《幾何精度設計與檢測》課程教學方法應用實踐

摘要：為了提高教學質量，本文針對課程《幾何精度設計與檢測》，提出了幾種實用的教學方法，取得了較好的教學成效。

關鍵詞：幾何精度設計與檢測;教學方法;教學成效

中圖分類號：G642.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）20-0148-02

《幾何精度設計與檢測》是高校機械專業一門緊密聯系生產實際、知識面很廣的技術基礎課，涉及到機械設計、機械制造、質量控制、生產組織與管理等諸多方面，在《工程圖學》、《機械原理》、《機械設計》、《機械制造工程學》等主要課程之間起著“承前啟后”的作用。其具有概念定義多、代號符號多、圖表公式多、敘述性內容多、具體原則及規定多、經驗總結及應用實例多、量具儀器多等“七多”特點，學生學習時普遍感到抽象空洞、枯燥難學。該課程的教學任務是讓學生樹立標準化的理念，初步掌握機械零部件幾何量精度設計與檢測的基本理論和方法。

一、討論式教學

討論式教學是在教師的組織引導下，學生積極參與課堂討論，在問題的討論中激發學生的創新思維。討論式教學可以活躍課堂氣氛，加深學生理解掌握知識，體現教學對話本質，充分促使學生的獨立思考，增強創新意識。如講授“尺寸精度設計”時，教師可以提出具體的使用要求，讓學生自主確定孔與軸的配合方案和設計方法，然后進行課堂討論，各抒己見。根據學生討論的情況，教師及時解答學生的疑難問題，詳細講授重點與難點內容，評述各種方案的優缺點，給出比較合理的設計方案。在講課時，筆者進行了如下教學設計：“某孔、軸配合的公稱尺寸為？覫45mm，要求X■=+0.014mm，

Y■=-0.026mm，進行合適配合選擇。”對于學生經過思考、討論所給出的三種答案：？覫45H6/k5、？覫45H6/k6、？覫45H7/m6，進行了逐一評判。本題是在“TF≥TH+TS”的前提下進行的。當選擇？覫45H6/k5時，X■=+0.014mm，

Y■=-0.013mm是滿足要求的。當選擇？覫45H6/k6時，

X■=+0.014mm，Y■=-0.018mm也滿足要求，還能夠降低軸的制造要求，顯然比？覫45H6/k5更合理。當選擇？覫45H7/m6時，Y■=-0.025mm未超出Y■=-0.026mm的要求，而X■=+0.016mm僅略大于X■=+0.014mm的要求。考慮實際零件尺寸的統計分布特征。在大批量生產中，實際尺寸可以認為是正態分布。假設所有軸都處于最小極限尺寸，只有實際孔的尺寸大于45.023mm時，最大間隙X■才會大于0.014mm，假如加工能力指數C■=1，那么這個大于0.014mm的概率僅為0.587%。實際從統計規律來看，軸的尺寸處于最小極限尺寸的概率很小。在機械加工中，要求C■>1.33，這使得軸接近最小極限尺寸、孔接近最大極限尺寸的概率變得更小，因此隨機抽取的孔、軸組成配合時，其配合實際間隙超出0.014mm的概率只能以百萬分之一來計，因此在實際時也可以選擇配合為？覫45H7/m6。通過以上分析讓學生深刻地明白到：極限間隙或極限過盈反映了使用要求，在查表確定標準公差與基本偏差時，通常不可能找到與要求一致的答案，這時需要根據具體的使用場合和企業自身的生產工藝水平靈活掌握，不能一味地照搬書本上的原則。

二、對比式教學

對比式教學是在教學過程中，對比分析某些具有聯系與區別的內容，讓學生明確它們之間的異同，加深理解、掌握相關知識。例如在講授“獨立原則”、“包容要求”、“最大實體要求”、“最小實體要求”等公差原則時，重點從含義、圖樣標注及解釋、理想邊界、合格判斷條件、檢驗、主要應用場合等方面對其進行對比分析，弄清兩者之間的區別，可整理出表1進行對比分析。

三、啟發式教學

啟發式教學的核心是啟發學生思維，促使其生動、活潑地進行學習。教師采用提問與分析方式，引導學生層層分析問題，最終解決問題，培養獨立思考能力，調動學習主動性、積極性、創造性，激發學習熱情。例如在講授“表面粗糙度輪廓”時，先給學生播放一段機床車削軸零件的視頻，然后提出問題“為什么軸零件表面出現幾何形狀誤差？”讓學生思考，再講解原因，從而引出表面粗糙度輪廓的概念、對零件工作性能的影響、評定參數等。

四、引導式教學

采取引導式教學能誘導學生明確學習目的，激發學習興趣和熱情，幫助學生對理論知識的理解、應用。例如，在緒論課講授時，可從與人們日常生活息息相關的例子引入問題。問題1：自行車、鐘表、電視機的零部件壞了，換一個新的就能正常使用。它們為何能夠方便地更換零部件呢？問題2：這些零部件在設計制造時是如何保證具有互換性的呢？問題3：為了協調零部件使用性能與加工制造要求之間的矛盾，公差如何合理規定呢？問題4：為了保證公差標準實施，如何采取科學的技術測量手段呢？教師通過如此設疑引導學生明白了該課程學習的內容以及所要解決的問題。

五、互動式教學

互動式教學不是教師單向傳授知識的“一言堂”，而是相互交流合作、相互啟發提高的師生雙向互動的實踐活動，是學生主動學習的過程，讓學生在學習過程中去思考、去體驗、去建構，給學生充分的自由度。例如，教師可以利用一張如圖1所示的齒輪軸零件圖進行以下教學互動：這樣合格的零件能采用何種方法加工制造出來？該零件設計及測量基準如何確定？怎樣規定、協調零件圖紙上所標注的尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度輪廓數值？如何判定該零件合格與否？這些互動問題并非簡單羅列，而是由淺入深，按知識掌握的規律來確定的。

六、現場教學

現場教學是將課程中某些內容搬到實驗室進行，讓學生身臨其境，改變課堂教學的單一模式，實現理論教學與實踐教學一體化。例如在講授“表面粗糙度輪廓檢測”時，把學生領進實驗室，分別了解TR210手持式粗糙度儀、雙管顯微鏡和干涉顯微鏡的基本結構、測量原理及使用方法。通過學生親手操作，分別掌握了針描法、光切法、干涉法測量零件表面粗糙度的過程，加深了對理論知識的理解。在講授“齒輪精度指標檢測”時，可以把學生帶到齒輪加工廠，觀察現場技術人員測量齒輪精度所用的儀器及其測量過程，促進學生對相關知識的真正認識，把理論與實際緊密聯系起來，激發學習熱情。

教學方法是提高教學效果的重要保證。根據《幾何精度設計與檢測》課程各章節具體內容的教學特點，適時采取不同的教學方法，對完成教學任務、達到教學目標、提高教學成效具有重要作用。

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