努力提高教学质量，培养高质量产品制造者——谈机械专业《极限配合与技术测量》课教学教法
努力提高教学质量，培养高质量产品制造者
——谈机械专业《极限配合与技术测量》课教学教法
【内容提要】：本文针对中等职业技术学校教学改革的发展方向以及机械类专业学生的培养目标，依据《极限配合与技术测量》课程教学大纲要求，结合笔者多年来从事该门专业基础课的教学实践与体会，从课程实质（如课程性质、特点、任务、学习内容）入手，既谈到了对传统教学方法的改进，又结合具体的实例讲述了对课程新的教学理念的拓展与延伸。文章从认识课程、教学重难点处理、学以致用三个方面具体阐述了《极限配合与技术测量》课的教学教法，并进一步提出了教学改革的思路，从而为课程教学的顺利进行提供了参照。
关键词：教学教法 教学难点 能力本位 一体化教学
引 言
技工院校是系统培养技能人才的重要基地。多年来，技工院校始终紧紧围绕国家经济发展和劳动者就业，以满足经济发展和企业对技术工人的需求为办学宗旨，为国家培养了大批生产一线技能劳动者和高技能人才。
2009年12月，胡锦涛总书记在视察珠海市高级技工学校时指出：“没有一流的技工，就没有一流的产品”、“技能型人才在推进自主创新方面具有不可替代的重要作用。”这就迫切需要加快培养一大批具有精湛技能和高超技术的技能人才。
高技能人才的培养和教学质量的提高最终要以先进的教学教法为载体进行体现和传播。下面就结合自己多年来从事机械类专业基础课《极限配合与技术测量》（以下简称〈公差配合〉）的教学实践与体会，依据课程教学大纲要求，将自己在教学活动中形成的教学教法进行梳理提炼，与大家分享。
1 强调第一次课的重要性
作为中、高等职业技术学校机械类专业的一门专业基础课，一直以来《公差配合》都是最为基础、最为重要的一门课程。本课程一般在第一学期或第二学期就开设，由于我们的教育对象大部分是刚刚走出校门的初高中毕业生，他们接触生产实际不多，缺乏必要的生产实践方面的感性认识，因而很难适应从传统的数理化文化课教育模式过渡到带有专业课性质的职业教育中来。
因此，要充分认识到第一次课的重要性。在绪论课里就注意向学生讲清课程的性质、特点、学习内容、方法，即：通过向学生传递这些“积极”的信息，使学生建立一种对课程的感性认知，从而激发学习兴趣，提高教学效果。
1.1 充分明确课程性质、任务
《公差配合》课是中等职业技术学校机械类专业的一门重要的专业基础课。本课程与相邻专业课程关系密切，很多专业课程的学习要建立在《公差配合》课基础之上。从教学实践反馈来看，《公差配合》课学习与否将直接影响到后续很多专业课的学习。因而要求学习者要全面系统地掌握极限配合与技术测量的基本知识，为后续其他专业课程的学习和生产实习及实际工作打下必要的基础。
1.2 全面掌握学习内容
经过多年的课程教学和深入研究，笔者总结出这样一句话：学习《公差配合》就是学习互换性，使机械零件更好地具有互换性。而完成互换性，就必须保证零件在尺寸公差、形位公差、表面粗糙度三个方面的要求，这也是本课程必须要学习的三个重点章节。只有满足这三方面的要求，零件才称之为合格品，才具有互换性。
1.2.1 学习目的
互换性是一个非常重要的概念和技术经济原则，它是贯穿整本教材的主线与精髓。它广泛应用于产品设计、零件加工、机器使用维修等各个方面，是我们指导生产、服务生产必须遵循的规则，我们在教学生产中必须深入理解和合理应用互换性原则，这对于提高产品质量、生产效率，降低生产成本都有着重要的意义。这也是学习《公差配合》的目的所在。
1.2.2 学习内容
通过教学，我们不难发现，事实上，该课程整本书的理论教学都紧紧围绕互换性，实习生产也是为了更好地完成互换性，而完成互换性主要体现在对零件尺寸、形位、表面粗糙度三方面的要求。换句话说，只有将零件的各个几何量误差控制在相应的公差范围内，才能保证互换性的实现。由此引出本课程的学习内容：“它全面讲述了机械加工中有关尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等方面的基础知识。”
这里不妨结合钳工实习教学中燕形锉配的图样来加以说明：
从图纸标注我们可以发现：图样上对零件的加工要求主要体现在三个方面，即：尺寸、形位、表面粗糙度要求。因此，只有将零件的这三方面按图纸加工至要求，才能保证零件合格，也只有合格品才能满足互换性要求。
1.2.3 拓展延伸
由此，我们可以将这一理论进行拓展延伸，应用于其他复杂零件，即：不管是简单零件还是再复杂零件，对于图纸加工技术要求，主要就是尺寸、形位、表面粗糙度这三个方面，只有保证这三方面合格，零件才具有互换性。
1.3 深入理解课程特点
1.3.1 学习《公差配合》，就是贯彻标准、执行标准的过程
国家标准（代号“GB”）简称“国标”。是从事机械设计和制造的重要技术文件，也是交流技术思想必须遵循的一种行为准则。授课中需向学生强调本课程所讲述的极限配合标准、形位公差标准、粗糙度标准等都属于技术基础标准，由国家颁发，具有极强的通用性、强制性，是保证互换性的重要基础。教材中所有的术语、定义均来自于“国标”。因此，任何企业、个人从事产品设计研发、加工制造，包括我们从事的教学工作都必须严格遵守国家标准中的有关规定。
例如：教材中“§1-2极限与配合标准的基本规定”就是以下列标准中的基本内容为依据来进行编写的。即：GB/T1800.3-1998中将标准公差系列以表格形式列出，称为标准公差数值表；GB/T1801-1999规定了基本尺寸至500mm的孔轴的优先、常用和一般用途公差带；GB/T1800.2-1998中指出了“极限配合制规定的尺寸基准温度是20℃.由此可见，以上术语及其相关规定均以标准化。
1.3.2 名词术语概念众多，国标规定较为抽象
本课程专业性强，名词术语和国标规定比较多，许多概念甚至比较抽象。同时，教学内容和生产实际又紧密相连。由于学生初学教材时缺乏机械制造方面的专业知识，因而对相关概念不好理解和掌握，从而无法提高学习兴趣，给教师教学增加了难度，学生学习效果也比较差。
1.3.2.1 教学策划与实施
教学过程中要在使学生正确理解相关概念的基础上，教师尽量结合具体工作实例，采用比较通俗的语言进行分析、讲解，以利于加深学生对这些概念的理解和掌握。同时还要注意将理论知识与生产实践相结合，使学生能把学到的知识应用于实际生产，从而提高实际应用能力。
例如在讲解尺寸误差、公差的概念时，教材中首先依据国家标准给出了严格的定义：“零件在加工过程中，由于机床精度、量具精度、操作工人技术水平以及生产环境等诸多因素的影响，不可能使零件的尺寸和形状都做到绝对正确，总是存在误差。零件加工后所测得的尺寸和设计尺寸不一致，这个差值就是尺寸误差。”授课中，在准确把握概念的同时，可出示一张简单的零件图及零件实物（如阶梯轴）。在简要介绍零件的功能和尺寸公差要求后，教师用最通俗的语言进行讲解：“同一个工人在同一台设备上也无法生产出完全一样的两个零件。例如，轴的设计直径为φ30mm，加工后测得的直径为φ30.01mm，则+0.01mm即为该轴直径的尺寸误差。”
这样学生不仅可以充分认识到学习本课程和实际生产的关系，而且还激发了学生的学习兴趣。
1.3.2.2 教学任务拓展
通过对上述尺寸误差概念的讲解，我们不妨还可以做出相关教学拓展。一是由于诸多因素，在机械制造中尺寸误差是不可避免的，二是必须将尺寸误差控制在一定范围内，才能保证零件满足使用功能要求，才能保证互换性的实现。由此引出了尺寸公差的概念（允许尺寸的变动量）。而以上概念正是本课程最重要、最基本的内容。
2 教学重难点的处理
《公差配合》这门课主要重难点章节之一是第三章形状与位置公差。之所以是重难点，一方面是由于形位公差是保证产品加工质量、装配互换性的重要技术指标之一；另一方面是因为其研究的对象涉及面广（例如：形位公差项目多达14种），术语定义抽象，决定公差带的形状复杂多样，图样上标注的内容又多。因此对于学生来说，难以理解记忆，对于形位公差在图纸上的标注，应用起来就更加困难。因此，在教学中就要采取灵活多变的方法，使学生在不长的教学时间（单元）内更进一步地理解课本知识，从而为工艺理论课和实习教学打下良好的基础。
2.1 教学重难点的确立
形状和位置公差是《公差与配合》课的重要内容之一。例如，在教学中，许多学生对于正确理解和解释图样中所标注的形位公差代号的含义感到困难。学习中抓不住要领，对于解释含义，不知从何入手，这也是教学中的重点与难点内容之一。说白了就是看不懂图纸中标注的形位公差要求，进而无法按照图纸要求，采用正确的加工方法加工出合格的零件。
2.2 教学目标的提出
2.2.1 知识目标：
①零件上各个几何要素的判断；
②形位公差带的四要素的理解；
③14种形位公差项目的含义，例如：直线度，平行度
2.2.2 能力目标：
①如何看懂图纸上的形位公差要求，即由图样解释形位公差带代
号的含义；
②如何根据设计要求在图样上进行形位公差的标注。
2.3 教学重难点处理方法
如何正确理解并解释图样上对于形位公差代号标注的含义呢？为了解决这一教学中的关键性问题，我从分析形位公差带的四要素来入手，通过具体的示例，用填空的形式来说明怎样正确解释和理解图样中所标注的形位公差代号的含义。下面分提出问题、分析问题、解决问题、拓展问题四个环节来阐述。
2.3.1 提出问题
如下图所示，解释图中形位公差代号标注的含义。
2.3.2 分析问题
要想正确解释图样中标注的形位公差代号的含义，应重点向学生讲清以下几个方面的问题：①被测要素是什么？如果是位置公差要求，还要有基准要素是什么?②不同的形位公差项目，其公差带形状是什么？即应如何限制被测要素。③形位公差值大小是多少？
若是形状公差代号，按下面的格式填空来解释含义：
必须位于 的 之间。在第一条横线上，应填写被测要素；在第二条横线上，应填写形状公差带的大小；在第三条横线上，来填写形状公差带的形状。
若是定向、定位位置公差代号，则按下面的格式填空来解释含义：
必须位于 且与 的 之间。在第一条横线上，应填写被测要素；在第二条横线上，应填写位置公差带的大小；在第三条横线上，填写位置公差带与基准要素之间的相互位置关系；在第四条横线上，来填写位置公差带的形状。
2.3.3 解决问题
下面用上述方法说明如何解释形位公差代号的含义。
例： ：这是形状公差代号（平面度），应按格式填写如下：
零件的左端面 必须位于 距离为公差值0.01mm 的 两平行平面 之间。
：这是位置公差代号（同轴度），应按格式填写如下：
φ210圆柱面的轴线 必须位于 直径为公差值0.03mm 且与 基准B（φ70孔的轴线）同轴 的 圆柱面 之内。
2.3.4 拓展问题
对于学生在生产实践上经常容易遇到的一些问题，如对于图纸上标注的形位公差要求，在零件实际加工时，应如何按照图纸要求，采用正确的加工方法加工出合格的零件。此时在教学中不妨可以尝试将理论与实践相结合，做到理论教学与生产实际接轨，进行拓展教学。
例如：对于上图中标注的形位公差值为φ0.03mm的同轴度位置公差要求，在零件加工时应如何保证？这时，教师可以讲道：“加工零件时，要想保证此同轴度公差要求，就必须在零件的一次装夹过程中将φ70内孔与φ210外圆柱面在同一工序中同时加工出来，即车内孔与车外圆采取“一刀下。”这样，通过采取拓展教学，既增加了学生的生产实践经验，又加深了学生对同轴度公差概念的理解。
教学实践证明，这种通过在教学中对重难点内容进行灵活处理的教学方法，在教学中是行之有效的。不仅可以使学生在学习中对重难点知识的掌握做到有规律可循，而且又便于学生总结归纳、理解记忆。
3 能力本位，学以致用，推进一体化教学改革
一体化教学就是以综合职业能力培养为核心，理论教学与技能操作融会贯通的新型教学改革模式。它将工艺知识与实践操作有机融为一体，构建“做中学、学中做”的学习过程，注重理论与实践相结合，培养实际应用能力。
作为职业教育，这就要求课程教学必须按照突出全面性、实践性和可操作性的教学原则，在教学中围绕以实用上下功夫，突出学生专业基础理论知识的应用和实践能力的培养，以“应用”为目的，在教学中加强针对性和实用性，强调理论教学与实践应用并重，做到学以致用。
例如，在讲解第一章光滑圆柱形结合的极限与配合时，教学中可以把学生在车工生产实习中的图纸搬进理论课堂。通过一张练习图来让学生识读，直接把理论教学与实习课联系起来，将抽象的理论知识形象化、生动化。
在该章节的教学中，我认为应注重培养学生三方面的能力，即：识图能力、计算能力、查表能力。
3.1识图能力
作为从事机械加工的操作者来讲，在加工零件之前都必须要能看懂图纸，看懂图纸中对于零件上各个加工部位的尺寸要求、形位要求、表面粗糙度要求。只有通过仔细读懂图纸，才能正确领会设计者的意图，才能加工出符合图纸要求的零件。例如，对于图纸中的尺寸加工要求，教学中可以通过提问的方式来调动学生的学习积极性，激发其学习兴趣。
教师提问道：“图中对于尺寸的标注形式有几种?”
有学生回答：“有两种。一种是采用直接标注尺寸的形式，例如：φ30；一种是采用公差带代号的标注形式，例如：φ50h7。”
我又问：“图中哪些尺寸的加工精度比较高？”
学生答：“图中加工精度比较高的尺寸有：φ30、φ50h7。”
最后我问道：“为什么？”这时，作为教学中的重点、难点问题，教师可以把一些规律性的、常识性的内容总结给学生：“有些尺寸，例如：φ30，图中已经标出了尺寸的上下偏差值，故允许其尺寸的变动量很小（公差值仅为0.1），其加工精度往往就比较高，加工中也就越困难，因此对于这样的外圆表面，往往是零件上比较重要的部位，加工操作时应当引起操作者的足够重视，防止出现废品。”
3.2 计算能力
在第一章的教学中，由于概念术语、公式计算众多，例如，极限尺寸的计算，尺寸公差值的计算等。因此，为了按照图纸尺寸要求加工出合格零件，在教学中往往还需要培养学生具有一定的尺寸计算能力。如在讲解极限尺寸时：
教师问：“对于尺寸φ30，其极限尺寸为多少？”
学生答：“根据极限尺寸的计算公式:dmax=d+es,dmin=d+ei. 对于尺寸φ30，其最大极限尺寸为φ30.05，最小极限尺寸为φ29.95。”
这时，教师进一步问：“要想保证该尺寸的合格性，必须把其实际尺寸控制在一个什么样的范围内？”
于是，学生马上联想到了极限尺寸中判断工件尺寸合格性的判据。“φ30的实际尺寸必须控制在最小极限尺寸φ29.95至最大极限尺寸φ30.05之间。因此，合格尺寸的变动量是：dmax-dmin=0.1mm。”
由此教师引出了尺寸公差的概念及计算，同时揭示了极限尺寸的实质是“允许尺寸变化的两个极端，”其作用是“控制零件实际尺寸的大小。”
3.3 查表能力
在图纸中有些尺寸往往不是直接给出尺寸的具体加工范围，而是以公差带代号的形式标注在零件图上。
例如：在讲解公差带代号的组成及其标注形式时，对于图中标出的公差带代号φ50h7，我向学生提出了这样一个问题：“若加工尺寸φ50h7，合格尺寸的范围是多少？”
这时，学生往往不知所措，出于好奇，会顺着这个思路寻找答案。此时可以让学生练习查表。于是，学生通过查轴的极限偏差表迅速确定了尺寸φ50h7的上偏差为0，下偏差为-0.025.此时，学生学习的热情非常高涨，很快最大极限尺寸和最小极限尺寸算了出来。这样，学生不仅明确了公差带代号在图样上的标注方法及重要意义，而且还掌握了如何通过查表来确定尺寸的方法。
因此，这种把实习教学搬进理论课堂的方法，促进了职业教育以知识教育向能力培养的转变，既可起到为生产实习课服务的作用，又能使学生感到理论来源于实践，又用于指导实践，从而激发了他们求知的热情和自觉性，提高了学生运用理论知识解决生产实际问题的能力。
4 结束语
总之，选择合适的教学方法，才能激发学生的学习兴趣，才能将所学理论知识应用于实践；利用可行的教学手段，才能把知识化难为易，教学上才能更上一层楼，才能取得更好的教学效果。
【参考文献】：
[1] 劳动和社会保障部教材办公室组织编写：《公差配合与技术测量基础》第二版 劳动社会保障出版社 2000年
[2] 廖念钊主编：《互换性与测量技术基础》中国计量出版社 1995年
[3] 劳动人事部培训就业局编：《公差与配合》中国劳动出版社 1987年
[4] 过馨葆主编：《公差配合及测量检验》浙江科学技术出版社 1981年
[5] 教师新概念 中国轻工业出版社
努力提高教学质量，培养高质量产品制造者——谈机械专业《极限配合与技术测量》课教学教法.doc
