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關鍵詞 中職;機械類專業;公差
中圖分類號:G712 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2014)06-0091-03
公差是中職機械類專業的首選必修課,其重要性卻常常被忽視,內容多課時少,科任難教,學生也難學。如果公差學不好,會影響后階段的許多課程的學習,甚至直接影響學生的加工技能。筆者結合多年的教學實踐,就如何優化簡化公差教學談幾點意見。
1 學前動員,學生有認識、有興趣、有信心
首先,讓學生認識本課程的性質,并了解本課程的內容 公差是機械冷加工專業的一門專業基礎課,為后續的專業理論課和實操課的學習服務,是冷加工技能不可或缺的一部分。如何讓學生明白這種性質,這是教師首先要解決的問題。現在筆者所在學校用的是江蘇教育出版社出版的教材,第一次課,筆者一般選用中國勞動和社會保障出版社的《極限配合與技術測量》(第三版)的緒論,由互換性引出誤差、公差、測量,這四個概念相互關系如圖1所示。為實現互換性以公差控制誤差,需要靠測量來實現。互換性是指制成的同一規格的一批零部件,不需作任何挑選、調整或輔助加工,就能進行裝配,并能滿足機械產品的使用性能要求的一種特性;機械制造的各個環節包括設計、加工、裝配、使用和維修,都離不開互換性。
然而零件機加工必然存在誤差,有尺寸誤差、形狀誤差、位置誤差、表面微觀形狀誤差。為了實現互換性,零件的各種誤差必須控制在很小的范圍內,這就有了公差:尺寸公差、形狀公差、位置公差和表面粗糙度。公差控制誤差,靠測量來實現,因此對零件的測量是保證互換性生產的一個重要手段。
畫出一階梯軸的零件圖(圖2),以此為例,使學生認識四種誤差。然后根據圖2提問學生:軸φ30為φ30f6(),孔φ30為φ30H7(),如果根據此圖樣進行加工,直徑尺寸誤差必須控制在什么范圍內?軸線形狀和位置有什么要求?學生已經過鉗工乃至普車實習,已有簡單零件加工的經驗,可對誤差控制還一知半解。教師可簡單地講解一下,最后讓學生自己得出本書主要內容:四種公差和測量。這樣一來,學生對本課程的性質與內容有所認識和了解,知道零件加工需先會讀圖,加工完畢需采用各種計量器具檢測各種誤差,而這些都離不開本課程的學習。
其次,學生初步認識本課程的目標,重在識圖能力、檢測能力的培養
1)與機械制圖相輔相成,培養學生的識圖能力。首先是零件圖的識讀。學生學了一學期的機械制圖,已初步了解讀圖步驟:首先概括了解,再分析視圖、想象形狀,再分析尺寸,最后了解技術要求。技術要求包括表面結構要求、尺寸公差、形位公差和熱處理等內容,本書的目標之一就是培養各種公差要求的識讀能力:會識讀尺寸公差、公差帶代號,并能查出上下偏差,計算出上、下極限尺寸(最大、最小極限尺寸)以檢測實際尺寸;形位公差14個項目,認識項目符號,了解公差帶。然后是裝配圖的識讀,一張完整的裝配圖包括一組視圖和必要的尺寸(包括配合尺寸)。經過本課程學習,要求學生根據配合尺寸能夠判斷配合制度和配合性質。配合制度包括基孔制、基軸制、混合制,根據基準孔H或基準軸h來判斷很容易。配合性質包括間隙配合、過盈配合、過度配合,需要學生用點心。
2)加工檢測能力的培養。會使用基本的計量器具來檢測誤差。游標卡尺、千分尺、塞規和環規(或卡規)檢測尺寸誤差,百分表、千分表檢測平面度、圓度、圓柱度、跳動公差的誤差。
2 以學生為中心,引導學生采用各種方法主動學習,同時探索切實有效的教學模式,以測量項目實現公差控制誤差,提高學生的識圖和測量能力
引導學生應用各種學習方法,溝通新舊知識,提高學習效率
1)對比聯系區分法。公差中有很多術語,字面相近,但定義不同,學生若死記硬背易混肴,但若采用對比聯系區分法來學就容易掌握,而且能溝通新舊知識。如尺寸有基本尺寸(公稱尺寸)、實際尺寸、極限尺寸,先對比定義,基本尺寸是通過它運用偏差求出極限尺寸的尺寸,實際尺寸是測量獲得的尺寸,極限尺寸是允許尺寸的兩個極端,還可進一步找聯系:最大極限尺寸=基本尺寸+上偏差,最小極限尺寸=基本尺寸+下偏差,最小極限尺寸≤實際尺寸≤最大極限尺寸,等等。
2)概括總結法。公差中的形位公差種類多,學生學習過程中易顧此失彼,但只要學會并應用概括總結法,形位公差這一大塊就比較容易。概括可以是種類內概括,如位置公差中的定向公差:平行度除了線對線任意方向平行度公差帶為圓柱面內區域外,其他都是兩平行平面間區域,這兩平行平面間距為t且與基準平行;垂直度(傾斜度)則除了線對面任意方向垂直度(傾斜度)公差帶是圓柱面內區域外,其他都是兩平行平面間,這兩平行平面間距為t且與基準垂直(或成某一角度)。這樣一概括,15種定向公差就易學了。也可以就某一特征進行概括,如公差帶為圓柱面內區域的有:形狀公差中任意方向直線度;位置公差中有任意方向線對線平行度公差,任意方向線對面垂直度/傾斜度,任意方向的位置度公差,軸線的同軸度公差,等等。通過概括總結法,可讓學生更好地理解和記憶這門課的各個知識點。
探索切實有效的教學模式,適時適量實施項目式教學,以測量項目,鍛煉培養學生的公差識讀與誤差檢測能力 本校現在選用的教材,內容采用項目教學法編寫,每個項目是一種測量器具的使用或者用一種測量器具測量某種形位誤差,其中穿插各種公差基本知識,有些穿插的知識與項目本身關聯性不強,有待完善。筆者設計一種帶孔階梯軸(圖2),可對φ30的孔與軸提出各種公差要求,學生學完尺寸公差后,學習用游標卡尺、千分尺、內徑表、塞規(卡規)進行測量,挑出各種公差要求的合格品,登記存放。學完配合后,再以這些孔與軸,形成3種不同性質的配合。學各種形位公差,如直線度、圓度、圓柱度、垂直度、同軸度、跳動公差等,都可以對此零件提出相應公差要求,進行測量練習。期末考核,學生自己加工一個這樣的零件,并測量各種誤差,判斷零件的合格性,加工出來的零件可以留給下一級的學生測量使用。這樣,公差直接與生產相聯系,學生動手多,有利于加深鞏固所學知識。
3 選取合適的教學內容,用好模型、電化手段輔助直觀教學,提高教學效率
學生素質差,本課程內容多課時卻少,本著夠用、適用的原則,教師應該對教材內容大膽取舍。比如公差帶,尺寸公差、極限配合、形位公差都涉及公差帶,對這些內容學生、教師都頭疼。尺寸公差,假設加工軸與孔類零件,即使使用最老的車床,只要根據圖紙標注的尺寸公差查表,查出上下偏差,確定切削參數,加工完后檢驗是否合格即可。配合,工人裝配機器時裝配軸與孔類零件,應該知道是間隙配合、過渡配合還是過盈配合,過盈配合要應用熱脹冷縮或者外力,學生沒必要知道為什么,只要記得基本偏差系列圖中各公差帶位置,孔公差帶在上孔大是間隙配合,反之則是過盈配合。形位公差的公差帶更加多,直線度3種,平行度、垂直度各5種,讓學生一一明晰這些公差帶費時費力,作用也不大。可以前面幾種詳細點,學生明白形位公差的公差帶是用來限制點、線、面實際形狀或實際位置變動的區域,因此,公差帶形狀與被測要素有關聯,大概知道公差帶形狀就行;重點還是讓學生學會測量各種誤差,特別是百分表/千分表,形狀誤差、定向誤差、對稱度誤差、跳動誤差等都可用百分表/千分表來進行測量。
同時,教師多應用模型、電化手段輔助教學,增加直觀性,有利于學生空間想象。如形狀公差可采用各種透明的平面度、直線度等模型配合講解,學生容易懂。不過這種教具易損壞,而且攜帶不便。教師要加強自身建設,教學中多運用多媒體CAI課件,其中采用三維動畫展示各種形位公差又直觀又方便又有動感。如給定一個方向的直線度,可讓一條紅線在透明的兩個距離為公差值t的平面間區域內上下波動,而給定兩個方向的直線度則可讓一條紅線在不同顏色的透明的距離分別為t1、t2的兩對平行平面間區域上下、前后波動。
參考文獻
關鍵詞:融入;專業基礎課程;數控技術
1.前言
《互換性與測量技術》是高等工科院校制造大類專業普遍開設的一門專業技術基礎課,如機械設計與制造、數控技術、機電一體化、模具技術等專業,且都將該課程定位為專業基礎課,通常稱“公差”。該課程包括幾何量公差與測量技術兩方面內容,具有很強的理論性和實踐性,是機械技術工人和產品質量管理人員必備的基礎知識和技能。
2011年3月杭州職業技術學院國家骨干高職院校建設工作全面啟動,數控技術專業作為骨干建設專業,將全面提高課程教學內涵建設。數控技術專業主要培養數控機床裝調維修人才和數控加工人才,因此該專業的核心對象是數控機床,包括數控車床、數控銑床/加工中心。從專業基礎課到專業核心課,在整個教學過程中應該給學生提供一個逐漸認識、熟悉、操作數控機床的情境,因此無論是專業基礎課還是專業核心課都應該圍繞這個核心對象——數控機床展開教學。《互換性與測量技術》課程教學改革的目的就是要調整理論教學和實驗教學的任務對象,將數控機床引入基礎課程教學過程中,不斷的使專業基礎課程理論、技能和專業核心對象對接,進而融入專業崗位。
2.引入專業核心對象,融入專業崗位
2.1課程的服務性
首先針對數控技術專業的人才培養目標,明確《互換性與測量技術》課程的性質,它是數控技術專業的技術基礎課程,其前導課程是《機械制圖》,提供識讀零件圖的技能;其后續課程之一是《數控編程與操作》,提供的知識和技能是識讀機械圖紙的尺寸公差和形位公差、測量加工零件的尺寸。另一門后續課程是《數控機床結構與裝調工藝實訓》,主要是應用測量技術檢驗數控機床裝調的精度。因此《互換性與測量技術》是一門服務性質課程,從服務角度出發,在教學過程中應該融入核心課程對象——數控機床。
2.2重構專業基礎課
專業基礎課程的設計要從專業崗位出發需要人才培養方案。一般地,專業開設《互換性與測量技術》共有八個課題,分別為①測量技術基礎、②光滑圓柱的公差與配合、③形位公差與檢測、④表面粗糙度與檢測、⑤光滑極限量規設計、⑥圓錐和角度公差與檢測、⑦常用結合件的公差與檢測、⑧漸開線直齒圓柱齒輪的公差與檢測。對于數控技術專業來說,《互換性與測量技術》的教學目標是:正確識讀帶公差的機械圖樣、能準確測量零、部件的尺寸公差和形位公差、能使用通用測量儀器和精密測量儀器,簡而言之主要是讀加工圖紙、測量零件尺寸和按裝配要求裝調數控機床,與崗位關系最緊密的兩個課題是“②光滑圓柱的公差與配合”和“③形位公差與檢測”,因此要適當多分配課時,而“⑥圓錐和角度公差與檢測”與專業崗位關聯不大,可不設課時,以自學形式完成。
2.3理論教學改革
相對于專業核心課程來說,將專業基礎課程融入專業崗位,難度要大些,但既然專業整體設計時需要開設一些專業基礎課,說明這些基礎課是和專業崗位間接相關的,可以把課程內容融入專業崗位。把數控機床零件、部件之間的原理和結構、數控機床裝調精度融入《互換性與測量技術》課程的七個課題,變空洞的理論知識為具體的操作對象,思路如下。①測量技術基礎課題:將數控機床裝配時所用的計量器具和測量數控機床精度的方法作為示例引入。具體為量塊、塞尺、千分表等工具的使用;在線測量、接觸測量、鐳射檢驗等方法的應用。②光滑圓柱的公差與配合課題:以數控車床主要部件間的配合性質為例講解這一解課,如尾座和底座硬軌間為平面接觸的間隙配合,如圖1所示;主軸和兩個軸承零件(22)斜角滾珠軸承、(24)深槽滾珠軸承皆為過盈配合,如圖2所示,需通過熱脹軸承加力裝配;線軌和滑塊是小間隙配合,如圖3所示,學生可以親手裝調操作領悟配合性質。③形位公差與檢測課題:數控機床的裝調精度主要取決于形位公差,形位公差比尺寸公差更顯重要,因此把數控銑床裝調精度引入該課題,講解14種形位公差。如數控銑床工作臺和立柱之間垂直度公差t為0.015mm/300m,如圖4所示,立柱(Z軸方向)相對于工作臺前后(Y軸方向)及左右(X軸方向)垂直方向的最大偏移量為0.015mm/300m,形成一個橫截面為t×t的立方體公差帶形狀,便于學生理解垂直度形位公差。又如工作臺的X方向和Y方向的直線度公差為0.04mm/m,以此講解直線度形位公差。再如引入線軌的直線度、兩個滑塊間的平行度、主軸的圓跳動和全跳動來講解其他形位公差,對照數控機床講解理論容易理解、真實、有效。④表面粗糙度與檢測課題:對照數控銑床工作臺講解該課題,如圖5所示。工作臺的表面非常光滑,表面粗糙度Ra數值為0.2μm;⑤光滑極限量規設計課題:將友嘉企業質量檢驗科設計的卡規、塞規應用于該課題的教學,具體講解企業里如何設計軸、孔的專用檢驗量規。⑥常用結合件的公差與檢測課題:數控機床中單健、花鍵、螺紋、軸承較多,這一課題容易結合數控機床講解;⑦漸開線直齒圓柱齒輪的公差與檢測課題:將數控鉆孔攻牙機床主軸箱里的齒輪嚙合引入該課題,如圖6所示,小齒輪和馬達相連,通過和大齒輪嚙合在Z軸上得到較大扭矩,以帶動刀盤,數控機床里的齒輪精度高,可和其它齒輪比較講解。將數控機床引入各課題后,容易形成知識和技能具體的記憶點,有利于和后續課程融會貫通。
2.4實驗教學改革
專業基礎課的實驗教學部分應加強專業實踐應用,將數控機床上的主要零、部件作為實驗對象引入實踐教學。《互換性與測量技術》一般開設四個實驗。實驗一:量塊的清洗、研合、組合與維護;實驗二:形位誤差測量與檢驗;實驗三:用螺紋百分尺測量螺紋;實驗四:公法線平均長度偏差與公法線長度變動誤差測量。這次教學改革強調和專業的融合性,將專業核心對象引入實驗,具體如下:實驗一為量塊實驗,它是測量技術的基礎實驗,需要保留,但增加量塊的實際應用實驗。量塊是精密量具,數控機床也是精密機器,增加用標準組合量塊檢測工作臺移動精度實驗。實驗二中原實驗測量對象為箱體零件,如圖7所示,主要測量直線度、平行度、垂直度和跳動等形位公差。箱體是一個常用件,沒有專業特征,實驗后同學們只知道原理而無具體應用之處,而實驗測量的形位公差項目都能在數控機床上找到,為此增加形位公差在數控機床上的應用測量實驗,如實測底座硬軌的直線度、兩條硬軌間的平行度、工作臺的平面度、立柱對工作臺的垂直度、主軸的圓跳動和全跳動等形位公差。實驗三為螺紋中徑的測量,原測量對象為普通螺紋,改革后可增加數控銑床底座螺紋的測量實驗,并對比兩種螺紋的精度。實驗四中用來測量的齒輪可增加為兩個,原普通齒輪和數控鉆孔攻牙機床的齒輪,通過實驗對比被測對象的精度。這樣同學們既掌握了各種形位誤差的測量原理,也由此盡早地接觸了數控機床。將數控機床作為被測對象,能夠促進學生對專業崗位的認知,這一重構實驗對象的思想對于其他專業基礎課程同樣有引導、啟發作用。
3.教學實施
3.1教材的選取
高職院校通常選用高職高專規劃教材,這種教材在編寫過程中需要考慮到各種專業的需求,教材內容更側重于基礎性和通用性,也就脫離了特定的專業人才培養計劃,造成專業基礎課內容和專業核心課內容銜接不緊密。為此應推進落實專業基礎課教材的工學結合模式改革,由專業教師參編教材,使基礎課教材打上特定專業的痕跡。
3.2任課教師的工學結合要求
高職教育具有明顯的職業特征,決定了高職教學必須是工學結合的。專業核心課程容易實現工學結合,專業基礎課程也應帶有專業特征。專業基礎課的任課教師最好是本專業的教師或具有相關企業經歷,以便于從專業的整體角度出發設計、講解課程內容。
3.3教學地點
實施基礎課程教學改革的目的是要營造一個和專業崗位關聯的教學情境,因此除了一般的多媒體教室外,還需要本專業的實訓中心。杭州職業技術學院數控技術專業新建成數控裝調維修實訓中心,能夠對數控機床進行軟裝、硬調,是教學改革后現場教學和實驗檢驗教學地點。
4.總結
高職院校教學改革的注意力往往放在專業核心課上,忽略了專業基礎課,使專業基礎課停留在舊模式上,沒有吸引力,影響了專業核心課的學習效果,所以專業基礎課的教學改革應從專業整體的需求角度出發,重構基礎課程教學內容,變枯燥的理論為看得見、摸得著的專業對象,提高學習興趣、夯實專業基礎,達到為專業核心課程服務、和專業崗位融通的教學效果。
參考文獻
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作者簡介:
關鍵詞:《公差》;緒論課;教學設計;興趣
緒論是教科書的開頭部分,一般說明整個課程的主旨和內容。緒論課是教師講授和學生學習課程的開端。教學中,一堂好的緒論課,不僅使學生對所學課程有一個全面的了解和認識,而且能夠激發學生對該課程的學習興趣,喚起對所學課程的求知欲,進而調動學生學習的積極性和主動性,為學生學好該課程開創一個好的開端。
《公差》是一門技術基礎課的簡稱,它是一門與機械零件精度與檢測等內容相關的課程,是機械設計與加工、制造相關專業的一門重要的技術基礎課。上好《公差》緒論課是本課程教學中不可缺少的一個至關重要的環節。作者結合自己多年的教學實踐經驗和研究,就如何上好《公差》緒論課,談談《公差》緒論課的教學設計。
一、研究教材、設計主線
教材是教學的依據和素材,就其自身特點而言,具有其科學性、系統性、完整性和嚴密性等。對于以教材為依據的教學而言,教學就是一個教師的“教”和學生“學”的雙邊活動過程。教材本身在內容與順序的編排上,未必與每位授課教師的教學思路與授課設計相適應,未必與學生的接受能力相適應。當遇到不相適應時,就需要授課教師重新考慮、精心設計教學的內容和順序,力求達到好的教學效果。緒論課同樣如此,不同的教材,緒論部分內容的多少和闡釋、順序不盡相同,但是其主旨卻都是一致的。一般可歸納總結為:學什么?為什么?怎么學?因此,對于授課教師而言,要想上好緒論課,首先要備好緒論課。備課時,應做到在分析與認清學生這一學習主體和熟知整個教材全部內容的前提下,認真、反復地研究緒論教材內容,思考教學的導入點和順序,設計教學主線,這是備好緒論課的首要環節。
對于《公差》緒論的內容而言,不同的教材大同小異,不外乎互換性的概念及其重要性,公差標準、測量與計量等方面的闡釋,其順序也不盡相同。教師在設計教學主線時,首先需要思考教學主線的開頭導入點,不同的導入點,其主線內容的順序不同。《公差》緒論的導入點,一般是緊扣課程教材的名稱,開門見山與“學什么”相呼應。根據《公差》教材名稱的不同,一般歸結為三個不同的導入點:即“公差”導入,“極限”導入和“互換性”導入。接下來,就是考慮如何設計與之相對應的教學主線,根據從“學什么”到“為什么、怎么學”這一順序,考慮設計為以下三條線,即①“公差”導入的主線:公差—配合—互換性—互換性的實現—公差標準—技術測量等。②“極限”導入的主線:極限—配合—互換性—互換性的實現—公差標準—技術測量等。③“互換性”導入的主線:互換性—互換性的實現—公差標準—技術測量等。
二、以線帶面、順序展開
設計出的教學主線,僅僅是總體的教學思路和順序的安排。同時,在備課時還應考慮和設計在具體教學的過程中,如何緊緊圍繞這一主線,以線帶面,按順序順勢展開。就上述三個不同的導入點和對應的主線而言,考慮設計按順序展開。
(1)公差導入。(什么是公差)公差的概念:公差是規定允許零件尺寸或形狀、位置變動的范圍(或允許的變動量)。(為什么要規定公差)控制誤差。(什么是誤差)誤差的概念。(為什么要控制誤差)滿足零件配合的要求。(什么是配合)配合的概念:尺寸相同的孔、軸相互結合在一起的松緊要求。(為什么要滿足零、部件配合的要求)保證零、部件具有互換性。(什么是互換性)互換性的概念:指規格相同的一批零件,不需經過任何挑選、修配或調整就能進行裝配并能滿足零、部件的使用功能要求的性能。(為什么要保證零、部件具有互換性)互換性是現代化大生產方式和機械零、部件設計的基本要求。(為什么互換性是現代化大生產方式和機械零、部件設計的基本要求)現代化大生產方式的概念:產品的生產是協作化生產,即零、部件分散加工、集中裝配。機械零、部件設計的基本要求:設計周期短、生產成本低、裝配和使用維修方便。(如何保證零、部件具有互換性)制定和貫徹實施公差標準為基礎、進行互換性生產、計量與技術測量做保證。
(2)極限導入及互換性導入類同公差導入,略。
三、選擇合適的教學方法和手段、設計完整的教學活動方案
設計課程的主線和圍繞主線的順序展開僅僅是緒論課設計的一個必要的前提。一堂好的緒論課,還需要授課教師在進行課的設計時,考慮選擇合適的教學方法和手段,設計出完整的教學活動方案。
(1)緒論課的教法。緒論課的教法取決于它是課程的開頭這一特點,一般以講授法為主,主要通過授課教師的講解,使學生對所學課程有一個全面的、概括的了解。由于緒論課中的術語涉及面廣泛且比較抽象,這就需要授課教師在備課時,考慮講解時的語言描述,盡可能做到既言簡意明又通俗易懂。例如,將“公差”解釋為:規定尺寸的活動范圍,將“配合”解釋為:規定孔軸結合的松緊度等等。同時,還應考慮將抽象的概念形象化,盡可能講解時言之有物、言之有例。例如,講解“公差”“誤差”和“互換性”時,舉例教室里可見的燈管、燈泡,學生隨身用的手機,生活中看的電視機,出行中騎的自行車、電動車,乘坐的汽車等。
(2)緒論課的教學手段。基于緒論課的地位和特點,其教學手段應優先考慮現代化的多媒體教學手段,利用影像資料、動畫的形式,列舉相關典型的案例,配合教師的講解,使教學有情有景,景情并茂,以最大限度地激發學生的學習興趣。
不同的教材名稱,不同的緒論闡述內容,其課程的主旨卻是一致的。教學中,應結合教材名稱及緒論闡述的內容,選擇一個合適的教學主線,并緊緊圍繞著這一主線,有序地展開。同時,選擇與之相適應的教法和手段,設計出一個簡明的、以激發學生學習興趣為目的、比較好的教學活動方案。
參考文獻:
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[關鍵詞] 公差原則;獨立原則;最大實體要求;最小實體要求;教學改革
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005-4634(2013)04-0085-04
0 引言
公差原則是公差與技術測量課程教學的重點,更是難點章節。2011年秋季筆者首次講授公差與技術測量,授課對象為2009級材料成型及控制工程專業。講授公差原則時,已感覺到學生對這部分內容接受得非常吃力;課程結束考核后,通過學生對試卷中有關這個知識點的題目作答狀況(相關題目共17分,平均得分10.57分,得分率62.17%)更加確定了學習效果的不理想。
筆者認真分析總結了緣由所在,除課程內容本身過于抽象及學生接受新知識的能力可能不強等客觀因素外,其中不乏教師對難點內容處理不夠到位。如,從學生易于理解的“尺寸公差和形位公差不相干的公差原則即是獨立原則”直接過渡到“二者相干的公差原則就是相關要求”。這種過渡看似巧妙,實則知識點引入過于簡單生硬,導致學生從一開始就沒能弄清楚“相關要求”可發揮的作用。略顯簡易的開端,未拓展原本形式復雜且難于理解、駕馭的判定遵守實體要求的零件是否合格條件,加之學時所限,課上未對學生可能存在的某些疑問做詳細的補充說明,致使學生對這部分內容的學習自始至終顯得非常吃力。
本課程收尾之際,恰逢2011年底學校組織校級教學改革研究項目立項工作,考慮到本課程當時的狀況,筆者遂申報了本課程的教改項目,以期在項目資助下更好地探討有利于學生對本課程難點內容(公差原則在其中)學習的教學新方法。
自學校同意立項之日即2012年1月起至2012年9月間,筆者結合初次教學的得與失,經過自我揣摩及與項目組成員、兄弟院校公差與技術測量課程組老師的學習、交流,對本課程中所涵蓋的重、難點內容逐一作了深入的教學研究,并制定了全新的教學方案。
1 相關要求的引入
尺寸公差及形位公差講解過后,會很自然地想到:判定零件是否合格需從兩方面著手:(1)實際尺寸是否介于極限尺寸之間(或實際偏差是否介于上、下偏差之間);(2)形位誤差是否不大于給定的形位公差。
由于尺寸公差的補償,此時垂直度公差較圖中給定值要大,且大于垂直度誤差值。至此,按圖1判定為不合格的零件,按圖2判定為合格。當然,這種標注上的變動并非為使零件合格而合格,此時的合格意味著該零件達到了某種特定的功能要求。 按圖1判定零件是否合格時,尺寸和形位公差各自獨立,互不干涉。而按圖2判定時,尺寸公差和形位公差產生了關聯,尺寸公差補償給形位公差,使形位公差放大。
尺寸公差和形位公差非獨立即關聯,處理二者之間關系的基本原則即是公差原則。尺寸公差和形位公差不相干的公差原則即是獨立原則,此外即為相關要求(《GB/T 4249-1996公差原則》已將相關原則改稱為相關要求)。獨立原則使用范圍較廣,大約90%的零件設計均采用獨立原則[1,2]。但相關要求是保證零件滿足某些特定功能需求時適宜采用的公差原則。
相關要求共三類,即包容要求、最大實體要求和最小實體要求,可分別保證零件滿足三種不同的功能要求。文中只涉及后兩種相關要求。
2 遵守實體要求的零件合格條件
2.1 作用尺寸判別法
了解作用尺寸后,體外作用尺寸使軸的尺寸變大,孔的尺寸變小;體內作用尺寸使軸的尺寸變小,孔的尺寸變大的道理會顯而易見。
1)最大實體要求的作用尺寸判別法。如圖3所示的軸和孔,假設局部實際尺寸處處相等,亦處處相等。
從圖3中可清楚地觀察到決定軸、孔能否自由裝配的并不是軸、孔的實際尺寸和,而是使軸變大的體外作用尺寸和使孔變小的體外作用尺寸。
為確保孔、軸之間的可裝配性,自然需要對軸和孔的體外作用尺寸分別加以控制,使其不超越軸、孔的體外作用尺寸極限值即最大實體實效尺寸。毋庸置疑,軸、孔的局部實際尺寸也必須分別被控制在軸、孔的極限尺寸或最大、最小實體尺寸之間。
以上公式形式相同(均為)且符合人們的判別習慣,即形位誤差不大于形位公差,只是這里的形位公差由兩部分組成,即。只要將處理正確,問題可迎刃而解。分析式(13)~(16)可知:對于最大實體要求,局部實際尺寸與最大實體尺寸偏離值即為值;對于最小實體要求,局部實際尺寸與最小實體尺寸偏離值即為值。
另外,從公式可一目了然:用來控制形位誤差的公差值要較獨立原則中的公差值增加一個補償量,使形位公差值放大。所以最大(小)實體要求可提高零件的合格率,獲得顯著的經濟效益并可保證產品質量[3-5]。
3 圖示實體要求的含義
不借助公式,有關最大(小)實體要求的一些問題不易掌握,如果借助圖形,會有助于理解。
3.1 實體實效邊界的控制作用
以遵守最大實體要求的孔類零件為例,如圖5(a)。若孔的局部實際尺寸處處相等,且處于孔的極限尺寸之間,則該孔可以有垂直度誤差,如圖5(b)。可以產生多大的垂直度誤差?如圖5(c),只要孔的局部實際尺寸和垂直度誤差的綜合作用結果即未超越孔的最大實體實效邊界即可(需特別注意的是,孔的體外作用尺寸界線位于孔的最大實體實效邊界之外為合格)。
3.2 局部實際尺寸與形位誤差的關系
遵守最大(小)實體要求的軸或孔類零件,在極限尺寸范圍內,其局部實際尺寸越接近最大實體尺寸還是最小實體尺寸,可以產生的形位誤差越大?學生通常困擾于此,特別是對于遵守最大實體要求的孔和遵守最小實體要求的軸,總是產生如下疑問:為什么孔或軸的實際尺寸越大,允許產生的形位誤差也越大?主要原因是未能借助最大(小)實體實效邊界來考慮此問題,以圖6~圖9進行說明。
如圖6,因軸的最大實體實效邊界在局部實際尺寸界線外側,故軸的局部實際尺寸越小即越接近最小實體尺寸,通俗地講,產生形位誤差的余地越大,即允許產生的形位誤差越大。
如圖7,因孔的最大實體實效邊界在局部實際尺寸界線內側,故孔的局部實際尺寸越大即越接近最小實體尺寸,允許產生的形位誤差越大。
如圖8,因軸的最小實體實效邊界在局部實際尺寸界線內側,故軸的局部實際尺寸越大即越接近最大實體尺寸,允許產生的形位誤差越大。
如圖9,因孔的最小實體實效邊界在局部實際尺寸界線外側,故孔的局部實際尺寸越小即越接近最大實體尺寸,允許產生的形位誤差越大。
4 結束語
公差與技術測量是機械專業及近機類專業重要的專業技術基礎課,學生日后的工作會與之密不可分。為更好的完成本課程的教學任務,使其成為學生日后開展工作的一項技能,項目組經歷了立項及近一年的課題研究,對課程的重、難點內容調整了教學思路及教學方案。
公差原則作為課程的重、難點之最,本次課題研究予以了特別的關注。對于獨立原則的介紹,相關要求的引入,最大(小)實體要求的作用,遵守最大(小)實體要求的零件合格條件的由來,合格條件判定公式形式的確定及如何解答以往學生就本節內容百思不得其解的問題等等,都經過了細致的推敲,使其更符合學生的思維習慣,為他們所接受。
2012年秋季筆者將項目研究的階段性成果應用于2010級材料成型及控制工程專業的教學。與09級相比,學生聽課狀態和課程的推進都有了非常明顯的改善,期末考核結果亦大相徑庭,同樣難度的試題,09級最高分88分,優秀率0%,不及格率25%;而2010級最高分98分,優秀率13%,不及格率0%。就公差原則這一節,2010級試題中的相關題目共15分,平均得分12.51分,得分率83.43%,與2009級形成鮮明的對比。此次教學改革特別是對本章節的教學改革發揮了決定性的作用。
參考文獻
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合理設計教學內容
本課程教學內容多,學時少,如果不合理設計,必然影響教學效果。合理設計教學內容,是提高教學質量,激發學習興趣的方法。設計教學內容首先要擺脫教材的局限,針對不同專業的學生,重新組織教學內容,按照“夠用、適用”的原則,有些內容可以整合,有些不適用的內容可以刪除。
國家級規劃教材《互換性與測量技術》(修訂版)有十二章教學內容,完成教學任務需要70學時,但目前職業院校機械制造及自動化專業人才培養方案中大部分規定的學時數為50左右。如不科學組織教學,很難完成教學任務,無法保證教學效果。因此,可以將教學內容設計為尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、錐度和角度、螺紋公差、齒輪精度6個學習模塊,根據知識點又將學習模塊分為若干小節。每個學習模塊以“檢測任務—相關知識—檢測儀器—檢測方案—檢測實施—任務考評”為教學主線,檢測任務選擇一些企業的典型工作案例。如學習直線度公差時,將“檢測車床導軌直線度誤差并調試”作為該小節的檢測任務。通過模式教學,學生不僅掌握了直線度公差的知識,還學會了校對車床導軌水平的技能,體驗了工廠現場的檢測工作過程。
緊密銜接相關課程教學
本課程有“橋梁”的作用,在教學過程中,必須與其它相關課程緊密銜接。在尺寸公差學習模塊中,可以將減速器中的輸出軸作為學習載體。因為前期學習《機械制圖》時,已經安排了減速器測繪的實踐環節,學生基本掌握了用游標卡尺測量輸出軸的各段軸徑,并對軸系零件的配合關系有初步的了解,這些可以作為學習該模塊的基礎,降低學習難度。同期開設有《機加工實習》課程,結合《互換性與技術測量》課程教學需要,合理安排教學進度,選擇合適的加工工件,將《機加工實習》課程中的學生作品作為《互換性與技術測量》課程中的檢測任務,使學生模擬從加工到產品驗收的工作過程。如果驗收合格,學生就會獲得成就感,體會到學習的樂趣,激發了學習的興趣。
創新教學方法與手段
教學方法與手段是教學實施重要的組成部分,而本課程具有綜合應用性強的特點,僅采用傳統的教學手段無法達到滿意的教學效果,因此需要根據教學內容、學生基礎等情況不斷創新教學方法與手段,以利于提高教學效果。
多媒體在本課程教學中發揮了重要作用,通過PPT課件、模擬仿真軟件、二維或三維動畫演示,使得一些抽象的專業術語、定義等內容變得易懂難忘。在實訓課教學中,多媒體尤為重要。每次實訓課都需要教師為學生示范測量儀器的操作方法,而有的測量儀器較小,學生無法看清老師的操作過程和讀數方法。更常見的是教師示范操作一臺儀器時,學生圍在儀器旁,一般只有靠近儀器的同學能夠看清楚、聽明白老師的講解。要解決這個問題,可以利用多媒體,例如介紹用萬能臥室測長儀測量軸徑的操作要領時,老師可以事先將操作步驟錄像,再配上語音講解,制作多媒體視頻課件,通過視頻或模擬仿真教學,讓全班的學生都可以掌握操作步驟,能夠實現實訓操作的規范性。
任務驅動法貫穿整個教學過程,每個教學模塊均以“檢測任務”導入,要求學生分組分析實際檢測案例,確定完成任務需要掌握的知識點,提出相關問題,并討論尋找答案。整個過程中,教師只起引導作用,學生作為學習主體,實現了從“要我學”到“我要學”的轉變,充分發揮了學生的主動性。
現場教學法也得到廣泛應用,針對本課程實踐性較強的特點,在教學過程中增加實踐教學學時,將理論知識融入實踐操作中。例如講解跳動公差時,可以將課堂搬到實訓室,指導學生用偏擺檢測儀測量軸的徑向圓跳動、徑向全跳動誤差。學生邊學習跳動公差帶定義,邊動手操作測量誤差,能深刻理解跳動公差帶的定義,并體會了圓跳動和全跳動公差的聯系與區別,使抽象的概念變得可視化、具體化,便于學生掌握,同時又縮短教學學時,確保完成教學任務,真正實現了理論教學與實踐教學、課堂與實訓場所的一體化。
改革考核模式
傳統的考核模式都是平時成績(30%)+期末成績(70%),期末考試采用筆試,做一份試卷。這種考核模式很難真實評價學生的學習情況,不少學生平時不學,僅靠考試周臨時抱佛腳,也能通過考試,容易讓學生產生學與不學一樣的心理。改革考核評價模式勢在必行。
過程式考核模式為:每個學習模塊總分為100分,按表1中的6個考核指標單獨評分,學期末計算出6個學習模塊的平均成績即可(如下表)。
建立這種考核評價模式,是為了科學公正的考核學生學習過程,培養學生良好的學習習慣和職業素養,在改善學生學習態度、調動學習主動性、提高動手操作能力、增強綜合應用知識及實踐歸納能力。教師可以動態掌握學生學習情況,實現“以評促學”。
關鍵詞:高職教育 課程改革 公差 檢測
公差配合與測量技術課程是一門必修的技術基礎課,課程內容與實踐聯系緊密,涉及概念、標準和專業術語較多,抽象理論分析與實踐技能要求也較高。對機電類專業的高職學生而言,學生學習困難較多,厭學情緒較為普遍;再加上相關實驗、實訓條件有限,教師實踐經驗欠缺等因素,客觀上成為制約教師高質量完成教學任務的
瓶頸。
一、論點的提出
國際技術與職業教育大會指出:21世紀“對人的素質要求在變化,不僅是知識、技能水平的提高,更重要的是能應變、生存、發展”。這說明傳統一味追求提高專業知識與技能的所謂“硬實力”的教學思路已不合時宜,現代高職教育已開始越來越注重培養有助于增強適應環境而持續發展的人本素質,即在傳授專業知識技能的同時著力改善與優化受教育者思維、情感和意志等所謂的“軟實力”,使其有更廣泛的崗位適應性,有自我改進、持續發展的潛力,有敢于面對困難、勇于創新的毅力。從而,宜在教學活動中轉換角色關系,力挺學生的主體地位,充分發揮其主動性,使教師主要起輔助、誘導與暗示作用;力求以提高動手、動腦水平等“硬實力”的同時強化情感、意志等“軟實力”訓練,注重手、腦、情等人本要素的協調均衡發展,“軟硬兼施”的打造具有高度適應性、靈活性和發展性的新世紀應用型人才。
二、就業分析
高職教育強調以就業為中心,為體現整個教學活動明確的針對性,結合專業特點與課程內容去積極地關注學生未來就業相對應的職業崗位,這門課程至少涉及四類典型就業崗位:技術服務、制造裝配、檢查統計和質量管理等。
1.技術服務崗
企業一線的技術服務崗將涉及較多專業信息交流,要求熟悉處理專業問題的典型思路、方法,在掌握全面而準確的概念和原理內涵的基礎上,能主動靈活、高效務實、富有創造性的開展工作,能進行具有親和力的交流溝通,具有嚴謹求實、不怕困難、追求卓越的工作態度。
2.制造和檢查崗
數量最多、比例最大而堪稱企業主力軍的制造和檢查人員,其力量主要展現在出色的動手能力方面,而受實訓條件和課時所限,我們的學生往往達不到崗位所需的技能要求。因此,要強化入門教育,培養持續學習的能力,訓練能夠終身學習的習慣,樹立起高度的責任感和高漲的工作熱情。
3.質量管理崗
學生欲成為一名優秀的質量管理人員,切實履行好監督與導向職責,就應知曉人性化管理的科學性和藝術性,能夠規范執行質量控制程序,構建寬松融洽的作業環境,充分調動起各方面的積極性,這就需要具備優良的道德情操和意志品質。
三、課程探討
理論和實踐歷來相伴而生、相輔相成,是對立統一的關系。對于公差配合與測量技術課程的學習更是不宜過分單獨強調某一方面而忽略另一方面,需注意相互協調與促進,堅持用兩條腿走路才能腳踏實地、穩步前進。無論哪個工作崗位都是在理論和實踐的反復作用中生成與發展,恰當處理兩者關系無疑有利于教與學活動的順利開展,有助于學員角色向員工角色的順利轉變。以就業為中心,堅持理論和實踐兩個基本點實施高職教育是其基本方針,具體到公差配合與測量技術課程的教學工作,首先要注意教學內容的合理確定及過程的科學安排。教學內容既要參考專業特點及其具體崗位要求,更要充分考慮教學對象的知識儲備情況與學習興趣,還要聯系配套教材及相關硬件設施的狀況;教學實施宜遵循認知規律,注意反饋而適時調整,最大化的追求教與學的雙贏效果。對于理論鋪墊要求較為深厚的量規設計和測量誤差分析等內容,以及其他知識和現場經驗要求較為豐富的公差參量選定問題,宜簡述或省略,而企業逐漸重視的質量達標內容則宜有所拓展和加強。為使教學活動能夠完成計劃而真正達到預期目標,教學雙方在整個過程中至少應關注三個方面,即技術交流、檢測評定和質量管理。
1.技術交流
在技術交流方面,以理論知識學習為主,實踐為輔,注意掌握基本原理、原則的實質與內涵,尤其是對“公差”的概念宜重點關注,應積極動員已經掌握的相關專業課知識及生活經驗,從較深的層次上認知其產生、結構和應用,認清宏觀的尺寸公差、形位公差和微觀的表面粗糙度三者間的關系。對于普遍反映較難把握的內容,宜鼓勵學生主動調用頭腦中現有而熟知的間接或直接的經驗儲備,變換思路和角度去認識和理解,往往出現“柳暗花明”的效果,這樣既鞏固和優化了原有的知識結構體系,又能事半功倍地完成學習任務。比如,較為抽象的形位公差帶和誤差評定部分,就可動員已掌握的數學幾何知識,采用“頭腦風暴法”討論分析相互間的聯系與區別,從不同的角度和方向全面把握其實質,培養知識的遷移意識和能力,再適時將涉及的空間結構借助模型、動畫與視頻進行直觀展現,使學生對其有生動的感知和體驗,從而能學出興趣,活學活用,真正學好、學到位。專業的信息交流主要是以圖樣為傳遞媒介進行,客觀上要求我們的學生能夠形成嚴謹求實、耐心細致的工作習慣和作風,是我們進行培養和訓練的主要方向,與此同時也應該對口語交流給予足夠的重視,為其思想、情感的健康發展創造充分的條件,讓學生體會到表達和傾聽的重要作用,使其從敢于表達到能夠表達,以致善于表達,并能開放傾聽、認真交流學習,樹立強烈的團隊意識和協作互助觀念,形成不卑不亢、謙虛謹慎的處世態度。另外,要反復強調“實踐是檢驗真理的唯一標準”,盡量開展具有針對性的實驗、實訓活動,讓學生在圖樣標注的練習中,在相互交流的言語描述中,在相關問題的探究中做全面而深入的認知。
2.檢測評定
檢測評定部分是公差配合與測量技術課程的重要組成,與生產現場有著最直接的聯系,是實訓、實驗的主要內容,但受條件所限一般只進行普通簡單計量器具的檢測訓練,不過實際生產中也確實為降低成本而多采用通用量具,因而動手能力與操作技能的高低往往就表現為能否熟練而靈活的使用普通量具完成檢測任務。要想借助簡單的普通量具對工件質量作出足夠準確的評定,尤其是測量對象的結構或測量要求較為復雜時,就需要科學合理的方法和步驟,需要敏銳的操作手感。而只有充分領悟檢測原則的內涵,熟知各類典型測量方法,熟悉量具結構及測量原理,再加上豐富的操作經驗積累,才會成功完成。現實生產中,企業總是進行專門化的生產,實際崗位也不需我們成為全能。為保證檢測效率和精度,工作現場往往采用專門的計量器具,而隨著工件結構、形態及要求的變化,相應的量具也呈現出變化多端。萬變不離其宗,只要充分熟悉游標卡尺、螺旋測微器、百分表等基礎量具的結構原理,了解計量器具的典型設計變型規律,靈活運用測量原則和方法,就能很快上手而駕輕就熟。因此,學習從共性特點中把握個性,能夠由普遍到特殊的辯證轉換,訓練因地、因時的調整能力,才能獲得真正的能力,才能魚和漁兼得,從而以不變應萬變。
通過實訓課應使大家體會到動手能力的提高不是朝夕之功,不可一蹴而就,需要堅持不懈的長期努力。教學中不只是傳授進入門檻的操作步驟和手法,而是著重說明相關職業崗位的具體要求,指出進一步訓練的要領和努力的方向,希望在枯燥繁瑣的練習中磨礪出足夠的韌勁與毅力,而使性情也有一定的改善。
對于常用的典型結構零件,如軸承、圓錐、螺紋、鍵及齒輪等,宜結合相關知識背景引入公差與檢測內容,可通過視頻、動畫及模型展示具體檢測過程,盡量選用學生喜聞樂見的表達形式,使其在提升專業素質的同時增加專業學習熱情。
非典型結構和幾何量的準確檢測一般較為困難,過程也較為復雜繁瑣,為降低成本,實際的工作現場多采用簡化的模擬或近似測量。要想獲得具有足夠可信度的數據,避免誤差過大,就要準確掌握檢測原則的實質與內涵,真正達到觸類旁通而靈活運用的水平,這就需要同學們重點學習和揣摩典型,虛心求教先進,認真總結方法,努力提高解決實際問題的能力。
3.質量管理
質量是企業生存、員工立崗之本,每個職業崗位都要涉及也都應該引起足夠的重視。如果我們的學生投身企業,那么無論他從事設計、生產、裝配、銷售及管理服務等哪個具體環節的哪項工作,都應該知曉足夠的質量管理知識,才能真正樹立起質量意識,自覺遵循質量控制的原則和法規。
為提升市場競爭力,企業越來越熱衷于向管理要效益,期望通過科學高效的規范管理來挖掘自身潛力,確保產品質量的穩步提高。在豐富的企業管理內容中,質量管理向來被得到廣泛的重視,眾多的企業傾力于為自身構建先進的質量管理體系,并積極的通過獲取第三方認證來擴大知名度與市場份額。在現代企業管理中,ISO9000族系列標準是企業普遍采用的質量管理體系,為便于學生將來更好地適應其管理模式,在校期間有必要對其進行適度的培訓。聯系公差配合與測量技術課程內容而設計質量達標的實訓項目,使學生在身體力行中體會其精神實質,充分認識其規范而嚴謹的科學性,努力將“注重預防,持續改進”核心理念拓展到學習與生活中,培養勤于總結和反思的良好習慣,力圖形成腳踏實地、積極進取的處世風格。
四、結束語
總之,根據就業市場的發展趨勢和就業崗位的具體要求,樹立以人為本,講求自我實踐、自我豐富的教育理念,加強基礎文化和基礎能力的教學,以增強崗位變化和職業轉換的適應性,以及繼續學習的可能性,不斷地尋求完善和改進,必將使教學工作切實地滿足社會的需求。
關鍵詞:教學方式;主線;現代化;案例;設計
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)24-0062-03
《互換性與測量技術》屬于高等院校機械類專業的基礎課,是與機械工業發展緊密聯系的基礎學科,是聯系設計課程與工藝課程的重要紐帶。本課程主要任務在于使學生獲得有關幾何量公差與測量技術方面的基本理論、基本知識和基本技能。由于缺乏學習所需要的專業生產知識和經驗,學生普遍學習興趣不高,教學效果差。因此提升該課程的教學質量已經成為一個非常棘手的問題。筆者經過多年教學經驗總結,認為從課前準備、教學方式改革和實驗教學三個方面入手,可有效的提升《互換性與測量技術》這門課的教學質量。
一、課前準備
要想上好課,必須要做好課前準備工作。首先應該從教材的選擇入手。一本好教材就是一個好老師,一本不適合的教材會打亂老師的教學進程,使學生變得無所適從。根據不同的教學對象應該選用不同的教材。教師應根據機械類學生培養目標的要求精心選擇授課內容,根據教學大綱的要求制定好教學計劃,根據學生的特點,選擇適當的教學方法。
二、課堂教學方式的探討
課堂教學是實現教與學的重要手段,是引導學生學習,實現教學目的的有效方法。如何將《互換性與測量技術》這門課枯燥的內容講得生動有趣,激發和調動學生的積極性是值得我們認真思考和亟待解決的問題。因此課堂教學方法的設計顯得尤為重要。俗話說的好,興趣是最好的老師。要想提升該課的教學質量,最好的方法就是設計出一系列趣味性十足的教學方法。
1.上好緒論課。新課程要給學生新鮮感,教師借助“新”意,上好第一節緒論課很重要。可以從日常生活中學生熟悉的、感興趣的事情、熱門話題入手,也可以從電影、電視的一個片段入手給學生一個視覺沖擊等。《互換性與測量技術》中首先要講的就是互換性的概念。在提出概念前,先播放了動畫片《汽車總動員》里的一段賽車場景,一輛服務車快速給一輛賽車換輪胎的視頻,學生的心靈得到愉悅的同時,很好的理解了互換性的含義。生活中處處有互換,學生可以試著舉一些耳熟能詳的例子。這樣首先使學生從感性上接受這門課,并產生興趣,然后再介紹該課程在本專業知識體系中的作用,明確該課程的學習目的和要求,讓學生真正體會到學習該課程的重要性。
2.抓住主線。《互換性與測量技術》內容散、雜,各章內容互不相連,學生學習起來比較吃力。如果能在課程開始階段把主線抓住,在后續的教學過程中圍繞主線來對各章內容進行講解,更便于學生理解。首先,貫穿《互換性與測量技術》課程的主線是零件的互換性,只有合格的零件才能進行互換,那么怎樣才算是合格的零件呢?這是由零件的幾何參數來評價,其中包括了零件的尺寸、形狀、幾何要素的位置關系以及表面粗糙度等。只有這些參數在規定的公差范圍內,那這樣的零件才是合格的。而保證公差需要用到相應的測量技術。在教學中緊緊圍繞這條主線,使學生明白學什么和為什么學。其次,每個章節有其自己的主線,也應圍繞主線展開講解。例如在講“尺寸公差與配合”這一章節時,一部機器由很多的零部件組成,零件和零件之間并不是孤立的,機器要想正常工作,零件的配合必須要滿足工作要求,而配合是由零件的尺寸決定的,在講零件的尺寸時,各種尺寸的定義又順理成章地被引出來。有了尺寸的定義,學生對偏差、公差和配合的概念,以及配合的幾種形式等問題的理解就更容易了。
3.采用現代化手段教學。傳統教學方式主要以板書為主,有些概念、內容很難表達清楚。隨著計算機技術的發展,多媒體教學方式已經成為當今教學手段的主角。它使抽象的東西視覺化,降低了教學難度,增強了教學的趣味性,增強了學生的求知欲。“形位公差”這節的內容是該課程的重點也是難點。傳統教學方法只是機械的講解,學生理解和記憶起來都比較困難。采用多媒體教學可以模擬出加工和測量的過程。比如講圓度公差,公差帶是在同一正截面上,半徑差為公差值t的兩個同心圓之間的區域。如果只是這樣講解,學生的理解效果要差些,可以加注圖形。如圖1(a)所示,格中標注的0.1的意義是:被測圓錐面任一正截面上的圓周必須位于半徑為公差值0.1mm的兩同心圓之間。而圖1(b)可以先出現測量的曲線,再出來兩個同心圓,采用以動態代替靜態的形式展示出來,加深學生的印象。我們也可以直接把實際中加工和測量的視頻播放出來,使學生有身臨其境的感覺。
4.案例教學法。學生在學習過程中,一般都是從書本到筆記,從概念到概念,從原理到原理中逐條逐款地理解和記憶,其效果常常事倍功半。而有意識、有目的地選用一些典型的案例,將學生引入到接近現實的“現場”,組織學生對案例的調查、閱讀、思考、分析、討論和交流等活動,加深學生對基本原理和概念的理解,這就是案例教學法。將案例教學法引入到《互換性與測量技術基礎》這門課的教學當中,必將對教學質量的提升起到很大的作用。在教學中可以列舉一些生活中常見的例子,比如為什么螺紋連接件在使用過程中會出現滑扣現象?為什么有些孔和軸套在一起能轉動而有些則不能呢?諸如此類的簡單、熟悉的問題,學生們用所學知識很容易解答。機械類學生經常會與工程圖打交道,那在實際教學中,可以精選一些工程圖來講解,可以將一些工程中出現的案例引入到教學環節中來。通過對課程每章節精心設計案例,來加深學生對所學內容的理解。
三、實驗教學方式的探討
實驗課是該課程中重要的實踐環節。通過實驗使學生加深對課堂知識的理解,掌握幾何參數測量、幾何量計量器具的原理及測量方法,加深對互換性和公差基本概念的感性認識,初步具有正確的使用計量器具以及處理測量結果的能力。學生通過實驗,著重基本知識、基本理論、基本方法的訓練,培養學生自主創新及綜合分析問題的能力。在每次實驗課前,教師應該對本次實驗的目的,重點和難點以及在實驗中經常出現的問題進行簡單講解。由于學生剛接觸測量技術,對所用的量具、量儀的工作原理和操作方法不是很熟悉,老師可在學生進行實驗前進行示范或者通過播放實驗流程的視頻,借助視頻給學生講解實驗設備、操作步驟等,讓學生對整個實驗有個全面了解。在學生分組實驗中注重發揮學生的主動性,保證學生能夠親自動手實驗、獨立思考。老師在整個實驗過程中起到引導的作用。在經過一學期的常規和綜合性實驗之后,給學生布置一次設計性實驗。結合學生的金工實習、課程設計等加工出一批典型的機械零件,如軸套類零件、箱體類零件、叉架類零件、盤蓋類零件。實驗前,學生需要了解零件的實際用途,在看懂圖紙后,制定出實驗步驟,合理選定儀器設備、工具等,通過測量對零件的合格性做出判斷。學生測量的不再是一個孤立的數據,而是一個完整的機械產品。在整個設計過程中學生可以將學到的知識融會貫通。
總之,要想提升《互換性與測量技術》這門課的教學質量,不但要對課堂教學內容進行充實和優化,還要對教學方法和教學手段進行改進,注重培養學生的理論聯系實際的能力。
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基金項目:本文系山東大學(威海)教研項目“基于‘項目式教學法’的《互換性與測量技術基礎》課程教學方法改革探索”(1050512420003)中的部分研究成果