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

　　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�換性與測量技術(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。互換性指同一規(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�；�換性要靠公差來保證，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。互換性給定公差強(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�！稒C(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。總之，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。
　　
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