面向職教課程改革的“長(zhǎng)度的測(cè)量”的課堂處理

[摘 要] 測(cè)量是物理學(xué)的重要內(nèi)容之一，也是學(xué)生獲取數(shù)據(jù)做進(jìn)一步研究的重要途徑。就本節(jié)課而言，完成本節(jié)的教學(xué)任務(wù)難道僅僅是為了掌握幾種常見(jiàn)測(cè)量工具的使用？很顯然不是，學(xué)生終究要面向工作崗位，要從事相關(guān)的職業(yè)，所以，學(xué)習(xí)并掌握本節(jié)課的目的之一就是要進(jìn)一步掌握更多的測(cè)量技術(shù)，為完成機(jī)械零部件測(cè)繪任務(wù)及其他更多的任務(wù)做準(zhǔn)備。

[關(guān) 鍵 詞] 測(cè)量；零部件測(cè)繪；測(cè)繪技術(shù)；職教改革；創(chuàng)新；工本位學(xué)習(xí)

[中圖分類(lèi)號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）20-0100-02

“長(zhǎng)度的測(cè)量”一節(jié)，出現(xiàn)在中職《物理》（電工電子類(lèi)）（總主編：胡炳元等）第一章的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：學(xué)生實(shí)驗(yàn)一。實(shí)驗(yàn)的目的是：（1）學(xué)會(huì)正確使用游標(biāo)卡尺，了解螺旋測(cè)微器的測(cè)量原理；（2）練習(xí)有效數(shù)字的運(yùn)用，初步掌握誤差的計(jì)算。實(shí)驗(yàn)器材有游標(biāo)卡尺、千分尺和空心鋼管。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，多次測(cè)量空心管的內(nèi)、外徑并取平均值填表。經(jīng)分析得出結(jié)論，完成實(shí)驗(yàn)。

為此，對(duì)本節(jié)實(shí)驗(yàn)課，我做了如下調(diào)整和規(guī)劃：（1）任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)：測(cè)繪簡(jiǎn)單階梯軸。（2）測(cè)量工具增加鋼直尺、幾種規(guī)格的精度為0.02的游標(biāo)卡尺、幾種規(guī)格的千分尺。（3）由原來(lái)的測(cè)量改為零部件測(cè)繪。（4）由原來(lái)的一節(jié)增加為3節(jié)甚至4節(jié)。（5）由教室改為零部件測(cè)繪實(shí)驗(yàn)室（CAD室）。這樣規(guī)劃就把物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)變成了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的“機(jī)械零部件測(cè)繪”教學(xué)。

一、本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的調(diào)整和規(guī)劃，是職業(yè)教育課程改革的需要

職業(yè)教育課程改革的目的就是要改變千人一面的授課模式，改變重知識(shí)傳授而忽視技能培養(yǎng)的教育思維模式，強(qiáng)調(diào)技能，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)過(guò)程和方法。把學(xué)習(xí)過(guò)程視為工作過(guò)程，把工作實(shí)踐過(guò)程設(shè)計(jì)成學(xué)習(xí)過(guò)程，并在實(shí)踐中展開(kāi)學(xué)習(xí)，這就是工作本位學(xué)習(xí)。這節(jié)課的調(diào)整是工作本位學(xué)習(xí)和學(xué)校本位學(xué)習(xí)的整合，也是學(xué)校本位學(xué)習(xí)和工作本位學(xué)習(xí)相互滲透、相互交替的一次教學(xué)實(shí)踐。

二、本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的調(diào)整和規(guī)劃實(shí)現(xiàn)的可能性

本節(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)劃為機(jī)械零部件測(cè)繪，其需要的課程支持有：（1）機(jī)械制圖。（2）極限配合與技術(shù)測(cè)量。（3）CAD技術(shù)。按照機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)常規(guī)的課程安排，物理課、機(jī)械制圖課、極限配合與技術(shù)測(cè)量課同學(xué)期安排，該實(shí)驗(yàn)課選用的階梯軸相對(duì)簡(jiǎn)單，用到的機(jī)械制圖知識(shí)和極限配合知識(shí)也相對(duì)較少，基本能滿(mǎn)足本節(jié)課的需要。至于CAD課，本節(jié)課不要求把該測(cè)繪課題完成，完成好測(cè)量部分，手工繪圖也行，到后期再進(jìn)行CAD繪圖也行。實(shí)驗(yàn)課教師的選用就更簡(jiǎn)單和直接，機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)課教師來(lái)講授本節(jié)課都是一件很輕松的事情。從任課教師到課程設(shè)置再到實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備都為本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的改革和規(guī)劃實(shí)施提供了保證。

三、本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)施

【任務(wù)】合理選用現(xiàn)有的測(cè)量工具對(duì)工作臺(tái)上的階梯軸進(jìn)行測(cè)繪。

測(cè)量工具有：0-150精度為0.02的游標(biāo)卡尺；25-50的外徑千分尺；鋼直尺等。

待測(cè)零件：階梯軸

要求：選擇合理的表達(dá)方法繪制零件草圖，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入卡片中。

（一）基礎(chǔ)模塊教學(xué)

1.以組為單位討論分析該階梯軸的結(jié)構(gòu)、尺寸，確定該階梯軸的表達(dá)方法。2.認(rèn)識(shí)、了解和學(xué)習(xí)使用精度為0.02的游標(biāo)卡尺。老師詳細(xì)講解游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)、讀數(shù)原理和精度，演示講解游標(biāo)卡尺的正確使用和注意事項(xiàng)。3.讓學(xué)生自己測(cè)量該零件的各部分尺寸并做好記錄。期間允許組內(nèi)及不同組之間的學(xué)生交流討論，并得出結(jié)論。將測(cè)量的各部分尺寸填入表中。

4.討論測(cè)量過(guò)程并寫(xiě)出心得。5.在學(xué)生初步測(cè)量的基礎(chǔ)上講解測(cè)量應(yīng)注意的事項(xiàng)和數(shù)據(jù)的圓整處理。（1）四舍五入，基本原則是逢4舍，逢6進(jìn)，遇5保證偶數(shù)。如31.456—31.4；15.75—15.8；14.85—14.8；（2）軸向主要尺寸的圓整：根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和概率論理論，結(jié)合零件的制造誤差，可假定零件的實(shí)際尺寸應(yīng)位于尺寸的公差帶中部，也就是當(dāng)尺寸只有一個(gè)實(shí)測(cè)值時(shí)，就可將它當(dāng)成公差中值，盡量將基本尺寸圓整成整數(shù)并使其公差等級(jí)在9級(jí)以?xún)?nèi)，公差一般采用雙向公差。基本偏差代號(hào)，孔按H，軸按h，長(zhǎng)度按Js。例如尺寸L2，其測(cè)量尺寸的平均值是19.99，首先將尺寸圓整為20，公差等級(jí)初定為8級(jí)，公差為0.033，這時(shí)尺寸的上偏差es=+0.016，下偏差ei=-0.016，實(shí)測(cè)尺寸19.99基本符合要求。（3）配合尺寸的圓整。首先確定孔、軸的基本尺寸（方法和軸向尺寸的圓整方法相同），接著確定配合性質(zhì)（根據(jù)零件在裝配體中的位置、功能和配合的松緊程度來(lái)確定是間隙配合還是過(guò)盈配合）和基準(zhǔn)制，最后確定公差等級(jí)。例如尺寸D2。實(shí)測(cè)尺寸是Φ39.979，查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可將尺寸圓整為Φ40，結(jié)合一般選用公差等級(jí)的原則，根據(jù)所測(cè)尺寸值初步選定公差等級(jí)為8級(jí)，基本偏差代號(hào)為h。則尺寸初步定為Φ40h8，其es=0，ei=-0.039.此時(shí)尺寸D2=Φ39.979基本為公差中值，結(jié)合該零件的其他尺寸基本就可以將該尺寸確定下來(lái)。（4）一般尺寸的圓整。一般尺寸是指未注公差的尺寸，其尺寸公差按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)未注公差的相關(guān)規(guī)定來(lái)確定。一般不保留小數(shù)，圓整后的尺寸應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（5）測(cè)量工具的選用。對(duì)于比較粗糙的尺寸或未注公差的長(zhǎng)度尺寸，可選用鋼直尺、0.05或0.1的游標(biāo)卡尺；對(duì)于一般精度的尺寸可選用0.02的游標(biāo)卡尺；對(duì)于較高精度等級(jí)的尺寸，可選用千分尺等。具體應(yīng)根據(jù)被測(cè)零件的精度要求靈活選用測(cè)量工具，以便更準(zhǔn)確地反映被測(cè)零件的真實(shí)尺寸。

（二）職業(yè)模塊教學(xué)

本模塊的教學(xué)本著僅僅為了完善該零件圖而進(jìn)行，老師講解淺顯易懂，目標(biāo)明確，學(xué)生能立即接受為原則。重點(diǎn)講解尺寸公差的選定和部分形位公差。

1.尺寸公差及配合的選定。這一部分知識(shí)的獲得可參閱機(jī)械設(shè)計(jì)中的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)尺寸公差和配合的選用做了詳細(xì)的論述，對(duì)初學(xué)者而言，沒(méi)有可發(fā)揮的余地，嚴(yán)格依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，靈活選用就可以了。

2.行位公差（需要標(biāo)注的形位公差可能較多，僅以垂直度公差和徑向圓跳動(dòng)為例）

①垂直度公差：■

解釋?zhuān)罕粶y(cè)要素（Φ40軸段的回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)）相對(duì)于基準(zhǔn)要素（軸的左端面）的垂直度誤差在直徑為0.04的理想圓柱內(nèi)變動(dòng)，該結(jié)構(gòu)合格。當(dāng)被測(cè)要素為回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)時(shí)，行為公差指引線(xiàn)箭頭和該結(jié)構(gòu)的尺寸線(xiàn)對(duì)齊。

②徑向圓跳動(dòng)公差■

解釋?zhuān)寒?dāng)被測(cè)要素圍繞基準(zhǔn)線(xiàn)B旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，在任一測(cè)量平面內(nèi)的徑向圓跳動(dòng)量不得大于0.04 mm。其公差帶是在垂直于基準(zhǔn)軸線(xiàn)的任一測(cè)量平面內(nèi)，半徑差為公差值t且圓心位于基準(zhǔn)軸線(xiàn)上的兩個(gè)同心圓之間的區(qū)域。

該模塊教學(xué)一定要講：（1）形位公差與尺寸公差的數(shù)值關(guān)系。

（2）形狀公差與位置公差的數(shù)值關(guān)系。（3）形狀公差與表面粗糙度的關(guān)系。（4）形位公差項(xiàng)目的選擇等。這是機(jī)械零部件測(cè)繪必須掌握的技能之一。

（三）拓展模塊教學(xué)

本模塊的教學(xué)內(nèi)容主要有零件的表面加工質(zhì)量、常見(jiàn)的機(jī)械加工方法能達(dá)到的尺寸精度等級(jí)和形位公差精度等級(jí)、公差原則等。基于學(xué)校實(shí)習(xí)車(chē)間的設(shè)備情況及學(xué)生的技術(shù)水平，簡(jiǎn)單講解粗車(chē)、半精車(chē)和精車(chē)能達(dá)到的尺寸精度等級(jí)、形位公差精度等級(jí)和粗糙度Ra值。

通過(guò)三個(gè)模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生能基本理解和掌握零件測(cè)繪的基本流程、方法和技術(shù)。為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握更復(fù)雜零件及裝配件的測(cè)繪做好充分準(zhǔn)備，本節(jié)課最終結(jié)論是能繪制零件圖。如圖所示。

在教學(xué)過(guò)程中，教師一定要注意學(xué)情，學(xué)習(xí)過(guò)程中，一定有學(xué)生感到吃力，我們可以緩一緩，重復(fù)一下也未嘗不可。課時(shí)可以增加一些，本身我們就是在跨學(xué)科授課，在“替別人上課”，增加課時(shí)也是允許的。在教學(xué)過(guò)程中，基礎(chǔ)模塊要牢固掌握，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)；職業(yè)模塊要最大限度地掌握，它是掌握技術(shù)之必須；拓展模塊伸縮性大，根據(jù)學(xué)情增減，甚至可以不講。本節(jié)課重點(diǎn)是在測(cè)量基礎(chǔ)上的測(cè)繪，測(cè)繪任務(wù)量大，時(shí)間消耗多。通過(guò)這一個(gè)教學(xué)單元不可能將零部件測(cè)繪完全講完，掌握測(cè)繪初步也就達(dá)到目的了。讓學(xué)生帶著本節(jié)課的遺留問(wèn)題去學(xué)習(xí)其他相關(guān)的課程，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性和主動(dòng)性。

本節(jié)課的調(diào)整和規(guī)劃實(shí)施，一定要注重過(guò)程，有評(píng)價(jià)結(jié)論。在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，研究可能的解決方案，對(duì)解決方案和階段性成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并不斷修正自己的教學(xué)過(guò)程和評(píng)價(jià)目標(biāo)，使其符合教學(xué)過(guò)程和學(xué)生的接受能力，最終達(dá)到學(xué)生掌握一技之長(zhǎng)之目的，培養(yǎng)出更多更優(yōu)秀的技能人才。

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