摘 要 分析幾何精度設(shè)計與檢測課程當(dāng)前實驗教學(xué)存在的問題和采用綜合型實驗教學(xué)的主要優(yōu)勢，給出綜合型實驗設(shè)計案例及實施過程，以期增強實驗教學(xué)成效，達到教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 幾何精度設(shè)計與檢測；實驗教學(xué)；綜合型實驗

中圖分類號：G642.3 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）10-0130-03

Comprehensive Experiment Design of Geometrical Accuracy Design and Measurement//YANG Shanguo

Abstract This paper analyzes the existing problems about experi-mental teaching of the course of Geometrical Accuracy Design and

Measurement and the main advantages of the comprehensive experi-

mental teaching. The comprehensive experimental design case and

its operations are given to improve the experimental teaching effec-tiveness and achieve the teaching objectives.

Key words geometrical accuracy design and measurement； experi-mental teaching； comprehensive experiment

1 引言

幾何精度設(shè)計與檢測課程與生產(chǎn)實際具有緊密聯(lián)系，是一門非常重要的、高等院校培養(yǎng)機械類人才的專業(yè)主干基礎(chǔ)課[1]。本課程教學(xué)的基本任務(wù)是幫助學(xué)生建立標(biāo)準(zhǔn)化觀念，把握對機械產(chǎn)品零部件正確合理地實施精度設(shè)計、幾何量檢測的有關(guān)知識及方法，具備利用所學(xué)的精度設(shè)計知識來解決機械設(shè)計與加工制造領(lǐng)域中問題的技能[2]。實驗教學(xué)作為其理論教學(xué)的實踐環(huán)節(jié)，在實現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生機械綜合設(shè)計能力、研究創(chuàng)新能力以及工程意識等方面，發(fā)揮著不可或缺的作用。

多年來，中國礦業(yè)大學(xué)幾何精度設(shè)計與檢測課程所設(shè)置配套實驗項目分別是用臥式測長儀測量內(nèi)徑、用光切顯微鏡測量表面粗糙度、測量導(dǎo)軌直線度誤差、普通圓柱齒輪參數(shù)（徑向跳動/齒厚偏差/公法線長度/齒距偏差）測量，均為驗證型實驗[3]，僅僅是針對本課程某一章節(jié)或某一知識點來開設(shè)，不同知識間的關(guān)聯(lián)性、交互性差，知識面窄，實驗手段及所用量儀器具比較單一，缺少綜合型實驗，不能構(gòu)成完整的實驗體系。

綜合型實驗旨在綜合訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能及方法，在提升學(xué)生對所學(xué)知識進行綜合運用以及對復(fù)雜問題進行分析解決等方面的能力都有重要作用。加大綜合型實驗比例是實驗教學(xué)改革的必然趨勢，也是幾何精度設(shè)計與檢測課程實驗教學(xué)設(shè)計的重點[4-6]。

2 綜合型實驗的主要優(yōu)勢

旨在綜合訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能及方法的綜合型實驗是以課程核心內(nèi)容為基礎(chǔ)，緊密結(jié)合工程應(yīng)用背景，將若干個分散實驗有機結(jié)合起來。相對于傳統(tǒng)的單一驗證型實驗，綜合型實驗的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面。

1）綜合型實驗有利于強化學(xué)生在實驗過程中的主體作用[7]，明確教學(xué)的中心是“學(xué)”，充分發(fā)揮他們開展實驗的主觀能動性，激發(fā)其學(xué)習(xí)動機，并逐步培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和理性思維，從而能積極、主動地實施實驗學(xué)習(xí)與科學(xué)探索活動，提高實驗教學(xué)成效，促進學(xué)生豐富的個性發(fā)展和全面的能力提高。

2）綜合型實驗有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新及綜合設(shè)計能力?，F(xiàn)代社會把創(chuàng)新能力作為評價一個人才的基本要求。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新及綜合設(shè)計能力是幾何精度設(shè)計與檢測課程教學(xué)改革的根本目標(biāo)，更是教學(xué)改革核心，其貫穿于幾何精度設(shè)計與檢測課程教學(xué)各個環(huán)節(jié)，尤其要在實踐教學(xué)方面注重學(xué)生創(chuàng)新與綜合設(shè)計實際能力的培養(yǎng)。綜合型實驗是一種尤為突出強調(diào)“以學(xué)生自主設(shè)計、自我訓(xùn)練為主”的實驗教學(xué)模式[5]。

3）綜合型實驗有利于提高學(xué)生分析和解決問題能力?！霸诟叨确只A(chǔ)之上的高度綜合”是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個非常明顯的特點，而在培養(yǎng)綜合性人才上傳統(tǒng)教育的先天不足，導(dǎo)致學(xué)生缺乏寬廣的視野和開闊的知識面[5]。學(xué)生認(rèn)識能力局限性的突破可以通過實施綜合型實驗的多種實驗手段來實現(xiàn)，促使學(xué)生大膽設(shè)想，充分利用個人豐富的想象力，并付諸探索和實踐，在實踐中自覺提高分析問題與解決問題的能力。

4）綜合型實驗有利于培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作精神[7-8]。綜合型實驗一般規(guī)模較大，涉及知識點較多，各知識點相互關(guān)聯(lián)，具有一定的復(fù)雜性，單個學(xué)生在課程時間內(nèi)很難獨立完成，需要學(xué)生之間分工明確、相互協(xié)作。

3 幾何精度設(shè)計與檢測課程綜合型實驗設(shè)計案例：零件位置誤差測量

實驗?zāi)康?/p>

1）了解位置誤差的檢測原則和基準(zhǔn)要素的體現(xiàn)方法。

2）掌握平行度、垂直度、同軸度、對稱度誤差的測量方法。

3）加深理解位置誤差及其公差帶含義。

4）學(xué)會正確使用平臺測量器具。

5）培養(yǎng)提高學(xué)生實驗設(shè)計與分析能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新思維、動手能力與實踐精神、合作精神與團隊意識。

實驗內(nèi)容

1）根據(jù)所提供的測量零件圖樣（如圖1所示），在認(rèn)真分析其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上擬定測量計劃。位置誤差分為三種，即定向、定位與跳動誤差[9]。各種位置誤差均指零件的實際被測要素對其理想要素的變動量。而理想要素是相對于所給定的理想基準(zhǔn)要素而言的。在實際測量中，作為各種理想基準(zhǔn)要素（簡稱基準(zhǔn)）的點、線、面等，可以用直接法、目標(biāo)法、分析法、模擬法來體現(xiàn)。由于位置誤差測量與多種因素有關(guān)，如測量項目、精度高低、零件尺寸與形狀、生產(chǎn)批量、所用量儀設(shè)備等，因此在遵循設(shè)計所規(guī)定的檢測原則前提下，可以選擇不同的檢測方法[10-12]。endprint

本綜合型實驗測量內(nèi)容一是測量平行度誤差，即檢查圖1中距離為36 mm的兩側(cè)面對孔 mm軸線的平行度誤差。當(dāng)兩側(cè)平面位于距離是公差值0.1 mm且平行于基準(zhǔn)軸線的兩平行平面之間時，該平行度合格，否則不合格。

本綜合型實驗測量內(nèi)容二是測量垂直度誤差，即檢查圖1中零件右端面對孔 mm軸線的垂直度誤差。當(dāng)右端面位于距離是公差值0.02 mm且垂直于基準(zhǔn)軸線的兩平行平面之間時，該垂直度合格，否則不合格。

本綜合型實驗測量內(nèi)容三是測量同軸度誤差，即檢查圖1中零件兩臺肩外圓 mm軸線對孔 mm軸線的同軸度誤差。當(dāng)兩臺肩外圓 mm軸線位于直徑是公差值0.05 mm且與基準(zhǔn)軸線同軸的圓柱面內(nèi)時，該同軸度合格，否則不合格。

本綜合型實驗測量內(nèi)容四是測量對稱度誤差，即檢查圖1中零件厚度為 mm的中心平面對孔 mm

軸線的對稱度誤差。當(dāng)中心平面位于距離是公差值0.08 mm的兩平行平面之間，且該兩平面是在過基準(zhǔn)軸線的輔助平面兩側(cè)對稱配置時，該對稱度合格，否則不合格。

2）依據(jù)所擬定的測量計劃制訂出書面方案，主要包括檢測每個尺寸所需要的測量器具、夾具、定位基準(zhǔn)、測量步驟等。

3）撰寫綜合實驗報告，具體包含零件圖、測量方案、測量步驟、測量數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)評定、測量結(jié)果判定、體會等內(nèi)容。該綜合型實驗報告樣表如表1所示。

實驗成績評定 綜合型實驗要強化考核實驗實施過程，不能以學(xué)生所提交的最終實驗報告作為評定其實驗成績的唯一依據(jù)，可以采取報告、現(xiàn)場測評與答辯相結(jié)合的多元化方式進行評價，注重考核學(xué)生的實驗態(tài)度與實驗技能，特別是綜合運用相關(guān)知識實施實驗的能力。指導(dǎo)教師要翔實記載學(xué)生實驗預(yù)習(xí)、實驗方案擬定、實驗過程實施和實驗報告撰寫質(zhì)量等情況，綜合考慮來確定學(xué)生實驗總成績。要充分肯定學(xué)生在綜合實驗過程中的主體作用，發(fā)揮他們開展實驗主觀能動性，從而能積極、主動地實施實驗學(xué)習(xí)與科學(xué)探索活動，提高實驗教學(xué)成效，促進學(xué)生豐富的個性發(fā)展和能力的全面提升。

4 結(jié)束語

幾何精度設(shè)計與檢測課程實驗是高等院校培養(yǎng)機械類人才的一個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)建設(shè)與改革是一項系統(tǒng)工程，實驗教學(xué)質(zhì)量提升的關(guān)鍵是不斷加強自身建設(shè)。旨在綜合訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能及方法的綜合型實驗，在提升學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運用以及對復(fù)雜問題的分析解決等方面的能力具有十分重要的作用，其無疑是當(dāng)前實驗教學(xué)的發(fā)展趨勢，也是幾何精度設(shè)計與檢測實驗教學(xué)改革的重點。

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