(xué)研究，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，強(qiáng)化了學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了腳踏實(shí)地、實(shí)事求是的科學(xué)素養(yǎng)，為其科研能力的提升奠定了基礎(chǔ)。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)人才的培養(yǎng)也提出了更高的要求，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，既要滿足教學(xué)要求，又要保證培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，這也對(duì)互換性與技術(shù)測(cè)量課程的授課教師提出了更高的要求。要求我們不斷提高自身的業(yè)務(wù)能力，更新教育理念，加快課程內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，更好地促進(jìn)學(xué)科發(fā)展。

[1]何永熹，武充沛.幾何精度規(guī)范學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2006

[2]于峰.互換性與技術(shù)測(cè)量理論在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用[J].黑龍江高教研究，2008，8：172～173

[3]趙晴，葉建華.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005，24(12)：92～93

Discussion on the teaching of interchangeability and measurement technology

Wang Hengdi, Wu Chongpei, Zhang Fayu, Ma Wei
Henan university of science & technology, Luoyang, 471003, China

Interchangeability and measurement technology is an important basic course for machinery majors. Based on teaching practice, some effective teaching methods are proposed in the paper. Those are emphasizing stresses and difficulties, the teaching content closely sticking to the up-to-date national standards, developing teaching methods and means, setting up the comprehensive designs for the experiment. With the constant reformations, a better effect can be achieved while the less class hours are given.

interchangeability and measurement technology; teaching method; curriculum reformation; national standard

2010-06-18

王恒迪，碩士，副教授，教研室主任。武充沛，本科，副教授。張發(fā)玉，碩士，副教授。馬偉，碩士，教授，機(jī)電工程學(xué)院書記。