基于精密制造理念的高職“公差配合與技術測量”課程改革與實踐

李琳琳 劉 芳 劉彩虹

(湖北開放大學/湖北科技職業學院，湖北 武漢 430074)

一、前言

中國制造2025提出，要開發一批精密、高速、高效、柔性的數控機床與基礎制造裝備及集成制造系統，以提升可靠性、精度保持性為重點[1]。精密制造涉及高速加工、在線檢測、自動控制等技術, 是提升產品性能和競爭力的有效途徑，是先進制造的支柱，是衡量一個國家經濟水平的重要指標[2]。高職院校制造類專業主要為企業提供一線高素質技能型人才，應緊跟國家發展步伐，將精密制造技術及理念融入專業課程中[3]，讓學生掌握扎實先進的專業知識和技能，快速適應現代社會制造類企業對高技能人才的需求。

“公差配合與技術測量”是高職院校制造類專業必開的專業基礎課，也是筆者所在的湖北科技職業學院數控專業的專業核心課。在全國機械類專業的各類師生技能比賽中均設置有該課程的相關內容，以突出檢測技術的重要性和培養精密制造領域人才的必要性。本文以湖北科技職業學院制造類專業開設的“公差配合與技術測量”為例，緊跟國家發展要求，在課程中引入精密制造理念，將測量要素融入精密制造生產單元，通過校企合作、建設實訓平臺、構建多維度教學模式等措施，強化零件的質量檢測與分析這一重要工作崗位，將操作者、數控設備與加工對象緊密聯系，相互協調與反饋，更好的實現零件加工質量的控制，為學生加工符合設計要求的高精度產品打下良好的基礎。

二、“公差配合與技術測量”課程存在的主要問題

筆者通過對多所專科院校調研，結合湖北科技職業學院課程開設之初的實際情況，發現本課程主要存在以下幾點問題：

(一)學生對公差配合及幾何公差的知識點理解困難

該課程為理論實踐相結合的一門綜合性課程，總學時54課時，其中理論部分42學時，實操部分12學時。理論知識是實踐的基礎，但涉及的知識點多、面廣，概念多，敘述性內容多，符號多[4]。理論知識包括尺寸精度、幾何精度、表面精度、典型零件精度五大模塊，其中幾何精度部分，比如幾何公差帶分析、公差原則等內容十分抽象，這造成學生對理論知識的學習困難，學生很難對某種零件精度建立正確的認識和理解，從而對后續專業課程的學習起不到積極作用。

(二)學生對測量工具的選用以及測量工具的正確使用存在困難

本課程實踐操作中的測量工具有很多，包括游標卡尺、千分尺、百分表、偏擺儀等等，每一種測量工具都有它的測量范圍以及使用用途，有時兩種都可以完成實踐，這就會給學生造成混亂：不知如何選用合適的測量工具進行檢測，或者不知選取最優的測量方法和工具進行檢測，不知如何對零件進行檢測操作等。這種情況造成的結果即學生的檢測目標從高標準降到低標準，有的甚至只是倉促完成檢測操作，繼而影響零件的加工精度，最終影響產品質量。

(三)精密制造的實踐應用沒有很好地融入課程教學，難以提高學生的興趣和成就感

精密制造核心課程比如“數控加工工藝與編程”“計算機輔助制造”等在后續加工環節都會運用“公差配合與技術測量”課程相關知識點和技能，但是目前教學方式為各課程相互獨立，并沒有融會貫通。學生對于檢測技能知識的學習局限于課本或者實訓室設備，并沒有將后續精密制造課程相關案例引入，對進一步提高加工零件質量的概念無從理解，這樣難以提高學生強烈的學習興趣和成就感。

(四)沒有將工匠精神融入課堂教學

當今社會，“質”與“量”往往會在短期利益驅使下發生偏頗,“中國制造”要發展質量為上，“工匠精神”要在現代精密制造發展中不斷內化。傳統的“公差配合與技術測量”課堂教學課程思政十分薄弱，課堂上主要講知識講技術，并沒有在檢測的各個環節突出“工匠精神”的熏陶和導向，這樣不利于職業教育德育工作的發展以及現代精密制造人才的培養。

三、“公差配合與技術測量”課程改革的實踐內容

針對以上存在的問題，課程組采取“以學生發展為中心、以能力培養為導向、以持續改進為動力”的教育理念，開展基于能力導向的課程教學改革與實踐，按照中國制造2025戰略指導，緊緊抓住精密制造這一核心概念，有效拉動企業、校內實訓基地對課程的支撐，就學生對課程知識理解、實操技能、學習動力、課程思政等方面進行系統的研究與實踐，取得了顯著的成效。

(一)深入校企合作，建設實訓平臺、強化理論與實踐相結合

解決學生對公差配合及幾何公差的知識點理解困難的問題，實際上需要將學生的課堂感悟進行體驗和踐行，以加強知識的獲得，這是一個系統工程。

首先，與企業開展多種形式的深度合作，營造雙方共贏局面，如與武漢元豐汽車零部件有限公司開展頂崗實習、工學交替、企業技術人員現場指導等系列教學活動，讓學生零距離接觸企業，通過觀看產品的制作過程，讓學生清楚該課程的重要性以便更加深入地理解其配合以及形位公差相關知識含義。同時定期請企業名師來學校進行授課，現場施教，進一步提高教學效果。

其次，為提高課程教學質量，課題組將課程所需培養能力分析、歸納、總結，設置系列化、項目化、模塊化實訓項目，使能力培養目標具體化、可實施化，分階段建設技術測量實訓室，該實訓室主要承擔制造類專業“公差配合與技術測量”課程的教學與實訓任務，通過教學與實訓培養學生綜合分析圖紙的能力，查看技術文件明確驗收條件與要求來確定驗收標準的能力，從而合理選用量具、測量方法進行檢測，并對測量結果分析誤差來源，提出控制質量合理化建議的能力，形成測量、判斷、誤差分析三位一體訓練模式。該實訓室占地面積約110平方米，共有10個工位，主要設備有：三坐標測量機、同心度測量儀、偏擺儀、精密平板、游標卡尺、內徑百分表、公法線千分尺、螺紋千分尺、百分表、塞規、卡規等測量儀器。可以完成的實訓包括：尺寸測量、形位誤差測量、表面粗糙度測量、螺紋參數測量、齒輪加工精度測量等項目。在學習過程中培養學生責任、質量、效益、團隊合作、紀律等意識，發現問題、分析問題、解決問題的能力，合作溝通的能力，進行創造性勞動的職業素養能力。

(二)服務精密制造業，構建多維度教學模式

1.線上線下混合式教學模式

為提高人才培養質量，提高學生的興趣和成就感，彌補線下教學資源的不足和不均，課程組結合現有教學模式和教學效果，積極探索適合高職學生學習特點的線上線下混合式教學模式。線上線下混合教學模式能充分利用互聯網線上資源，即線上網絡課堂學習與線下課堂學習，構成一個完整的教學鏈，更加有效地避免學生學習受時間、地點的約束。突破傳統高職課堂中學習重講授、少互動的教學模式，利用互聯網平臺進行課前、課中、課后教學和學生自主學習，擴大高職教師教授、學生學習的資源范圍，調動學生積極性，實現線上和線下教學的有機融合，滿足學生多元化資源學習的需求。

課程組錄制了52課時的精品在線課程、微課，利用職教云不受時間和空間的限制，實現教師與學生之間的即時互動、資源共享、布置作業、小組討論、測評互評、問卷調查等各種教學活動，并且擁有強大的激勵與評價體系，激發學生在手機或者其他移動設備上自主學習，并對學生的實時學習行為進行記錄，方便教師對學習過程進行觀察和監管，進行過程性評價和考核，使考核過程更加人性化，使教師看到學生點滴的學習和成長軌跡。

2.充分利用現代信息化教學工具

針對學生對量具種類及規格認識不清，不會合理選擇量具的問題，課程組使用量具的三維模型，讓學生熟悉各種量具的問題，并使用量具選擇的小游戲，幫助學生正確選擇量具。針對學生的量具操作規范意識欠缺、讀數不準確的問題，課程組運用微課指導、教師講授、三維交互軟件仿真測量、頭腦風暴等方式強化操作的規范。然后，通過后續加工實訓課程，進一步掌握對測量工具的使用，不斷強調學生工具操作的規范性和準確性。

3.核心課程群能力遞進教學模式

為解決精密制造的實踐應用如何很好的融入教學，提高學生的興趣和成就感，在精密制造核心課程中如何靈活運用該門課程知識點，提高加工零件質量，課程組進行了核心課程群能力遞進教學模式的研究與實踐，如圖1所示。

圖1 核心課程群能力遞進教學模式

其中，基礎階段：“公差配合與技術測量”作為人才培養方案中后續核心課程(精密加工課程)“數控車削加工工藝與編程”“數控銑削加工工藝與編程”“計算機輔助制造”“專業綜合實訓”“數控多軸加工”等課程的專業基礎，學生在該課程中學習并掌握識圖、分析圖紙能力，合理選用量具并可以正確對零件進行檢測以及分析誤差來源的能力。同時提前將后續精密加工課程案例植入課程教學，一方面為后續課程打下基礎，另一方面通過真實案例提高學生的學習興趣。

應用階段：為使該課程的知識技能在核心課程中得到應用，課程組合理地將本門課程知識能力的培養分配到各門核心課程中，專業基礎課程與專業核心課程相輔相成，在每門核心課中進行檢測操作的滲透，前一門課的實操為后一門課的技能實操打下基礎，從而實現測量技能的遞進，通過對實際加工后的零件進行檢測，反思，再設計，再加工，再檢測這樣的過程，達到設計、加工、檢測的綜合能力相互協調，進一步提升了學生的成就感，激發了學習的熱情和興趣。

提升階段：通過在核心課程中的技能鍛煉，學生鞏固了該課程需要掌握的檢測技術，能力進一步得到提升，從而為下一步助力技能比賽提供堅實的基礎。

(三)“課崗證賽融通”，將專業技能要求融入課程教學改革

1.課程教學改革與崗位需求對接

以崗位能力培養為核心，全面進行課程教學改革。高職教育是“以服務為宗旨，以就業為導向”的職業教育，通過崗位調研，確定“公差配合與技術測量”課程服務于職業工作中的“零件的質量檢測與分析”這一典型的工作任務。通過崗位能力分析，確立了培養目標是培養適應社會經濟發展的需要，培養具有綜合分析圖紙的能力，通過查看技術文件明確驗收條件與要求來確定驗收標準的能力，合理選用量具、測量方法進行檢測，并對測量結果分析誤差來源，提出控制質量合理化建議的能力的高級技術技能型專門人才。崗位能力的培養包括崗位技能、職業素養和綜合素質，由此構建課程教學改革的目標與標準。

2.課程教學改革與相關的執業資格證書對接

“公差配合與技術測量”對接的執業資格證書有質量員、車工、銑工、機械裝調維修工等，在課程改革中融入相關考試內容，同時調整授課時間，使學生在學習的過程考取相應的證書，滿足了國家持證上崗的要求，堅定了學生對就業前景的信心。

3.課程教學改革與技能大賽對接

以職業標準和技能大賽為引導，積極優化課程教學改革內容。比如“公差配合與技術測量”課程對接的機械行業精密模具智能制造應用技術大賽，結合目前我校的實訓條件，加強學生的實踐技能，強化技能實訓的重要性，培養學生團結協作的團隊精神，在對學生的指導培訓過程中增進師生感情，實現了以賽促教、以賽促學的目的，提高了學校人才培養與產業需求的融合度。

(四)將企業文化內化于課堂

通過教學過程與生產實際相結合，學生參與專業技能競賽、創業競賽，深入企業現場實習等方式，讓學生深入了解企業文化、企業精神、企業中的真實故事，逐步增強學生的企業認同感和社會責任感，將工匠精神變成可感知、可觸摸的東西，在融入行業企業的過程中踐行工匠精神，把職業素質和工匠精神逐漸內化為學生的自主意識和行動。比如，教師課堂上將武重的魏紅權師傅事跡講述給學生，告訴他們今后不論在何種工作崗位都要腳踏實地、精益求精，發揮不怕吃苦的勞動精神，在平凡的崗位上做最好的自己，把平凡的小事做得不平凡，為國家做出更大的貢獻，讓學生在學習中內化企業文化和工匠精神。

四、“公差配合與技術測量”課程改革建設成效

(一)加快了機械類專業品牌建設

本課程經過十幾年的建設，逐步完善實訓條件、師資力量，特別是教學資源建設，“公差配合與技術測量”為院級第二批在線開放課程，現已完成52個在線視頻的制作，其他配套教學資源，如PPT、題庫、試卷等齊全，本課程的建設成果有力地支撐了機械類專業的建設與發展。2016年機械設計與制造專業獲批立項為省級品牌專業，2020年完成建設并順利結項；2018年模具設計與制造專業完成校級特色專業建設；2019年數控技術專業完成省級學徒制試點專業建設。

(二)測量技能應用于多個專業的多門課程

本課程為機械類專業的專業基礎課，學生在本門課程中可以學到公差與配合原理、測量技能，接觸到精密測量。在機械設計與制造、模具和數控專業的后續專業課和實訓課程中都會多次用到測量技能，特別是數控車、數控銑、多軸加工、專業綜合實訓等，本課程為后續專業課程的順利開展提供了有力保障。

(三)提高學生測量技能，助力學生技能大賽獲獎

本課程多年來為機械、數控、模具等專業學生打下了堅實的測量技術基礎，為學生參加技能大賽獲獎提供有力的支持。在機械行業精密模具智能制造應用技術大賽、湖北省職業院校技能大賽工業產品數字化設計與制造賽項、數控裝調大賽等多項比賽中，需要多次用到精度檢測、三坐標精密測量等，過硬的測量技能助力學生在大賽中取得了很好的成績。

(四)校級在線課程資源共享

“公差配合與技術測量”在線課已經在智慧職教云MOOC平臺免費對外開放，供各個高校教師開展線上線下混合式教學或學生網上自學。該課程資源豐富而全面，非常適合制造類高職院校學生學習。

五、結語

將精密制造理念融入制造類專業“公差配合與技術測量”課程，通過校企合作、創新教學模式、課證賽融通等措施，解決了知識點理解困難、測量技能不扎實等問題，基本達到了預定的教學目標，學生在零件加工質量的控制能力方面取得了很大的提高。本次課程改革雖取得了不錯的成效，但也存在一些問題，比如，高精密測量儀器數量不足、教學案例更新不夠快等，后續課程組將在這幾個方面進行優化，時刻跟蹤行業領域的發展，不斷更新教學內容案例，為培養精密制造領域優秀的人才打好專業技術基礎。