中外合作班機械精度設計與檢測課程初探

中外合作班機械精度設計與檢測課程初探

中外合作班機械精度設計與檢測課程初探

　　顧蘇怡　陶亦亦　陸春元

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

　　按照培訓包的要求，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設置、培養目標、課程結構、能力標準、教學模式等方面，都有新的要求和內容。筆者承擔了該班的機械精度設計與檢測課程，開展了初步探索。

　　一、教學大綱

　　1.定位與課程目標

　　按照培訓包要求，機械產品精度設計課程的定位是：培養具有扎實的互換性理論基礎知識，理解常用零部件的幾何精度設計原則與方法，在機電產品精度設計中能夠靈活運用所學知識，具備精度測量基本技能，具有一定的開拓創新精神、良好的社會適應能力和團結協作精神的應用型機械工程人才。

　　本課程具有學科交叉性強、實踐性強、綜合應用性強的特點。課程旨在使學生掌握互換性生產原則、公差的規律及標準選用、圓柱結合的精度設計原則及檢測技術、零件的形位公差標準及其選用原則、檢測技術等相關知識和技能，理解常用零部件的幾何精度設計原則與方法，并靈活運用于機電產品設計中。

　　由于培訓包是在工業領域及企業進行廣泛研究、咨詢行業專家并獲得支持后得到的，所以該課程目標必須反映行業需求。課程教學應注重培養學生理論聯系實際、關聯相關課程知識的能力，讓學生熟悉相關學科最新研究成果，具有一定的科技創新意識和能力，為今后解決實際工程問題、開展科學研究及應用奠定堅實的基礎。

　　2.先修與后續課程

　　本課程是機電一體化專業中必修的主干技術基礎課程，在機械工程專業課程體系中起著承上啟下的作用。該課程是聯系基礎課及其他技術基礎課與專業課的橋梁，是聯系機械設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、機械設計、機械制造基礎等有著密切關系。學生在學習本課程之前，應具有識圖和制圖能力，懂得機械的一般機構原理，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、機械設計等課程和教學環節之后。課程的測量技術基礎部分涉及到概率的有關知識，因此工程數學也是本課程的先修課。

　　通過本課程的學習，可以提升學生對理論知識的綜合運用能力，使學生掌握公差標準、表面粗糙度的選用原則，并能進行精度設計。將該門課程的內容融入到機械設計課程中，可讓學生在設計機器零件的過程中，理論聯系實際，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，為后續的機械制造工藝學等制造課程的學習，以及課程設計、綜合實訓、畢業設計打下基礎。

　　3.課程的重點（即能力單元）以及解決方法

　　根據培訓包要求，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的知識和技能，以及職業健康和安全要求。能力單元必須和教學以及評估一致，以保證結果的一致性。本課程的能力單元包含以下部分：

　�。�1）孔、軸尺寸精度標準及配合的選用，孔、軸公差與配合的正確標注；

　�。�2）形位公差標準、公差帶的特點以及公差原則，零件形位公差的選擇、正確標注；

　�。�3）表面粗糙度的標準、選用及標注；

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

　�。�5）常用精密測量儀器的應用。

　　根據培訓包要求，以上內容需在教學中利用各種教學途徑加以解決，具體方法如下：

　　一是通過來源于工程的實例，講清精度設計的原則；

　　二是多種教學手段并用，利用多媒體教學真實感強的特點，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系，使學生能夠正確理解形位公差與公差原則；

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

　　4.教學內容

　　本課程包括理論教學、實驗教學兩部分，其中理論教學32學時，實驗教學（包括課內基礎及綜合實驗）16學時。另外，作為本課程的重要補充，增加一周三坐標測量儀的實訓，作為開放性實驗環節。

　�。�1）基本理論及基礎國標，23學時。內容包括極限與配合、形位公差、微觀表面質量基本理論、相關國家標準及標準選擇原則和方法，測量器具的原理與測量方法。

　�。�2）精度設計原則與方法應用，9學時。內容包括精度設計原則與方法在光滑極限量規中的具體應用。

　�。�3）實踐部分，包含隨課實驗16學時、一周三坐標測量實訓24課時以及畢業實訓和畢業設計。

　　以上內容課時的分配，均與培訓包的能力單元一一對應。

　　二、教材和教學參考資料

　　1.選用教材

　　教材是教學目標實現的主要載體， 選擇優秀教材是課程教學質量的基本保證。為適應中外合作班的人才培養要求，本著“強調基礎、注重能力、突出應用”的原則，根據培訓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合，反映學科最新發展水平，采用國家最新標準，語言深入淺出、簡明扼要，內容少而精，重點突出，又具有良好的系統性、完整性，而且注意了與先修課程、后續課程相關內容的銜接。

　　另外，為配合教學、擴大學生的知識面，教師向學生及學校圖書館推薦了多種教學參考書籍。為了促進學生的研究性學習和自主學習，了解學科最新發展狀況，教師注重在教學過程中向學生介紹與教學內容密切相關的最新國家標準。

　　2.配套的實驗教材

　　培訓包的教學，尤其注重實踐環節，強調在工作現場解決實際問題，完成某個具體的工作任務。完備的實驗教材為此提供了有力的支撐。筆者學校選擇了一些綜合性強、設計性強、工程背景較強的實驗進行重新設計，自編《機械產品精度設計測量實訓指導講義》，由學校教材科負責印制。自編講義將課程實驗內容分為基礎實驗和開放式綜合實驗兩部分，基礎實驗包含傳統的實驗教學內容，意在強化學生對基礎知識的掌握；在綜合實驗模塊中，將機械產品精度設計與技術測量的相關教學內容以及關聯課程的內容結合起來，建立綜合實驗平臺，意在培養學生綜合應用知識的能力。自編講義將理論教學與實驗室裝備緊密結合起來，具有很強的針對性和實用性。

　　三、教學方法

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

　　1.注重職業能力培養，改革實驗教學

　　突出能力本位，以培養學生實際測量操作能力、實驗數據處理能力和對國家公差標準的實際應用能力為目標，打造實驗室實習、企業崗位實習相互銜接的特色實踐教學體系。通過安排學生去專業設計制造檢具的企業實訓、在畢業設計中進行精度設計等環節，達到學習與實際應用及開發環境的完全接軌。

　　2.應用現代化教學技術手段

　　在教學過程中，筆者對單一的講授式教學法進行了改革和創新。在課堂教學中，較多地利用了多媒體教學設備和課件，加大了授課信息量，精簡了課時，提高了教學的直觀性、趣味性。這樣，知識更為直觀地展現在學生面前，學生更易接受。沿襲澳大利亞相對寬松的課堂環境，采用啟發式、小組討論式、演講式、3～5分鐘小測試等多種教學方式，實現教師與學生的雙向互動，引導學生主動思考，培養學生的質疑精神。

　　3.遵循多科目融合的教學規律

　　本課程涉及產品的設計、制造、檢測、質量控制等諸多方面。在生產實際中，機電產品能否滿足功能要求，能否在保證產品質量的前提下實現低成本生產制造，這對產品零部件的精度制造起著舉足輕重的作用。正確合理的精度應用是企業獲得最佳技術經濟效益、增強市場競爭能力的關鍵所在。因此，在教學內容的安排上，應注重機械類各門課程知識的融入，培養學生的實際動手能力。筆者講授的課程還有機械制造基礎和三坐標測量儀實訓，因此筆者經常將這些課程相互聯系起來，使學生對整個零件的設計、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

　　培訓包對每個能力單元所需要達到的知識和技能標準都有詳細的說明，對于要求提供的證據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、工作模擬等場合進行。比如教師在學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，觀察學生在參與討論、團隊合作中的表現。也可將學生分組，對每組中個別學生進行面對面的交流評估，以檢驗其知識掌握的程度。實訓中可借助具體的任務進行評估，比如讓學生測量指定零件的某個幾何量，并對測量結果進行表達，或者已知某個零件的具體要求，請學生提出其尺寸精度、形位精度和表面質量要求，這就是通過設置任務來檢驗學生的設計能力和解決實際問題的能力。還可開展學生的自我評估，采用問卷調查等方式進行評估等�？偟膩碚f，應靈活運用各種評估方法，對學生的技能、知識、解決問題的能力、價值觀和態度等各個方面進行綜合評估，以保證考核評估結果公正、真實、有效。

　　如何將中國已有的職業教育經驗與澳大利亞多年來以行業為主導的職業教育特點相結合，將我國的職業教育辦得更有特色，使學生更能適應職業發展需要，是一個長期而艱巨的任務，必須在不斷的實踐探索中積累經驗，反思創新，才能實現職業教育新的突破。

　�。ㄗ髡邌挝唬禾K州市職業大學）

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