王曙道 唐學(xué)幫
【摘 要】本文針對(duì)互換性與測(cè)量技術(shù)課程中學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)、學(xué)時(shí)不夠、授課形式較單一等問(wèn)題,基于應(yīng)用型車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)思路和方法改進(jìn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)優(yōu)化等方面論述互換性與測(cè)量技術(shù)課程的教學(xué)設(shè)計(jì),以提高教學(xué)質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè) 人才培養(yǎng) 互換性與測(cè)量技術(shù) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法
【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【文章編號(hào)】0450-9889(2018)02C-0146-03
作為世界第一大汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)國(guó),汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已成為中國(guó)重要的工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一。然而,中國(guó)的汽車(chē)制造業(yè)目前還是大而不強(qiáng),在一些關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)工藝等方面仍然比較落后。例如,在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的整體水平方面,標(biāo)準(zhǔn)修改更新速度慢,我國(guó)主導(dǎo)制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)很少,涉及精度設(shè)計(jì)及互換性的推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都是等同或等效采用ISO,并存在較大的滯后。
在汽車(chē)制造行業(yè)中,使用互換性標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械精度設(shè)計(jì)極為廣泛,也非常重要,從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工藝、加工、生產(chǎn)管理到使用維修等許多環(huán)節(jié)都密切相關(guān),同時(shí)也是產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的重要基礎(chǔ)?;Q性與測(cè)量技術(shù)課程是車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)主干課程,以產(chǎn)品的測(cè)量、質(zhì)量監(jiān)控以及精度設(shè)計(jì)等諸多方面為基本內(nèi)容,是聯(lián)系設(shè)計(jì)類(lèi)與制造工藝類(lèi)課程的紐帶,其理論性、實(shí)踐性、實(shí)用性都很強(qiáng)。該課程是工科學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課到專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)的重要過(guò)渡,同時(shí)也是汽車(chē)制造企業(yè)中PE(Product Engineer/ Process Engineer)、IE(Industrial Engineer)、QE(Quality Engineer)等基層工程師所必備并熟練掌握的重要知識(shí)。為了進(jìn)一步提升畢業(yè)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力,完善面向企業(yè)需求的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式,研究互換性與測(cè)量技術(shù)課程的教學(xué)方法有著重要意義。
互換性與測(cè)量技術(shù)是高等工科院校車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課。它將標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量學(xué)的重要知識(shí)融合起來(lái),涉及工業(yè)工程中的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工藝、加工、生產(chǎn)管理等許多方面,是與制造工業(yè)緊密聯(lián)系的一門(mén)綜合性基礎(chǔ)學(xué)科。它在汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造工藝系列課程中有著舉足輕重的作用,也是聯(lián)系相關(guān)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課和實(shí)踐課的橋梁,因此是一門(mén)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。這門(mén)課程的鮮明特點(diǎn)是“四多一廣”,即名詞術(shù)語(yǔ)多、標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目多、抽象概念多、符號(hào)代碼多,涉及的知識(shí)面廣,同時(shí),理論性、實(shí)踐性和實(shí)用性都很強(qiáng)。學(xué)生在開(kāi)始學(xué)習(xí)本課程時(shí),缺乏所需要的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也未建立起工業(yè)工程相關(guān)的概念,還不能迅速適應(yīng)學(xué)習(xí)本課程的內(nèi)容。這就造成課程的難教、難學(xué)、難應(yīng)用的狀況。
該課程多采用傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo),學(xué)生單向接收信息的教學(xué)模式。主要存在以下問(wèn)題:
第一,由于名詞術(shù)語(yǔ)、概念多,學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)感覺(jué)枯燥,加之尚未建立工程思維模式,工程概念和實(shí)踐能力比較差,較難將學(xué)過(guò)的理論知識(shí)與工程實(shí)踐結(jié)合;很多學(xué)生甚至不知道所學(xué)的基礎(chǔ)理論課有何用途。這就導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性下降,學(xué)習(xí)效果不佳。
第二,本門(mén)課程理論學(xué)時(shí)僅為26學(xué)時(shí),而實(shí)際上需要大約40-50學(xué)時(shí)。在如此有限的學(xué)時(shí)內(nèi)教完所有知識(shí)點(diǎn),還要學(xué)生充分掌握并會(huì)應(yīng)用,是完全做不到的。同時(shí),部分教學(xué)用書(shū)及課件重理論、少實(shí)踐、少案例,部分內(nèi)容陳舊,與最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)存在出入。
第三,授課形式較單一,雖然采用多媒體輔助授課,但主要還是以文字和圖片為主,難以將抽象的概念和定義變得形象生動(dòng),教學(xué)效果有限。若課程講解缺乏主線(xiàn),則造成學(xué)生所學(xué)知識(shí)點(diǎn)呈散沙狀,不能形成課程知識(shí)體系,很容易使學(xué)生感到枯燥乏味,知識(shí)難以掌握,不知學(xué)來(lái)何用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為對(duì)單個(gè)元素(孔、螺紋等)進(jìn)行測(cè)量,或?qū)W習(xí)某種量?jī)x的使用,并未充分與本專(zhuān)業(yè)主干緊密聯(lián)系,這導(dǎo)致學(xué)生不知道所學(xué)知識(shí)具體用在何處,甚至有學(xué)而無(wú)用的思想。在工廠(chǎng)見(jiàn)習(xí)階段,多為走馬觀(guān)花,即使學(xué)生認(rèn)真觀(guān)察并積極提問(wèn),但受限于時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)條件,所學(xué)不多且難與課程知識(shí)充分聯(lián)系。
以上問(wèn)題導(dǎo)致學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力差。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)知識(shí)點(diǎn)太多,找不到重點(diǎn),雖然能夠聽(tīng)懂基本理論,但在解決實(shí)際問(wèn)題中不知如何應(yīng)用。這是由于還處于從學(xué)生身份到工程技術(shù)人員身份的轉(zhuǎn)變過(guò)程中,缺乏從工程問(wèn)題中找到理論模型的能力,也對(duì)缺乏工程實(shí)際的理解,不了解解決方案在工程實(shí)際中的意義。在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程中難以領(lǐng)會(huì)理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn),比如學(xué)習(xí)汽車(chē)制造工藝學(xué)中的加工質(zhì)量、裝配精度等內(nèi)容時(shí)不能將之前所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通,造成學(xué)習(xí)困難。最終導(dǎo)致在學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和方程式賽車(chē)設(shè)計(jì)等活動(dòng)中廣泛存在缺乏精度設(shè)計(jì)思維,圖紙中的尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度及尺寸鏈等方面不合理甚至根本未考慮,在工作中出現(xiàn)不考慮加工工藝經(jīng)濟(jì)性、基準(zhǔn)不統(tǒng)一、不會(huì)根據(jù)工廠(chǎng)實(shí)際選擇合理加工精度等問(wèn)題。
(一)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化選擇
本課程的教學(xué),不能僅以知識(shí)的傳授為重點(diǎn),而應(yīng)根據(jù)本課程的特點(diǎn),以培養(yǎng)學(xué)生的工程思想為核心,緊密聯(lián)系工程實(shí)際,在教學(xué)中抓住重點(diǎn),簡(jiǎn)化難點(diǎn)。
教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上應(yīng)遵循的原則:一是課程中基本概念及術(shù)語(yǔ)必須講解透徹,適當(dāng)介紹其出處、產(chǎn)生原因等拓展內(nèi)容以加深印象;二是課程緊密?chē)@工程實(shí)踐能力教育,增加工程實(shí)踐實(shí)例;三是及時(shí)引入技術(shù)最新發(fā)展成果,緊緊圍繞國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn),并兼顧舊標(biāo)準(zhǔn),以新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn),對(duì)于正處于過(guò)渡階段的舊標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容做簡(jiǎn)單介紹,同時(shí)比較新舊標(biāo)準(zhǔn),便于學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用。根據(jù)專(zhuān)業(yè)方向及就業(yè)實(shí)際情況,突出重點(diǎn)內(nèi)容,對(duì)于將來(lái)應(yīng)用較少的內(nèi)容采用簡(jiǎn)要介紹加自學(xué)方式及定期答疑。
因此在教參用書(shū)的選擇上,除了合理性、準(zhǔn)確性等因素,還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):采用國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn),側(cè)重于新標(biāo)準(zhǔn)的理解與應(yīng)用,強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際,側(cè)重分析解決工程實(shí)際問(wèn)題。課程章節(jié)內(nèi)容具體安排如下:緒論(1學(xué)時(shí)),尺寸精度設(shè)計(jì)(7學(xué)時(shí)),測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)(2學(xué)時(shí)),幾何精度設(shè)計(jì)(6學(xué)時(shí)),表面粗糙度(2學(xué)時(shí)),光滑工件尺寸的檢驗(yàn)(2學(xué)時(shí)),滾動(dòng)軸承配合、鍵連接、螺紋連接、漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪的互換性及精度設(shè)計(jì)(共4學(xué)時(shí)),尺寸鏈(2學(xué)時(shí));另有實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)。
(二)教學(xué)思路及方法改進(jìn)
互換性與測(cè)量技術(shù)課程是與工程實(shí)際很多方面緊密關(guān)聯(lián)的技術(shù)基礎(chǔ)課,與很多基礎(chǔ)課相比,相對(duì)缺乏一般理論課的系統(tǒng)性和邏輯性。如果在教學(xué)過(guò)程中按照教材逐一介紹講解,則易使學(xué)生僅學(xué)到一堆分散雜亂的零散知識(shí)。因此,教師應(yīng)掌握課程內(nèi)在的系統(tǒng)性和邏輯性:課程研究對(duì)象從單一幾何參數(shù)到各種典型零部件及整個(gè)機(jī)械系統(tǒng),其主線(xiàn)就是幾何精度的設(shè)計(jì)和檢測(cè),各種參數(shù)相互獨(dú)立又有關(guān)聯(lián)。在掌握主線(xiàn)并輔以專(zhuān)業(yè)相關(guān)的案例進(jìn)行教學(xué),就比較容易使學(xué)生掌握課程內(nèi)容。
傳統(tǒng)教學(xué)方法不論是采用黑板形式還是多媒體形式,都是將課本內(nèi)容逐字逐句講解給學(xué)生,但是這種以教師和教材為中心的接受性學(xué)習(xí)方式存在較多不足,學(xué)生被動(dòng)接受教師所輸出的信息,學(xué)習(xí)偏重于死記硬背、淺層理解和簡(jiǎn)單應(yīng)用,甚至可能在課堂上打瞌睡、玩手機(jī),根本沒(méi)有理會(huì)教師在講什么。為了有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,促進(jìn)學(xué)生思考,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,應(yīng)合理根據(jù)所教內(nèi)容采取不同的方法,如啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、案例教學(xué)、基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)法等,促進(jìn)學(xué)生積極采用自主性學(xué)習(xí)、合作性學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)方式。
例如,在第一節(jié)課中用好啟發(fā)式教學(xué)法來(lái)引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。新課程對(duì)學(xué)生有一定的新奇感,較容易引起學(xué)生的求知欲。教師可以通過(guò)學(xué)生身邊或平時(shí)關(guān)注的問(wèn)題來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣,引導(dǎo)學(xué)生思考。比如介紹國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919從設(shè)計(jì)到制造過(guò)程是怎樣通過(guò)圖紙傳遞信息的;汽車(chē)是由成千上萬(wàn)個(gè)零件組成的,生產(chǎn)線(xiàn)怎樣在幾十秒鐘就產(chǎn)出一臺(tái)車(chē)呢?身邊的節(jié)能燈壞了,是否任意買(mǎi)一個(gè)就能裝上使用?為什么有些直徑一樣的螺桿卻不能擰入同樣的螺母中?諸如此類(lèi)問(wèn)題是學(xué)生熟悉但又不能使用專(zhuān)業(yè)知識(shí)詳細(xì)解釋的。在講解到優(yōu)先數(shù)知識(shí)點(diǎn)時(shí),介紹其從熱氣球繩索簡(jiǎn)化的由來(lái)并以常用螺紋規(guī)格M6、M8、M10、M12、M14、M16來(lái)舉例說(shuō)明。這樣隨著課堂內(nèi)容的深入,學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)思考,就會(huì)感到所學(xué)知識(shí)并不是完全抽象的,更不是無(wú)用的,而是與工程實(shí)踐有緊密關(guān)聯(lián)的,從而認(rèn)識(shí)到本課程的重要性并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
圍繞幾何精度的設(shè)計(jì)和檢測(cè)這個(gè)主線(xiàn),課堂上多采用學(xué)生在實(shí)踐拆裝課程中已有一定感性認(rèn)識(shí)的變速箱輸入/輸出軸、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等零部件舉例,結(jié)合這些零件上的關(guān)鍵部位講解相應(yīng)的尺寸公差和形位公差概念;再利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的長(zhǎng)、短軸零件,配以完整的零件圖,由學(xué)生測(cè)量相關(guān)尺寸后,判斷相應(yīng)的尺寸及公差是否符合,并討論零件設(shè)計(jì)時(shí)采用哪種公差原則,同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考獨(dú)立原則、包容原則和最大實(shí)體原則分別在滿(mǎn)足功能要求、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等方面的不同點(diǎn),從而加深對(duì)理論知識(shí)的理解深度并建立起學(xué)生在處理問(wèn)題中的工程思維。
在測(cè)量誤差的教學(xué)中,課堂講解隨機(jī)誤差和粗大誤差后,布置學(xué)生自學(xué)系統(tǒng)誤差的內(nèi)容,以及相應(yīng)的思考題,再結(jié)合零件測(cè)量實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容,對(duì)三類(lèi)誤差的特點(diǎn)和性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比,就可以使學(xué)生更好地理解如何在實(shí)際測(cè)量中預(yù)防和減少誤差影響。
根據(jù)泰勒的三個(gè)基本準(zhǔn)則中統(tǒng)合性的要求,教師還需要打破學(xué)科界限與體系,橫向聯(lián)系其他課程。結(jié)合學(xué)生已學(xué)習(xí)或正在學(xué)習(xí)的金屬工藝學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝等課程相關(guān)內(nèi)容,融合相關(guān)知識(shí)點(diǎn),使學(xué)生能將所學(xué)知識(shí)有機(jī)結(jié)合并與實(shí)踐統(tǒng)一。這也要求教師不斷學(xué)習(xí),提高自身素質(zhì),對(duì)教學(xué)內(nèi)容不斷研讀完善,了解最新技術(shù)動(dòng)態(tài),更新知識(shí),做到教與學(xué)相輔相成。比如在尺寸鏈章節(jié)中增環(huán)和減環(huán)的判斷是尺寸鏈計(jì)算的重點(diǎn),但較多教材只講述增、減環(huán)的定義,而沒(méi)有解釋如何判斷組成環(huán),這就可以借鑒王寶璽主編的《汽車(chē)制造工藝學(xué)》中環(huán)繞法進(jìn)行判斷并加到教學(xué)內(nèi)容中。在后期汽車(chē)設(shè)計(jì)、汽車(chē)制造工藝學(xué)等課程教學(xué)中,結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)復(fù)習(xí)精度設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容,突出公差在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。
在多媒體課件的制作上需要突出啟發(fā)式教學(xué),不能簡(jiǎn)單地采用動(dòng)畫(huà)、視頻,而應(yīng)以合理、生動(dòng)的動(dòng)畫(huà)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,在動(dòng)畫(huà)切換中留出給學(xué)生思考的時(shí)間,配合適當(dāng)?shù)陌鍟?shū)等手段,充分發(fā)揮多媒體課件應(yīng)有的作用。同時(shí),充分靈活使用MOOC在線(xiàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)、問(wèn)卷星、互動(dòng)ASP網(wǎng)頁(yè)等網(wǎng)絡(luò)資源引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)及自學(xué),并及時(shí)全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。
重視教學(xué)的反思總結(jié)工作。教學(xué)反思是教學(xué)活動(dòng)中的重要一環(huán),通過(guò)不斷的反思反省,結(jié)合教學(xué)考核和評(píng)價(jià)結(jié)果,去蕪存菁,不斷改進(jìn),才能更好地提高教學(xué)效果的合理性和有效性。
(三)實(shí)踐環(huán)節(jié)優(yōu)化
通過(guò)實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn),學(xué)生能有更深的感性認(rèn)識(shí),強(qiáng)化求知欲望,提高動(dòng)手實(shí)踐能力;配合適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)置和引導(dǎo)講解,能提高學(xué)生將之前所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合的程度。
在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)采用拆裝實(shí)踐課中學(xué)生已接觸過(guò)的零件結(jié)合相應(yīng)的測(cè)量裝備設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,并引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合拆裝中的松緊程度分析孔軸配合公差帶的知識(shí),使學(xué)生對(duì)公差知識(shí)的認(rèn)識(shí)逐步提高到工程層面。
在見(jiàn)習(xí)環(huán)節(jié)中,應(yīng)事先充分了解所參觀(guān)的工廠(chǎng)加工工藝,并設(shè)定相關(guān)的課題,要求學(xué)生在見(jiàn)習(xí)之前初步分析課題,在見(jiàn)習(xí)過(guò)程中思考尋找答案,通過(guò)分組討論、小組答辯等方式,使學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)與工程實(shí)踐真實(shí)融合,建立初步的工程概念。
總之,圍繞應(yīng)用技能型人才培養(yǎng)的主題,精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容,把握課程主要思想,通過(guò)以教促學(xué)、以學(xué)促教的思路改進(jìn)教學(xué)方法,可有效解決教學(xué)內(nèi)容多和課時(shí)不足的矛盾,將實(shí)踐與學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合,進(jìn)一步幫助學(xué)生積極思考并建立初步的工程思想體系,提高學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。掌握幾何精度設(shè)計(jì)及測(cè)量技術(shù)是提高車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生工作能力的重要組成部分,也是非常重要的基礎(chǔ)能力。只有在教學(xué)中理論聯(lián)系實(shí)際,不斷提高教學(xué)質(zhì)量,才有助于學(xué)生工實(shí)踐能力的培養(yǎng),成為適應(yīng)企業(yè)需要的工程技術(shù)人才。
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(責(zé)編 蘇 洋)