中外合作班機械精度設(shè)計與檢測課程初探

中外合作班機械精度設(shè)計與檢測課程初探

　　顧蘇怡　陶亦亦　陸春元

　　筆者所在學(xué)校機電系與澳大利亞啟思蒙學(xué)院建立了合作關(guān)系，成立了機電一體化中外合作班，學(xué)生畢業(yè)后獲得本校畢業(yè)證書以及澳大利亞政府承認的資格證書。而資格認可標(biāo)準(zhǔn)——培訓(xùn)包，由澳大利亞政府頒布，是一整套國家認可的能力標(biāo)準(zhǔn)、評估指導(dǎo)方針，是為特定的工業(yè)、工業(yè)部門或企事業(yè)單位制定的一系列資格證書。每一個培訓(xùn)包都為培訓(xùn)、認證和評估學(xué)生的技巧提供一系列內(nèi)容，使得學(xué)生通過直接的評估或者工作場所表現(xiàn)出的能力獲得國家承認的資格。培訓(xùn)包是由工業(yè)技能委員會或者企業(yè)根據(jù)特定工業(yè)和工業(yè)分支部門確認的培訓(xùn)需要制定的，為了使培訓(xùn)包得到全國的認可，制定者必須提供在工業(yè)領(lǐng)域及企業(yè)進行廣泛研究、專家咨詢及獲得支持的證據(jù)。

　　按照培訓(xùn)包的要求，為獲得澳大利亞政府承認的資格證書，該中外合作班在專業(yè)設(shè)置、培養(yǎng)目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)、能力標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)模式等方面，都有新的要求和內(nèi)容。筆者承擔(dān)了該班的機械精度設(shè)計與檢測課程，開展了初步探索。

　　一、教學(xué)大綱

　　1.定位與課程目標(biāo)

　　按照培訓(xùn)包要求，機械產(chǎn)品精度設(shè)計課程的定位是：培養(yǎng)具有扎實的互換性理論基礎(chǔ)知識，理解常用零部件的幾何精度設(shè)計原則與方法，在機電產(chǎn)品精度設(shè)計中能夠靈活運用所學(xué)知識，具備精度測量基本技能，具有一定的開拓創(chuàng)新精神、良好的社會適應(yīng)能力和團結(jié)協(xié)作精神的應(yīng)用型機械工程人才。

　　本課程具有學(xué)科交叉性強、實踐性強、綜合應(yīng)用性強的特點。課程旨在使學(xué)生掌握互換性生產(chǎn)原則、公差的規(guī)律及標(biāo)準(zhǔn)選用、圓柱結(jié)合的精度設(shè)計原則及檢測技術(shù)、零件的形位公差標(biāo)準(zhǔn)及其選用原則、檢測技術(shù)等相關(guān)知識和技能，理解常用零部件的幾何精度設(shè)計原則與方法，并靈活運用于機電產(chǎn)品設(shè)計中。

　　由于培訓(xùn)包是在工業(yè)領(lǐng)域及企業(yè)進行廣泛研究、咨詢行業(yè)專家并獲得支持后得到的，所以該課程目標(biāo)必須反映行業(yè)需求。課程教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、關(guān)聯(lián)相關(guān)課程知識的能力，讓學(xué)生熟悉相關(guān)學(xué)科最新研究成果，具有一定的科技創(chuàng)新意識和能力，為今后解決實際工程問題、開展科學(xué)研究及應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。

　　2.先修與后續(xù)課程

　　本課程是機電一體化專業(yè)中必修的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，在機械工程專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用。該課程是聯(lián)系基礎(chǔ)課及其他技術(shù)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁，是聯(lián)系機械設(shè)計類課程與制造工藝類課程的紐帶，與許多課程諸如機械制圖、機械工程材料、機械設(shè)計、機械制造基礎(chǔ)等有著密切關(guān)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前，應(yīng)具有識圖和制圖能力，懂得機械的一般機構(gòu)原理，掌握機械制造的初步知識。因此，必須將本課程安排在機械制圖、機械制造基礎(chǔ)、機械設(shè)計等課程和教學(xué)環(huán)節(jié)之后。課程的測量技術(shù)基礎(chǔ)部分涉及到概率的有關(guān)知識，因此工程數(shù)學(xué)也是本課程的先修課。

　　通過本課程的學(xué)習(xí)，可以提升學(xué)生對理論知識的綜合運用能力，使學(xué)生掌握公差標(biāo)準(zhǔn)、表面粗糙度的選用原則，并能進行精度設(shè)計。將該門課程的內(nèi)容融入到機械設(shè)計課程中，可讓學(xué)生在設(shè)計機器零件的過程中，理論聯(lián)系實際，真正理解課程的基本概念、理論、原理和方法；能夠根據(jù)需要，合理地提出零件的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度，為后續(xù)的機械制造工藝學(xué)等制造課程的學(xué)習(xí)，以及課程設(shè)計、綜合實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。

　　3.課程的重點（即能力單元）以及解決方法

　　根據(jù)培訓(xùn)包要求，每個能力單元確認了一個分離的工作場合要求，包括了除語言、文字、計算能力之外的作為能力基礎(chǔ)的知識和技能，以及職業(yè)健康和安全要求。能力單元必須和教學(xué)以及評估一致，以保證結(jié)果的一致性。本課程的能力單元包含以下部分：

　�。�1）孔、軸尺寸精度標(biāo)準(zhǔn)及配合的選用，孔、軸公差與配合的正確標(biāo)注；

　　（2）形位公差標(biāo)準(zhǔn)、公差帶的特點以及公差原則，零件形位公差的選擇、正確標(biāo)注；

　�。�3）表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)、選用及標(biāo)注；

　�。�4）精度設(shè)計原則與方法在光滑極限量規(guī)、滾動軸承、鍵和花鍵、螺紋、圓柱齒輪中的具體應(yīng)用；

　�。�5）常用精密測量儀器的應(yīng)用。

　　根據(jù)培訓(xùn)包要求，以上內(nèi)容需在教學(xué)中利用各種教學(xué)途徑加以解決，具體方法如下：

　　一是通過來源于工程的實例，講清精度設(shè)計的原則；

　　二是多種教學(xué)手段并用，利用多媒體教學(xué)真實感強的特點，進行多彩多維的形象描述與展示，講清形狀公差帶和位置公差帶的形狀、尺寸公差與位置公差間的關(guān)系，使學(xué)生能夠正確理解形位公差與公差原則；

　　三是通過課內(nèi)實驗、開放性實驗，充分激發(fā)學(xué)生的自主性、積極性，使某些重點難點問題在實際操作、科技創(chuàng)新的過程中得到有效解決。

　　4.教學(xué)內(nèi)容

　　本課程包括理論教學(xué)、實驗教學(xué)兩部分，其中理論教學(xué)32學(xué)時，實驗教學(xué)（包括課內(nèi)基礎(chǔ)及綜合實驗）16學(xué)時。另外，作為本課程的重要補充，增加一周三坐標(biāo)測量儀的實訓(xùn)，作為開放性實驗環(huán)節(jié)。

　�。�1）基本理論及基礎(chǔ)國標(biāo)，23學(xué)時。內(nèi)容包括極限與配合、形位公差、微觀表面質(zhì)量基本理論、相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)選擇原則和方法，測量器具的原理與測量方法。

　　（2）精度設(shè)計原則與方法應(yīng)用，9學(xué)時。內(nèi)容包括精度設(shè)計原則與方法在光滑極限量規(guī)中的具體應(yīng)用。

　　（3）實踐部分，包含隨課實驗16學(xué)時、一周三坐標(biāo)測量實訓(xùn)24課時以及畢業(yè)實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計。

　　以上內(nèi)容課時的分配，均與培訓(xùn)包的能力單元一一對應(yīng)。

　　二、教材和教學(xué)參考資料

　　1.選用教材

　　教材是教學(xué)目標(biāo)實現(xiàn)的主要載體， 選擇優(yōu)秀教材是課程教學(xué)質(zhì)量的基本保證。為適應(yīng)中外合作班的人才培養(yǎng)要求，本著“強調(diào)基礎(chǔ)、注重能力、突出應(yīng)用”的原則，根據(jù)培訓(xùn)包能力單元要求自編教材。在自編教材的過程中，注重理論與實踐的結(jié)合，反映學(xué)科最新發(fā)展水平，采用國家最新標(biāo)準(zhǔn)，語言深入淺出、簡明扼要，內(nèi)容少而精，重點突出，又具有良好的系統(tǒng)性、完整性，而且注意了與先修課程、后續(xù)課程相關(guān)內(nèi)容的銜接。

　　另外，為配合教學(xué)、擴大學(xué)生的知識面，教師向?qū)W生及學(xué)校圖書館推薦了多種教學(xué)參考書籍。為了促進學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，了解學(xué)科最新發(fā)展?fàn)顩r，教師注重在教學(xué)過程中向?qū)W生介紹與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的最新國家標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.配套的實驗教材

　　培訓(xùn)包的教學(xué)，尤其注重實踐環(huán)節(jié)，強調(diào)在工作現(xiàn)場解決實際問題，完成某個具體的工作任務(wù)。完備的實驗教材為此提供了有力的支撐。筆者學(xué)校選擇了一些綜合性強、設(shè)計性強、工程背景較強的實驗進行重新設(shè)計，自編《機械產(chǎn)品精度設(shè)計測量實訓(xùn)指導(dǎo)講義》，由學(xué)校教材科負責(zé)印制。自編講義將課程實驗內(nèi)容分為基礎(chǔ)實驗和開放式綜合實驗兩部分，基礎(chǔ)實驗包含傳統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容，意在強化學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握；在綜合實驗?zāi)�塊中，將機械產(chǎn)品精度設(shè)計與技術(shù)測量的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容以及關(guān)聯(lián)課程的內(nèi)容結(jié)合起來，建立綜合實驗平臺，意在培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力。自編講義將理論教學(xué)與實驗室裝備緊密結(jié)合起來，具有很強的針對性和實用性。

　　三、教學(xué)方法

　　教學(xué)方法的多樣性，是澳大利亞職業(yè)教育的一大特點，中外合作班的教學(xué)也秉承了這一特點，具體表現(xiàn)為以下三個方面。

　　1.注重職業(yè)能力培養(yǎng)，改革實驗教學(xué)

　　突出能力本位，以培養(yǎng)學(xué)生實際測量操作能力、實驗數(shù)據(jù)處理能力和對國家公差標(biāo)準(zhǔn)的實際應(yīng)用能力為目標(biāo)，打造實驗室實習(xí)、企業(yè)崗位實習(xí)相互銜接的特色實踐教學(xué)體系。通過安排學(xué)生去專業(yè)設(shè)計制造檢具的企業(yè)實訓(xùn)、在畢業(yè)設(shè)計中進行精度設(shè)計等環(huán)節(jié)，達到學(xué)習(xí)與實際應(yīng)用及開發(fā)環(huán)境的完全接軌。

　　2.應(yīng)用現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)手段

　　在教學(xué)過程中，筆者對單一的講授式教學(xué)法進行了改革和創(chuàng)新。在課堂教學(xué)中，較多地利用了多媒體教學(xué)設(shè)備和課件，加大了授課信息量，精簡了課時，提高了教學(xué)的直觀性、趣味性。這樣，知識更為直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生更易接受。沿襲澳大利亞相對寬松的課堂環(huán)境，采用啟發(fā)式、小組討論式、演講式、3～5分鐘小測試等多種教學(xué)方式，實現(xiàn)教師與學(xué)生的雙向互動，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神。

　　3.遵循多科目融合的教學(xué)規(guī)律

　　本課程涉及產(chǎn)品的設(shè)計、制造、檢測、質(zhì)量控制等諸多方面。在生產(chǎn)實際中，機電產(chǎn)品能否滿足功能要求，能否在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下實現(xiàn)低成本生產(chǎn)制造，這對產(chǎn)品零部件的精度制造起著舉足輕重的作用。正確合理的精度應(yīng)用是企業(yè)獲得最佳技術(shù)經(jīng)濟效益、增強市場競爭能力的關(guān)鍵所在。因此，在教學(xué)內(nèi)容的安排上，應(yīng)注重機械類各門課程知識的融入，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力。筆者講授的課程還有機械制造基礎(chǔ)和三坐標(biāo)測量儀實訓(xùn)，因此筆者經(jīng)常將這些課程相互聯(lián)系起來，使學(xué)生對整個零件的設(shè)計、制造、檢測過程有明確的認識和總體的把握。

　　四、考核評估方法

　　培訓(xùn)包對每個能力單元所需要達到的知識和技能標(biāo)準(zhǔn)都有詳細的說明，對于要求提供的證據(jù)材料也逐一進行了描述。評估可以在課堂上、實驗中進行，或者在實訓(xùn)、工作模擬等場合進行。比如教師在學(xué)生課堂討論時進行直接觀察或者借助于攝像機、照相機進行間接觀察，觀察學(xué)生在參與討論、團隊合作中的表現(xiàn)。也可將學(xué)生分組，對每組中個別學(xué)生進行面對面的交流評估，以檢驗其知識掌握的程度。實訓(xùn)中可借助具體的任務(wù)進行評估，比如讓學(xué)生測量指定零件的某個幾何量，并對測量結(jié)果進行表達，或者已知某個零件的具體要求，請學(xué)生提出其尺寸精度、形位精度和表面質(zhì)量要求，這就是通過設(shè)置任務(wù)來檢驗學(xué)生的設(shè)計能力和解決實際問題的能力。還可開展學(xué)生的自我評估，采用問卷調(diào)查等方式進行評估等�？偟膩碚f，應(yīng)靈活運用各種評估方法，對學(xué)生的技能、知識、解決問題的能力、價值觀和態(tài)度等各個方面進行綜合評估，以保證考核評估結(jié)果公正、真實、有效。

　　如何將中國已有的職業(yè)教育經(jīng)驗與澳大利亞多年來以行業(yè)為主導(dǎo)的職業(yè)教育特點相結(jié)合，將我國的職業(yè)教育辦得更有特色，使學(xué)生更能適應(yīng)職業(yè)發(fā)展需要，是一個長期而艱巨的任務(wù)，必須在不斷的實踐探索中積累經(jīng)驗，反思創(chuàng)新，才能實現(xiàn)職業(yè)教育新的突破。

　�。ㄗ髡邌挝唬禾K州市職業(yè)大學(xué)）

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