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對《互換性與測量技術(shù)》課程教學(xué)改革的幾點思考:互換性及測量技術(shù)答案

發(fā)布時間:2020-02-16 來源: 歷史回眸 點擊:

  摘要:本文對《互換性與測量技術(shù)》的教學(xué)改革提出幾點思考。指出在強(qiáng)調(diào)精度設(shè)計的同時不能淡化互換性和標(biāo)準(zhǔn)化的意義;目前本課程有多種教學(xué)模式,為保持本學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性,筆者認(rèn)為本課程仍應(yīng)單獨設(shè)置;實驗課應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生精度設(shè)計能力的鍛煉;各相關(guān)課程間應(yīng)進(jìn)行協(xié)調(diào),一般內(nèi)容不重復(fù),重點內(nèi)容不遺漏。
  關(guān)鍵詞:互換性;標(biāo)準(zhǔn)化;精度設(shè)計;教學(xué)模式
  中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
  
  一、前言
  
  《互換性與測量技術(shù)》是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。近年來,隨著高等教育的改革和機(jī)械類專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的發(fā)展與變化,本學(xué)科的教學(xué)改革進(jìn)入了一個新的歷史時期,國內(nèi)不少高校進(jìn)行了許多積極的探索,總結(jié)出許多好的教學(xué)方法與改革思路。筆者曾多年在企業(yè)從事產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)工作,目前也在高校承擔(dān)互換性與測量技術(shù)的教學(xué)工作。在此想就個人的一些切身體會,談?wù)剬Α痘Q性與測量技術(shù)》課程教學(xué)改革的幾點思考。
  
  二、關(guān)于互換性與精度設(shè)計在課程中的定位問題
  
  近年來,圍繞《互換性與測量技術(shù)》課程內(nèi)容與體系的改革,不少高校已將《互換性與測量技術(shù)》課程改為《幾何精度設(shè)計與檢測》,目的在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力,改變過去傳統(tǒng)教學(xué)中只側(cè)重標(biāo)準(zhǔn)的講解與宣貫的灌輸式教學(xué)方式。這種思路應(yīng)充分肯定。
  互換性與精度設(shè)計確實是兩個完全不同的概念;Q性指同一規(guī)格的零部件按規(guī)定的技術(shù)要求制造,不需經(jīng)過任何挑選或修配就能夠互相替換使用,而且替換后能達(dá)到規(guī)定的功能要求;Q性要靠公差來保證,公差則需要標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)化是互換性生產(chǎn)的基礎(chǔ)。互換性是對重復(fù)生產(chǎn)零件的要求,只要按照統(tǒng)一的設(shè)計生產(chǎn),就可實現(xiàn)互換性。精度設(shè)計則要求經(jīng)濟(jì)地滿足零件的功能要求,無論零件是否要求互換,必須規(guī)定一定的公差。公差大,精度低,但加工容易,公差小,精度高,但加工難度大;Q性給定公差強(qiáng)調(diào)的是統(tǒng)一,精度設(shè)計給定公差強(qiáng)調(diào)的則是合理。
  《互換性與測量技術(shù)》課程的主要內(nèi)容是尺寸公差、形狀和位置公差、表面粗糙度。工程應(yīng)用的目標(biāo)是在機(jī)械圖上合理標(biāo)注。合理標(biāo)注的實質(zhì)是合理的精度設(shè)計,所以課程的核心還是精度設(shè)計,新的教學(xué)體系應(yīng)該加強(qiáng)精度設(shè)計的概念,提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力。但在強(qiáng)調(diào)精度設(shè)計的時候不能淡化互換性與標(biāo)準(zhǔn)化的重要意義。由于互換性在產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用和維修過程中的巨大作用,已成為現(xiàn)代制造業(yè)中一個普遍運用的原則。精度設(shè)計是在滿足零件的功能要求的前提下對互換性標(biāo)準(zhǔn)的選擇與應(yīng)用,即使在不要求互換的場合,在設(shè)計制造等各種環(huán)節(jié),也需要遵循互換性與標(biāo)準(zhǔn)化的原則。
  《互換性與測量技術(shù)》課程內(nèi)容在生產(chǎn)實際中有著大量的運用,但在其他課程中鮮有介紹,學(xué)生普遍缺乏這方面知識。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的到來,我國各項標(biāo)準(zhǔn)逐步與國際接軌,掌握標(biāo)準(zhǔn)化知識已成為時代的需要。這有利于開闊學(xué)生的眼界和知識面,對將來從事工程技術(shù)與管理工作非常有益,符合企業(yè)對人才知識結(jié)構(gòu)的要求。筆者認(rèn)為:在教學(xué)中,不應(yīng)將互換性與精度設(shè)計人為的分割開來,應(yīng)讓學(xué)生在充分了解互換性原則和各項基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的前提下合理的進(jìn)行精度設(shè)計。
  
  三、關(guān)于新的教學(xué)模式
  
  目前《互換性與測量技術(shù)》課程的教學(xué)改革,在國內(nèi)各高校有幾種不同的模式:一是在原《互換性與測量技術(shù)》課程內(nèi)容基礎(chǔ)上拓展提高、組合后仍單獨設(shè)課;二是將課程提高到機(jī)械精度設(shè)計的高度組合、拓展設(shè)置成一門課程;三是把教學(xué)內(nèi)容分成幾塊,穿插到《機(jī)械制圖》、《金工實習(xí)》、《機(jī)械設(shè)計》等課程中合作完成教學(xué)任務(wù)[1]。
  筆者以為:第一種模式基本保持了原《互換性與測量技術(shù)》課程體系主要內(nèi)容,系統(tǒng)闡述了互換性與測量技術(shù)的基本知識,分析介紹了我國極限與配合的新標(biāo)準(zhǔn)、工程應(yīng)用以及測量技術(shù)的基本原理。這種課程體系把標(biāo)準(zhǔn)化與計量學(xué)領(lǐng)域有關(guān)知識緊密結(jié)合在一起,具有學(xué)科化特點,形成了自身的系統(tǒng)性和完整性[2]。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),可系統(tǒng)掌握互換性與測量技術(shù)的基本知識與幾何精度設(shè)計的基本原則與方法。
  隨著新的教學(xué)要求的提出及課程教學(xué)學(xué)時的減少,原來模式中認(rèn)知性內(nèi)容多、創(chuàng)造性內(nèi)容少、以介紹基礎(chǔ)公差標(biāo)準(zhǔn)為主的教學(xué)體系已不能完全適應(yīng)發(fā)展要求,應(yīng)該進(jìn)行改革與創(chuàng)新。在有限的學(xué)時內(nèi)要想獲得良好的教學(xué)效果,必須優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法,采用多種教學(xué)手段。標(biāo)準(zhǔn)方面的內(nèi)容主要從應(yīng)用的角度去講,其構(gòu)成原理可適當(dāng)簡略,重點在互換性的原理與精度設(shè)計的基本概念與方法上,其中又以尺寸公差、形位公差、表面粗糙度為重點。有了這些基礎(chǔ),其它章節(jié)均可略講。學(xué)生可通過練習(xí)、實驗和綜合實踐環(huán)節(jié)進(jìn)一步提高綜合設(shè)計能力。
  第二種模式是針對《互換性與測量技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容改革而重新拓展設(shè)置成《幾何精度設(shè)計與檢測》課程。該課程已有多種版本的教材,大多在緒論中了強(qiáng)化了幾何精度設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容,并增加一些典型零件幾何精度設(shè)計綜合應(yīng)用實例,但大部分章節(jié)與原教材體系沒有實質(zhì)變化。也有的版本對原教材體系進(jìn)行了大刀闊斧的改革,基本擺脫了以介紹基礎(chǔ)公差標(biāo)準(zhǔn)為主的教學(xué)體系,但這種形式目前無論從教學(xué)還是學(xué)生自學(xué)角度看都還有些難度,有待進(jìn)一步提高和完善。
  第三種模式把教學(xué)內(nèi)容分成幾塊,穿插到《機(jī)械制圖》、《金工實習(xí)》、《機(jī)械設(shè)計》等課程中合作完成教學(xué)任務(wù)。這種模式雖然避免了原來模式中各相關(guān)課程之間的交叉與重復(fù),但打破了本課程的系統(tǒng)性和完整性,同時也增加了各相關(guān)課程之間的協(xié)調(diào)與配合難度,較難保證分塊教學(xué)后的內(nèi)容銜接與教學(xué)質(zhì)量。
  
  四、實踐性環(huán)節(jié)的改革
  
  《互換性與測量技術(shù)》課程的教學(xué)改革,總體思路是培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力,而綜合設(shè)計能力的提高必須通過實際應(yīng)用的鍛煉。本課程的應(yīng)用性很強(qiáng),機(jī)械類圖紙中大部分符號都與本課程有關(guān),對今后從事機(jī)械設(shè)計與制造的學(xué)生尤為重要。在當(dāng)今市場經(jīng)濟(jì)形勢下,社會需要能快速勝任工作,知識綜合運用能力強(qiáng)、動手能力強(qiáng)的實用性人才。因此本課程必須很好的把握理論與實際的關(guān)系,在講清基本概念的前提下,特別注重理論聯(lián)系實際,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實際應(yīng)用能力。
  從本課程的現(xiàn)實教學(xué)效果看,學(xué)生對精度設(shè)計與互換性標(biāo)準(zhǔn)的實際應(yīng)用能力普遍較弱。在課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中,不知道怎樣正確的運用國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精度設(shè)計;圖樣標(biāo)注五花八門、漏洞百出,或者照葫蘆畫瓢,知其然不知其所以然。造成這種狀況的一個重要原因是:課程教學(xué)內(nèi)容缺乏應(yīng)用性實踐環(huán)節(jié),學(xué)習(xí)內(nèi)容沒有通過相應(yīng)實踐環(huán)節(jié)消化、鞏固。受學(xué)時數(shù)限制,課堂教學(xué)只能講一些精度設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)運用的基本原則,學(xué)生對所學(xué)知識綜合應(yīng)用能力的鍛煉,主要靠課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)。而后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)隨著教學(xué)內(nèi)容與重點的轉(zhuǎn)移,教師還是學(xué)生都難以對先開課程給予特別關(guān)注。
  針對這一問題,已有高校探索在本課程中專門增設(shè)實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)――精度設(shè)計檢測一條龍課程設(shè)計[3],但上述方案存在時間安排與課時的矛盾。因此筆者贊同把機(jī)械零件課程設(shè)計與幾何精度設(shè)計內(nèi)容結(jié)合起來,作為一個綜合性的課程設(shè)計。機(jī)械零件的課程設(shè)計題目一般是減速器設(shè)計,這類課題包含了很多典型零件精度設(shè)計的內(nèi)容,是理想的精度設(shè)計課題。如作為綜合性的課程設(shè)計,明確提出精度設(shè)計的具體要求,學(xué)生可通過一個環(huán)節(jié),得到完整的設(shè)計能力的鍛煉。
  在《互換性與測量技術(shù)》課程中,實驗課占有較大的比重,是教學(xué)的重要組成部分。實驗的目的是使學(xué)生進(jìn)一步掌握和鞏固課堂上所學(xué)的公差理論,初步熟悉某些計量器具的正確使用方法。本課程的所有實驗內(nèi)容都是對尺寸、形位、表面粗糙度三項基本幾何精度中具體項目的測量,這些實驗可使學(xué)生較快獲得有關(guān)內(nèi)容的感性認(rèn)識,加深對課堂上所學(xué)的基礎(chǔ)理論的理解,并鍛煉了學(xué)生的動手能力。不足的是,目前這些實驗與精度設(shè)計的聯(lián)系還較少,多數(shù)實驗為驗證式實驗,沒有很好發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,缺乏綜合設(shè)計能力的鍛煉。
  為了適應(yīng)本課程的教學(xué)改革,應(yīng)對實驗課程進(jìn)行改革,加強(qiáng)學(xué)生綜合設(shè)計和實際應(yīng)用能力的鍛煉。筆者認(rèn)為,可在原來實驗的基礎(chǔ)上設(shè)計一些綜合性實驗項目,讓學(xué)生通過實際觀察、裝拆、測繪、精度設(shè)計等,從而得到鍛煉。
  
  五、《互換性與測量技術(shù)》與相關(guān)課程的關(guān)系
  
  《互換性與測量技術(shù)》知識面很廣,涉及到《金工實習(xí)》、《機(jī)械制圖》、《機(jī)械設(shè)計》、《機(jī)械制造工藝》等諸多課程,不少內(nèi)容相互交叉,甚至重復(fù),而且課程安排的次序也不盡合理。
  《金工實習(xí)》、《機(jī)械制圖》、《機(jī)械設(shè)計》是本課程的先修課程,應(yīng)讓學(xué)生在機(jī)械制圖中初步讀懂圖樣上尺寸公差、形位公差、表面粗糙度的標(biāo)注,在金工實習(xí)中了解加工質(zhì)量與檢測的基本知識,在機(jī)械設(shè)計中對零部件的外形、功能、結(jié)構(gòu)、尺寸有一個完整的認(rèn)識。但實際上由于各門課時都有壓縮,目前在配合與協(xié)調(diào)上存在一些問題。比如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度的標(biāo)注,往往成為較薄弱的環(huán)節(jié)。尺寸鏈部分,與制造工藝學(xué)又有重復(fù)。在課程的安排上,本課程基本上與《機(jī)械設(shè)計》同步進(jìn)行,學(xué)生還沒有完整的機(jī)械設(shè)計方面的知識,對精度設(shè)計內(nèi)容的學(xué)習(xí)增加了難度。因此筆者認(rèn)為,在遵循教學(xué)大綱的前提下,各相關(guān)課程應(yīng)進(jìn)行良好的溝通與協(xié)調(diào),進(jìn)一步明確各課程承擔(dān)的義務(wù),做到一般內(nèi)容不重復(fù),重點內(nèi)容不遺漏。圖樣上尺寸公差、形位公差、表面粗糙度的正確標(biāo)注應(yīng)作為機(jī)械制圖必須掌握的知識;尺寸鏈在學(xué)科體系上屬于互換性范疇,但具體運用都是在機(jī)械設(shè)計與制造工藝過程中,并在機(jī)械制造工藝學(xué)中有重點講授,本課程可略講概念,詳細(xì)運用與計算方法由后續(xù)專業(yè)課程完成。《機(jī)械設(shè)計》最好先于本課程,以使學(xué)生具備機(jī)械設(shè)計方面的基本知識。
  
  六、結(jié)束語
  
  以上是筆者對《互換性與測量技術(shù)》課程教學(xué)改革的幾點思考?傊,在有限的課時條件下,無論采用什么教學(xué)模式和方法,其目的都是為了讓學(xué)生更好掌握和運用所學(xué)知識,更加切合社會需求實際情況。教學(xué)改革本身是一個不斷總結(jié)不斷更新的過程,為培養(yǎng)面向新世紀(jì)合格的工程技術(shù)人才,還需要在今后的教學(xué)實踐中不斷進(jìn)行改革和探索。
  
  參考文獻(xiàn)
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