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　　“机械工基础”课程是非机械类专业大学生了解机械工程知识的重要课程之一，随着全世界对机械工业的重新认识，该课程得到了全国范围内各大院校的重视。但是，由于该课程涉及面非常广，如有机械识图、机械制图、工程材料、材料热处理、冷加工和热加工等内容，且受课程学时限制，课程内容设计比较难于让学生接受。经过相关的调研，该课程的内容设计存在的如下的不足：（1）课程内容模块化划分不够明显。该课程内容涉及的知识点内容繁多，目前的课程实施情况是没有对各个知识点内容进行有效的分解，结果给学生造成了课程内容繁杂和难以接受的现象，也就难以在42学时内完成相关的教学任务。例如课程包括的机械识图和机械制图，工程材料和热处理等，都没有进行有效的划分，这些问题都一定程度上影响到了学生对课程的兴趣和学习积极性。（2）课程每块内容内部没有进行有效地梳理。例如工程材料部分内容知识，金属材料宏观、微观结构和铁碳相图等知识点更是相互交错，没有明显的主线；例如热处理部分内容知识，等温冷却转变曲线和过冷冷却转变曲线等，更是无法清晰的描述。因此，对本课程内容进行有效地梳理是非常有必要的。（3）课程的核心知识点不够明确。没有对核心知识点的明确，就会给学生形成一个错误的引导，从而又会导致学生更加的本课程。因此，课程的核心知识点明确也是非常重要的。本文针对目前本课程内容设计存在的不足，提出一种基于每个内容模块核心知识点的“机械工程基础”课程内容设计方案，通过近三年的实际教学应用，得到了大学分学生的认可。

　　具体教学内容设计方案，采用理论讲授、实践演练和相关知识点视频相结合的形式，以“卓越工程师培养计划”的目标为准绳，探索一套能提高学生机械工程实践能力的课程内容设计方案。具体实施方案包括：课程内容模块划分、模块内容内部知识点梳理、核心知识点明确和强化三部分。

　　1.课程内容的模块化划分。针对本课程内容囊括机械识图、机械制图、工程材料、材料热处理、冷加工和热加工等诸多内容，可以将课程内容模块化划分为机械制图模块、工程材料及热处理模块和冷热加工模块。（1）绪论。该部分说明学习本课程的必要性和重要性。（2）机械识图与制图。该部分说明机械工程图纸的具体过程。（3）工程材料及热处理。该部分说明机械工程材料的性能优化方法及过程。（4）冷加工和热加工。该部分说明获得具体机械产品的方法及过程。

　　2.课程模块内容内部的知识点梳理。针对课程内容的模块化设计，具体44学时的课程模块内部内容的知识点梳理如图1所示。第一部分“绪论”，主要讲述机械工程学科知识的涉及范围以及相关的实际应用意义，共2学时；第二部分“机械识图和机械制图”，主要讲述机械结构零部件图纸的绘制基础知识，平面图纸的识图看图方法，12学时，cad计算机制图基础知识，3学时，该部分共15学时；第三部分“工程材料及热处理”，主要讲述金属材料的晶体结构和结晶过程等微观结构3学时，金属材料宏观力学性能及结构3学时，铁碳相图6学时和奥氏体转变图6学时，共18学时；第四部分“冷加工和热加工”，主要讲述相关的压力成型加工方法及设备3学时，铸造方法及相关设备3学时、焊接方法及设备3学时，共9学时。

　　3.课程核心知识点的明确和强化。有了课程内容的具体梳理，课程内容核心知识点还必须有所突出，以保证学生对本课程的重点了解。（1）核心知识点一：机械识图。该知识点主要培养学生的看图和图纸设计表达能力，即便是对经济管理类等非机械类学生来说，也是非常实用的。它既可以拓宽学生的工程识图及制图方面的知识面，又可以为学生提供机械工程专业的专业背景知识，从而提高不同专业学生的综合素质。（2）核心知识点二：三条曲线。该知识点由应力应变曲线、铁碳相图和热处理c曲线组成。这三条曲线覆盖了整个工程材料及热处理课程内容，既可以拓宽学生的工程材料方面的知识面，又可以为学生提供工程材料专业的专业背景知识，从而提高不同专业学生的综合素质。

　　我国木工机械经常应用的设计方法有以下几种：①购机拆卸测绘法；②测绘移植法；③科学类比法；④反求工程设计法；⑤创新设计法。

　　当前我国木工机械行业普遍采用的设计方法是购机拆卸测绘法，这种方法非常简单，买来需要测绘的机器，拆卸后测绘出图纸。在中国保护知识产权日益受到重视和普及的今天，这样公开剽窃别人产品的做法不应该继续下去。

　　2．1购机拆卸测绘法的缺点 购机拆卸测绘法的缺点有以下几点：①侵犯他人的知识产权；②测绘以后没有知识产权；③没有掌握机器的设计精髓，不了解内部的技术要点；④错过市场的暴利时期；⑤由于现代数控和电控技术相当复杂，对于高档次机器来说很难依靠这种方式完成测绘；⑥造就不出高层次的设计队伍；⑦不能提升企业的档次；⑧由于设计方法不当可能无法降低生产成本；⑨进入数控时代需要摒弃的设计方法；⑩永远不能创造出品牌；⑩如果测绘国内同行的设备可能遭到唾弃；⑥可能受到法律的制裁；⑩在国际市场上可能导致企业破产。

　　2．2购机拆卸测绘法的优点 购机拆卸测绘法也有很多优点，正是这些优点导致这种方法具有旺盛的生命力。归结起来有以下几条：①简单可行，我国95％的企业采用这种设计方法；②最省钱的设计方法，几乎没有设计成本，国内高水平的企业可购买国外的原装设备测绘，低水平的企业可购买国内优质产品测绘或者直接在图纸黑市购买其他企业的成熟图纸；③通常不需要高水平的设计人员；④不需要进行产品中试和推销试销期，产品可直接进入市场。

　　2．3我国木工机械产品设计存在的问题 我国木工机械存在的问题主要有以下几方面：①企业之间产品结构雷同，没有创新产品，技术开发走进误区，行业设计人员整体收人偏低；②产品知识产权模糊，企业产品没有知识产权，设备图纸黑市买卖猖獗；③技术人员没有上进心，不重视产学研结合；④没有真正达到国际水平的产品，没有符合国际标准的生产体系，没有国际销售网络；⑤从业人员没有在产品设计上赶超国际先进水平的决心和信心。

　　3．1样机选择与数控电控测绘步骤 购机测绘一定要选购合适的名牌测绘样机，在购机时不能让原生产厂家知道你的购买目的，因为测绘设计是非法的。

　　数控木工机床的测绘首先从软硬件开始，如果软硬件不能测绘成功就不要继续进行测绘。通用数控机床软件销量大且已经通用化，开发比较简单，一般由专业公司来完成，最好能外购。如果数控木工机械生产厂家更倾向专业化的数控木工机床，则必须自己开发软硬件。数控加工中心等大型通用数控设备的软件最难开发，因为这种软件具有不同的功能，所以必须由专业公司完成。因此，采用购机拆卸测绘法应尽量开发单功能的专用数控设备，选用的数控加工设备硬件基本是通用化的且必须在测绘之前完成，即数控工作全部完成后再购买样机。购买样机后，拆除包装和外钣金，包装和钣金都要进行再设计。如果不具备这些再设计能力的厂家不要选择购机拆卸测绘法进行设计。一般先测绘数控系统，但购机测绘法不适合测绘数控设备。测绘电控系统时首先对其进行拆卸，测绘和识别所有的电器元件型号，根据这些元件绘制电器原理图；同时测绘电控面板，并对面板形式进行再设计，一定不要完全照抄原机的电控面板。

　　完成上述工作后，测绘和绘制布线图；编写电控系统元件动作顺序表，然后测绘电控柜。一般都要重新设计电控柜，应使测绘机器的电控柜与原机不同。购买电器元件后，将自己测绘的电控系统进行原理联机测试，合格后制造电控柜，将所有电器元件安装在电控柜内进行元件联机测试。在原来样机机械系统的支撑下，可以确切地测试电控系统的功能，其全部合格后再进行下一步测绘。

　　3．2液压气动系统测绘步骤 在电器系统测绘成功后，开始测绘液压和气动系统，测绘时要根据元件的布置，首先绘出液压或气动原理图；然后登记和测绘出元件的型号规格，如果由于样机没有标号、型号和参数而无法得到确切的数据时，就要根据原理图猜出型号和规格参数，有了这些参数，就可以开始测绘和设计液压或气动元件安装板。没有液压原理图测绘其集成块是非常困难的，因为不可能用线切割机将集成块锯开，集成块的内部结构需要根据原理图、结构功能分析来确定。这些工作完成后，开始测绘油箱或选购泵站。油箱和泵站的形状不要与原样机相同，应该在造型上进行再设计。

　　泵站和油箱设计完成后，开始测绘和设计油路或气路布线图，设计液压或气动元件动作顺序表；采购标准件，连接元件进行原理测试。原理测试没有问题后，制造元件安装板、泵站等加工件和固定连接件。安装调试液压或气动系统，将已经制造好的电控系统与液压和气动系统进行联机调试，联机测试完全合格后，撰写液压或气动系统设计说明书和使用说明书。

　　3．3机械系统测绘步骤 在完成数控、电控、液压和气动系统测绘工作后进行机械系统测绘。首先确定机器的设计、装配、工艺和定位基准，明确机器各个部件的划分与总图中视图的个数，找出各个部件之间的连接关系，确定数控、电控、液压、气动与机械系统的连接环，绘制机体与地基、钣金、包装的连接关系草图。

　　确定机器的设计、装配、工艺及定位基准是设计成败的最关键因素，许多测绘机器不好使是因为测绘者没有领会这台机器的设计思想。机器的设计基准一般是主轴中心线、机器对称平面、台面的中心线和底座基线。在确定设计基准后建立机器的空间坐标系，每根坐标轴代表一根轴系部件或者一个部件的中心线。装配基准往往是机器实际装拆过程的结合面、定位销孔的中心距、主轴中心高、定位销孔直径、钣金连接孔直径和尺寸等关键部件的结构尺寸和连接尺寸。工艺基准是指机器为了保证所加工零件的最大和最小尺寸所需要保证的尺寸，包括加工零件的长、宽、高，转动的角度和方向等参数与设计基准的相关尺寸，与这些尺寸相关的可调整尺寸。定位基准是机器所有零件都具有的几个非常重要的尺寸之一，其是不直接测量的尺寸，也是测绘时最容易忽略的尺寸。在机械设计中，往往要求设计、装配、工艺、定位基准重合，最优秀的设计人员所设计的这四个尺寸应该是统一的，明确这些尺寸将为机器的测绘带来很大方便。

　　3．4明确机器各部件的划分与视图的个数 根据机器的复杂程度首先确定其总图应该由几个视图才能表达清楚，然后根据装配关系确定机器应该由几个部件组成。应根据企业自身的设备加工能力、习惯的装配方法合理地确定部件的数量，并为每个部件确定名称，列出各个部件的零件明细表、标准件表草稿和外购件明细表草稿，然后撰写机器设计任务书。

　　3．5测绘总图的绘制 根据设计、装配、工艺、定位基准设计出各个部件的总体尺寸，按部件在空问坐标系的位置标注装配尺寸、定位尺寸、主要结构的名义尺寸和安装尺寸。根据各主要零件的外形尺寸顺序和各部分尺寸绘制总图的各个部分，然后根据空间坐标分别绘制不同平面的部件。完成外形绘制后，对于有配合、又不能完全准确表达的内部结构要绘出各种不同的剖视图。一般不能将所有配合拆开测绘，往往根据零部件的连接性质猜测主要配合的公差，标注配合性质，确定连接面的精度。最后撰写技术要求、参数性能表及使用说明书。

　　3．6根据测绘总图设计部件图 我们通过部件草图可绘制出装配图，然后再通过装配图绘制部件图，但许多企业测绘时根本不绘制总图，这是极其错误的。在部件图中要标注部件的装配尺寸、连接尺寸、定位尺寸、连接件相关尺寸，复审和标全各处配合尺寸，明确相关工艺尺寸与部件的关系。对于不能全部拆开的零部件，由于其内部结构不清晰不能进行测绘时，可以进行有限的破坏性拆卸绘制。部件图绘制完成后，要核实所有标准件、外购件的技术参数，确实不详的部分可以进行必要的局部拆卸，以便完善这三个表格。猜想所有部件结构细节，细化立体部件装配图，然后撰写技术要求、参数性能表及拆装部件的爆炸图。

　　3．7根据测绘部件图自动生成立体零件图 采用立体部件图绘制的部件图很容易生成零件图，根据测绘部件图可以自动生成立体零件图，由立体零件图再形成平面图纸。根据工艺要求、部件的装配关系、连接相关件的结构要求、加工定位要求、相关尺寸加工过程的精度要求等等复审和标全各处尺寸，然后按照机械制图国家标准绘制零件图。对没有拆卸零件的看不见部位要进行工艺结构设计，对内部结构不详的部分要进行创新设计。最后撰写技术要求，形成合格的零件图。

　　3．8机械系统测绘的基本原则 机械系统测绘一定要保证样机完好如初，能不拆卸的零部件绝不拆卸。如果测绘以后样机销售不出去，测绘就失败了。

　　轴承、主轴、过渡以上配合的连接件、间隙调整组件、有弹簧压紧的组件、无定位销的平行导轨、配衍结合面等尽量不拆，数控、电控、液压、气动系统没有调试成功之前不要拆卸机械系统。有防拆漆涂饰的螺栓和螺母，有胶封的结合面在拆前必须谨慎，尽量不拆。采用三维绘制方法测绘整机是最好的方法，在空间坐标系内绘制立体图，然后由立体图形成平面图纸。一定要先画总图，再画部件图，最后画零件图，同一个部件尽量由一个人完成这些工作，再由另一个人来拆零件图，这样可以发现问题。

　　按国际木工机械的设计模式，木工机械的测绘移植是最成功的设计方法。测绘移植仍然是测绘，还不能称其为木工机械的创新设计，但其区别于购机测绘，它是现代企业生存和赢利的基本设计方法。日本和中国台湾的木工机械设计都是采用测绘移植出效益的典范。企业的知识产权可以通过测绘移植获得，凭先进的情报和市场信息决定开发计划。具备10人以上研究队伍的企业在简单测绘样机的基础上，找专家决策移植部位就可以创造出知识产权。

　　移植是创新技术突破的基础，没有移植就难有创新。大企业可以移植产品，而且必须坚持在长线产品上进行移植创新，但要做到这一点也是非常困难的。企业移植产品所需的情报与信息是企业发展的保障。大企业移植产品是展示自己设计能力的主战场，我们要坚决杜绝盲目移植和夸大移植效果，客观地估计企业的移植与创新能力。

　　移植产品能否成功的关键是专利情报和市场信息，找到移植产品的主要弱点进行改进，找到对方没有专利保护的结构是移植成功的关键，在移植测绘过程中获得知识产权。我国龙头企业的技术开发部门必须掌握新产品开发的测绘移植设计方法，新产品的测绘移植可降低企业的产品开发成本，如果对测绘样机没有造成损害，将测绘样机销售出去，还可以双重获利。企业的主产品测绘移植要进行精准设计和精益移植，一定要把测绘移植产品样机做好、做精。要重新深度考察测绘样机生产企业产品的国外专利，计划移植国产产品的中国木工机械生产企业要搜集现有批量最大的木工机械产品进行测绘，搜集原来生产国厂家的全部专利。要详细考察国外专利保护的内容，搞清他们专利的限制期限，如果在中国注册过期就没有问题。国外专利是否在中国注册是最重要的，如果我们的产品出口，要注意这些专利在那些国家是否注册，并划定没有注册的范围，从而提出我们进行哪些移植及移植后的产品可以出口地区的范围，以保证这些设备出口到技术所在国家没有问题。

　　最近几年，外国木工机械生产企业逐步形成了对中国木工机械生产企业的专利“包围圈”。中国木工机械生产企业出口自己的产品到欧洲将受到知识产权的严重制约，规模以上的企业一旦被外国企业提出专利诉讼将给其带来毁灭性的灾难，因此企业要制订反欧洲木工机械生产企业垄断技术的具体策略，制定长期测绘移植规划。

　　要突破欧洲木工机械生产企业反垄断法和知识产权限制，在他们的专利夹缝中寻找突破点。要充分借鉴欧盟竞争法为限制知识产权所采取的一般禁止与豁免和单独豁免以及美国的评估分析方法及法律适用原则，熟知我国企业应对外国知识产权保护法从而维护自身利益的策略等。

　　要按国际标准标注和测绘移植的产品，欧洲木工机械的标准是非常严格的，我们测绘移植的产品只有达到国际认证的指标才有可能使产品走向国际市场。不能以国内的标准来移植设计国际高端产品，更不能把国内的假冒伪劣产品出口到国外，测绘移植的产品应满足CE认证的要求。

　　科学类比法的基本思想是摒弃原产品的结构专利，从机构原理上杜绝抄袭原结构的专利，但新设计的机构和原机构实现的动作应完全一致。其也可能是几个机构的演绎和综合，但从法律角度上看应与原设计没有任何关系。科学类比法绝不是完全照抄，它是在类比参机构原理的基础上提出的新的设计理念。科学类比法在零部件尺寸、工艺、装配关系、基准选择上与原来的机器完全一致，但专利保护机构在类型上有所区别。

　　科学类比法是初步的创新设计，它是借鉴他人成功的经验进行创新。科学类比法是日本人发明的，日本依靠科学类比法创造了20世纪赶超国际先进水平的世纪奇迹。日本的照相机、电视机、冰箱、汽车等的成功设计依赖的就是科学类比法。中国的木工机械也必须依赖科学类比法设计自己的新产品系列并赶超国际先进水平。

　　我国木工机械生产企业的自主知识产权产品是未来进行国际市场竞争的根本法宝，科学类比法是我们战胜竞争对手不可或缺的有利武器。科学类比法是在测绘移植的基础上找出测绘产品的不足之处，提出科学合理的改进方法，在类比测绘设备原理的基础上形成自己的产品系列并获得自主知识产权。

　　我国大型企业一般技术力量雄厚，完全能够搞科学类比设计，只有利用科学类比法形成自主知识产权的企业才能最后成为行业的龙头企业。

　　我国木工机械龙头企业首先要组织工程技术人员学习科学类比法，利用科学类比法形成技术垄断，利用自主知识产权垄断形成系列产品从而获得超额利润，并形成系列专利技术。

　　科学类比法与传统类比法的差别主要体现在传统类比法以仿制为目的，而科学类比法则以仿制为手段，照抄原设计的目的是全面了解原产品；传统类比法以引进设备资金为主，科学类比法往往以引进技术为主；传统类比法以学习一家为主，测绘完就不再深究，科学类比法以学习众家为主，综合各家长处进行产品创新。科学类比法是我国木工机械设计中的主要方法，是相似、模仿、仿真、类比的集合。

　　科学类比法的设计步骤是从仿制开始，以相似设计为原理，以引进技术为辅助，基本照抄原设计。在仿制的基础上移植，在仿制中发现问题，改进原设计，将仿制品移植成具有自己特色的新产品。经过移植以后再进行综合，在自己产品成型后综合各家长处，优化自己的产品。综合就是创新，从相似、类比中得到灵感，创新出自己的新发明及新产品。

　　采用反求工程设计法往往没有足够的参考资料，或者有样机但不能拆卸，需要完全凭借设计人员的灵感和水平完成设计。反求工程设计是创造性设计的一部分，往往凭一张照片即可设计出机器。反求工程是综合运用现代机械设计方法完成的特定条件下的样机设计。反求工程设计可从产品的媒体资料、公开的技术参数、运行过程中的观察等获得灵感，从而创造出自己的新发明及新产品。

　　创造力和创造性设计的过程需要丰富的知识和经验，用已有的知识开拓新的知识。搞创造性设计要有高度的创新精神，强烈的参与意识和动力，同时还要具备健康的心理品质，不怕困难，刻意求新，百折不挠。而掌握科学的研究方法和各种创造技法，采取严谨的管理措施是成功的保证。设计中要克服片面性，树立辨证的观点，摆脱传统观念，不盲目相信权威，发挥群体优势，注意综合别人成功的经验，抓住灵感和意念，及时形成概念报告。要对产品的可行性模型进行简易论证，在样品原型设计出来后进行小批量生产。

　　创造性不是直觉，不是灵感，而是突变论的本质反映。突变论是辨证法量变到质变的丰富和具体化，事物达到极限后再继续发展就会创新。掌握现代设计方法自觉进行突变创造，就能够设计出具有创新性的产品，只有掌握反求工程设计的人才才能称其为师。

　　我国木工机械产品与国外的设计水平差距主要在理念、精度、造型和可靠性设计上。我国的设备水平和国际大公司的主要区别是知识产权、品牌、市场经销潜能，在国际上所树立的中国特色产品应该是高质量和高精度的。我们竞争的资本是低成本，而不能总是低档次。发达国家对我们的真正威胁是他们在中国建厂。

　　我们按国外市场设计他们需求的中国木工机械市场究竟能做多大的关键是技术水平的突破。加大科技研发力度的关键是人才，开发木工机械新产品是木工机械设备制造企业产品结构调整的关键。引进技术必须注意引进他们的生产工艺，我们现阶段必须以自主开发的木工设备作为首要目标，必须有自己开发且有知识产权的木工机械产品。现在，高校开发的产品企业不要，而企业又开发不出创新型产品。应该加快高校与企业共同研究的步伐，让引进技术和创新性开发成为企业和高校合作的新起点。

　　中国木工机械的国际地位与日俱增，我国木工机械的GDP已经超过意大利，再有3年可能会超过德国，我国木工机械生产企业要培育中国的豪迈和SCM。现在，我国木工机械没有技术型企业，谁重视产品开发，谁联合行业相类似的企业形成集团，使集团设计能力超出自己的制造能力，集团依靠技术收购没有开发产品能力的企业，这样的集团就会逐步把自己打造成技术型企业。

　　从长远的目标看，行业龙头企业必须成为技术型企业，企业进行技术开发必须有长远规划，塑造好自己的出口品牌，选好自己冲击国际市场的产品。现在国内木工机械市场价格已经走到谷底，没有品牌和质量的产品生产厂家在出现行业危机的情况下将只能破产。

　　【关键词】精度设计与质量控制基础 新一代产品几何技术规范 课程建设 实践

　　精度与质量是机械工程永恒的主题,很难想象一个优秀的机械工程师和科学家,只懂得机械的运动设计和结构设计,而不懂得机械的精度设计[1]。《精度设计与质量控制基础》课程是机械类、机电结合类各专业的一门极其重要的核心专业技术基础学科,它涉及几何量公差与技术测量两个范畴,把标准化和计量学两个领域的有关部分有机地结合在一起,与机械设计、机械制造、质量控制等多方面密切相关,是机械工程技术人员和管理人员必备的基本知识技能。

　　长期以来《精度设计与质量控制基础》课程的教学体系及内容尚不能适应国民经济发展及21世纪对机械工程人才知识、能力培养的需要。其存在的主要问题有:(1)课程内容体系陈旧、落后、知识面局限。(2)与先修、后续课程内容的协调缺乏系统性。只侧重自身学科的完整性,忽略了分工与接口。(3)课程内容的应用性和实践性不强,理论与实践严重脱节。课程中实践环节的设置缺乏系统考虑,精度设计能力尤其是应用新技术的能力训练环节薄弱实验手段比较陈旧,不利于学生综合工程能力、创新意识和能力的培养。(4)教学手段和方法不能适应现代教学的要求。近年来我们面向21世纪人才知识、能力、素质培养的要求,对本课程进行了从内容体系、教材到教学方法、教学手段进行了课程建设的研究与实践。

　　《精度设计与质量控制基础》课程的前身是“互换性与技术测量”,“互换性与技术测量”课程在我国高校的设立已有四十年的历史,但该课程对精度设计能力尤其是应用新技术的能力训练环节薄弱,实验手段比较陈旧。为此我们进行了教学内容的改革,增设了“综合精度设计”环节,主要培养学生理论联系实际的正确设计思想,训练其综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力;学习精度分析、设计的一般方法,了解和掌握常用机械零件、机械传动装置或简单机械的精度及互换性设计过程和步骤;进行基本技能训练和应用新技术的能力训练。

　　《精度设计与质量控制基础》课程具有很强的应用性和实践性,因此在教学过程中我们注重与生产实践的结合,注重调动学生学习的积极性和主动性,教学中多采用启发式、讨论式以及生产中的实例影响等教学方法,在介绍课程知识之外还及时介绍相关新技术、新工艺、新材料、新的检测理念和检测设备发展的新动态,从而拓宽学生知识面和视野,使其具有较强的工程应用能力和创新意识以适应社会经济发展的需要。特别是近年来随着制造业信息化的飞速发展以及CAD/CAM/CAQ应用和发展,新工艺、新技术、新材料的应用以及加工精度从微米到纳米的提高,产品几何技术规范也随之发生了巨大的变化,已经由以几何学为基础的第一代GPS(Dimensional Geometrical Product Specification and Verification,简称GPS),发展到以计量学为基础的第二代GPS(以下称之为新一代GPS)[2]。新一代GPS标准体系既强调几何技术的系统性、科学性和内在规律性同时又特别注重其应用性、可操作性和信息集成性。这对于提升GPS及应用领域的技术水平、促进产品几何技术规范领域的自动化、数字化及信息的集成化有重要的意义。我们“与时俱进”,及时、适当地介绍本学科的最新动态和新的发展,将当前的教学改革和科研成果引入到课程教学,使课程教学内容保持基础性的同时不断提高课程内容的时代性和前沿性。

　　该课程一向被行内人士称之为“光有骨头没有肉”,即课程内容多、基本概念多、标准规范多且连贯性差,再加上学生无此方面的工程背景知识,所以大多学生感到本课程枯燥、繁琐、抽象、难掌握。因此我们在传统的黑板教学的基础上,将现代教育技术应用到教学中去,采用多媒体教学和网络教学两种先进的教学手段,丰富教学内容和教学形式,尤其在多媒体教学中,主讲教师自己制作课件内容,极大地激发了学生学习兴趣并提高了教学效果。同时我们建立了网络教学环境可随时供学生查阅、参考。

　　教材是课程教学内容的主要载体是课程最基本的要素。我们多年来的研究课题与教学内容紧密相关。我们随时注意将在科研工作中研究成果、最新文献补充到教学中去,更新课程内容。在更新过程中尽量做到突出基础,拓宽知识面,做到内容充实先进,把本学科最新进展及时引入课程体系,提高本课程改革的理论性、前瞻性和科学性。1996年11月我们在总结多年研究成果及教学经验基础上,编写了《精度设计与质量控制基础》新体系教材并由中国计量出版社出版;该新体系教材于2000年8月修订又由中国计量出版社修订重印;2006年8月该教材又发行了第二版。在新体系教材的第二版中不但将最新国家标准加入到课程内容中,而且本教材率先加入了新一代GPS标准体系相关研究内容,这在全国高等学校适用教材中是处于领先地位的。

　　几何精度检测是学习该课程的另一重要任务,实践教学环节在本课程的教学中也起着非常重要的作用。为了搞好实践教学我们积极走产、学、研相结合的道路,开发了智能化精度设计系统(AIAD2.0)(教学版)、CAT/CAD集成环境下的智能化精度查询与标注系统(TOCAT)等[3]。其中智能化精度设计系统(AIAD2.0)(教学版)覆盖了该课程的主要教学内容,主要包括基本几何精度设计模块、典型零部件精度设计模块和几何精度设计计算基础模块。CAT/CAD集成环境下的智能化精度查询与标注系统(TOCAT)是我们基于AutoCAD VBA所开发的智能化精度查询与标注系统,实现了与AutoCAD的无缝集成,标注和查询非常直观快速具有很强的实用性。因此实践教学内容的改革极大地推动了课程教学的改革与创新。

　　我们通过近年来对《精度设计与质量控制基础》课程的建设与改革,目前已逐步形成了一套适应国民经济发展及21

　　世纪对机械工程人才知识、能力培养的需要的新课程体系。新课程内容体系突出了以精度设计与质量测控为主线,进一步优化了课程的知识、能力结构体系,强化了理论与工程实践的结合;从增强学生综合工程实践能力出发,较好地解决了本课程与先修(制图、机械设计等)及后续(机械工艺学等)课程的协调和联系,收到了良好的教学效果。

　　[1] 张琳娜,精度设计与质量控制基础[M],北京:中国计量出版社,2006.

　　基于机械行业技术的不断变革提高，社会对高职院校学生的技术要求的不断提高，为了让学生走入社会更能快速适合企业的工作需求，将以往的机械加工工艺和机钳装配技术融合，依据“手摇偏心轮传动机构”为教学载体，进行新课程的《机械加工与装配》的设计开发，具体实施如下，供参考。

　　1.课程性质。本课程是数控技术专业的专业核心课程，通过本课程学习使学生掌握机械零件的加工工艺规程文件的编制、掌握普通车床、铣床的基本操作，简单零件的加工与装配及零件检测等相关知识和能力，并培养学生相关职业素养。本课程处于数控技术专业课程体系链的前端，是核心职业能力形成的关键课程，其前续课程包括：机械制图、机械制造基础等，其后续课程包括：数控加工与装配、CAM与数控加工、机构设计与加工等，技术知识前后铺垫螺旋上升式提升数控加工能力奠定基础。

　　2.设计思路。本课程强调以“工作过程”作为学生的主要学习手段，采用“手摇偏心轮传动机构”项目为载体，融“教、学、做”为一体，让学生“在学中做，在做中学”，学生通过独立完成实际机械零件加工任务，使学生掌握机械零件加工工艺编制方法、机械加工操作技能和零部件组装拆卸技巧，同时在典型产品加工过程中培养职业素养，专业技能，以满足制造业对高技能人才的要求。

　　课程通过教学载体“手摇偏心轮传动机构”的学习和实物制作过程，使学生掌握普车、普铣的基本操作，简单零件机械加工工艺的编制，机械零件的加工与装配及零件检测等相关知识和能力。这一典型工作任务被分解成5个教学项目，如下。

　　遵循开发课相的前提是先制定职业教育分级标准。职业教育分级标准的制定需从职业分析入手，结合国家职业技能标准、行业技能标准后企业培训标准和要求，将特定职业活动需要的职业能力、素质和要求解析，拆分为若干个能力单元、知识单元。

　　根据社会对数控技术人员的能力需求，课程设计着眼于实现相应的职业能力目标。该课程的职业能力目标划分为以下十三项：

　　4.具有合理制定机械加工工艺流程与加工路线.具有编制合理的机械加工工艺文件能力；

　　学习相关的机械加工相关基础知识：认识安全文明生产、机床选择、刀具选择、量具选择、夹具选择、毛坯选择、切削液选择、切削参数设定、走刀路线等，钣金加工技术和机械装配技术等，会编写机械加工零件的工艺规程文件。

　　1.通过车削零件毛坯，使学生对车床基本结构和坐标系进行基础认知，并训练机床基本操作，常用量具的使用、重点培训手动切削零件技巧，并认识切削参数对零件质量的影响。

　　2.通过车床加工“手摇偏心轮传动机构”机构中具备回转体结构的零件进行加工，合理安排工艺，熟练掌握车床的加工操作技能。

　　1.通过铣削零件毛坯，使学生对铣床基本结构和坐标系进行基础认知，并训练机床基本操作，常用量具的使用、重点培训手动切削零件技巧，并认识切削参数对零件质量的影响。

　　2.通过铣床加工“手摇偏心轮传动机构”机构中具备铣削结构特点的零件进行加工，合理安排工艺，熟练掌握铣床的加工操作技能。

　　1.通过钣金件的加工，使学生对钣金折弯设备基础认知，并训练设备的基本操作，常用量具的使用、重点培训手动折弯技巧。

　　2.通过钣金加工“手摇偏心轮传动机构”机构中挡板钣金件的加工，会钣金展开计算，合理准备钣金料，合理安排工艺，熟练掌握钣金加工操作技能。

　　通过对“手摇偏心轮传动机构”的工作原理合理分析，会合理选择机构中的标准类别及参数，检查已加工好的非标准件是否合格，编制机械装配工艺文件规程，选择合适的工艺设备进行合理的拆、装机构，使其能按照预定目标正常工作，熟悉掌握机械拆、装技巧。

　　2.完成机构中所有非标准件的机械加工，学生制作完成的满足零件图纸要求的实物。

　　本课程采用过程考核方式，依据项目完成的情况和提交的文档资料，以小组成果考核结合个人任务文件编制进行考核。16个子任务进行独立考核，每个任务均要撰写相关的工艺文件及完成实际零件加工。实现全过程监控和考评。

　　采用项目教学法，融“教、学、做”为一体。以4-5名学生为一个项目小组开展学习，合理进行分工，协调工作。以一个班级32名学生为例，学生分成8组，两名教师辅导，并需要配有实践指导教师指导加工。每周8学时，2+6模式，2k理论教学，6k实践教学，在机钳加工实训室和教室交替开展教学。需要的教学设施如下：

　　经过三轮的教学实施，发现该课程以“手摇偏心轮传动机构”为教学载体开发设计实施，学生的学习兴趣更加浓厚，学习目标更加明确，学习质量有了明显的“质”的提高，学生的专业素养得到了社会企业需求的认可。

　　其一，是图纸的标准化问题。学生的标准化意识淡薄，作图随心所欲，标准件不按照标准画，如螺纹、滚动轴承、齿轮、皮带轮、链轮等的表示。另外，表现在图幅大小以及比例的不按标准选择。譬如，所有的零件图，无论尺寸大小均采用相同的图幅，造成大图纸画小零件，图面留出大片的空白，而一些较大尺寸的机架零件、箱体零件，画在较小的图幅上，除了顶天立地外，用于反映结构的局部视图或剖切图便无空间表达；对于标题栏、明细栏的填写也非常随意，或直接简单套用国外三维软件中的格式，不符合我国的技术制图规范；在图线应用上也是粗细不分、虚实不分，标注所有的字体大小不规范等现象也时常发生。

　　其二，是零部件的表达方法问题。目前，学生在做设计时，一般先应用电脑软件完成三维建模，再将三维模型在电脑中转化成二维工程图。一些学生不具体分析零件的结构，在转化成二维工程图时一概用三视图表达。实际上一些简单的轴、盖、轮、环等，一个或两个视图就能表达清楚；而复杂的箱体零件可能需要三个以上视图表达。另外不会选择合适的剖视图也是一个突出的问题，一些学生对需要剖切的部分不作剖切，既使剖切也只采用单一的剖切平面画全剖视图，不会使用多个剖切面或其它剖视图。

　　其三，是尺寸标注问题。学生对于装配图的尺寸并不清楚应标注哪几类，通常只标注总体尺寸，装配尺寸、安装尺寸遗漏较多；而对于零件图的尺寸很少考虑设计与工艺基准问题；常见结构的尺寸标注不采用标准符号，如沉孔、倒角等的尺寸；另外，亦存在装配图上的配合尺寸与零件图上的公差数值不对应，在装配图上漏注配合尺寸和在零件图上漏注公差等更是常见病。

　　以上诸多问题的存在，反映学生在多门基础课程和专业课程学习中的不足，当然机械制图及计算机绘图课程首当其冲。机械制图是机械专业唯一一门学习投影制图的基础课程，对学生基本投影方法的建立、制图国家标准的掌握以及零部件表达方法有着非常重要的作用。学生对课程内容掌握的程度将直接反映在毕业设计图纸上。如何针对学生在毕业设计图纸上所反映出的不足，对《机械制图》课程进行相应调整与优化，笔者从《机械制图》课程教师的角度，结合在教学实践中的体会提出一些建议。

　　虽然机械制图课程指导委员会对课程的学时数有指导意见，但目前大多数学校对课时都会压缩，以缓解其它新设课程所带来的课时紧张。学生应对就业的压力的提前实习，更加重了教学时数的紧张。在这种情况下，课程体系的优化尤为重要，包括内容的增减，练习的方式，教学手段的配合等，以保证学生在有限的学时内学得更实用、更扎实。

　　工程图纸称为“工程界的语言”，是科学技术交流、生产管理中不可或缺的部分。因此，图样的绘制必须建立在统一的标准基础上，如在国家《技术标准》《机械制图》标准中，针对图纸幅面、标题栏、明细栏，绘图的比例、图线以及图中所注的尺寸、书写的字体等都有明确规定。而在平时的教学过程中，仅用几节课的时间介绍标准，难以培养学生自觉贯彻执行标准的意识，应在整个课程的学习过程中反复训练、逐步培养，如在画三视图、剖视图的练习时加入标题栏的填写、尺寸标注训练，并强调各种图线的正确应用。此外，在计算机绘图的教学中，强调标准的执行尤为重要，因为大多数绘图软件是国外引进的，所采用的标准与我国的标准有所差异，必须强调这种差异，并使学生学会对不符合我国标准的部分加以修改，日常的每次出图都应符合规范。只有通过反复的训练，才能使学生牢固建立标准意识，在毕业设计时对标准的应用自然会驾轻就熟。

　　毕业设计课题中，涉及到许多非标准零件的设计，必须通过画零件图反映出设计思想。零件图应包括视图、完整的尺寸、技术要求和标题栏。其中视图既要求将零件全部结构形状表达清楚，又需力求简洁明了，要达到这一要求并非易事，需在平时加强练习，而实物测绘练习是一个非常有效的的方式。

　　实物测绘从教学角度看是从形体表达到机械设计的一个台阶，对机械专业的学生来说，如果将来从事制造业，他们也将经常接触实物测绘，消化吸收先进机械的仿制，首先需要测绘；而当破损的零件缺少备件又无图样和资料可查时也需要测绘；对原有设备零件更新改造时，也是在测绘的基础上进行新产品的设计。因此，实物测绘是机械专业学生必须掌握的基本功。

　　实物测绘的内容分为两个部分，单个零件测绘和部件测绘。在教学手段上，让学生自由分组进行测绘、讨论与研究，以增加学生的积极性和主动性，减少因反复练习所带来的枯燥乏味。

　　在单个零件测绘中，主要开展零件表达方案讨论。例如，主视图的方向、视图的数量；用哪一种剖视图表达中空结构最合适；带倾斜结构的零件如何用斜视图和局部视图结合起来表达。鼓励小组成员各抒己见，在讨论中互相学习，掌握零件表达方法的综合应用。

　　在部件测绘中，学生通过拆装装配体，了解零件各个结构的功能，明白结构的设计主要由功能所决定。同时，也了解了设计的整体性问题，如结合的可靠性、拆装的方便性、外形与内形的一致性等，为之后的毕业设计作知识上的铺垫。忽略零件的工艺结构亦是毕业设计中容易犯的错误，对于这方面的错误，可通过零部件的拆装、绘制草图等练习，加强意识、提高常见工艺结构设计能力。

　　另外，毕业设计课题中有不少会要求对机器的机身、大型底座进行设计，这部分通常是焊接结合件，需要焊接图方面的知识作支撑。因此焊接图不能因为课时原因不纳入教学内容的范畴，相反应该加强焊接图表达的学习，同时掌握标注标准焊接符号。

　　传统制图教学中截交线和相贯线的绘制，向来是《机械制图》课程的重点和难点，讲解这些内容耗费了较多的课时。随着计算机设计与绘图技术的普遍应用，学生的三维造型能力普遍提高，截交线和相贯线的的投影通过实体造型可方便获得，学生只需掌握相交实体的形状，截切平面的位置，掌握交线的走向，其结果只需以简单的线条表示。在国家标准GB/T16675.1中，对表面交线的简化画法都有说明，在工程实际应用中也是简化处理的。对于简化截交线和相贯线知识的讲解，既可以精简学时，又可以解决教学难点。除此之外，常用的螺纹紧固件（GB/T4459.1）、滚动轴承（GB/T4459.7）等在制图国家标准中都有简化表示，教学中加以强调，练习、考试也以简化画法为主，提高学生制图的简便性。

　　《机械制图》一般在大一第一学期开设，学生从学校到学校，许多学生都没有看到过机床等加工设备，更不可能了解一个零件是怎样加工出来的，所以在讲解“尺寸标注”“公差与配合”等内容时，学生对设计基准和工艺基准难以理解，对配合方式的选择和公差的标注感到困惑也是可以理解的；对这部分内容在本课程中可以加以淡化，把本课程结束时的制图大作业延迟到《金工实习》《互换性与公差配合》《机械设计》等课程上完以后进行，再来结合大作业加强“尺寸标注”“公差与配合”等教学内容，学生会容易理解和掌握。一些专业基础课、专业课之后都会有课程设计，其中的制图部分一点也不能放松要求，要完全按规范进行。只有将机械制图贯穿机械专业学生四年学习的全过程，才能让学生循序渐进，不断深入地掌握好这门工程界的“语言”。

　　毕业设计，是学生对大学期间所学知识的综合应用，也是进入职场前的模拟考，通过《机械制图》课程体系现的优化，对提高学生的图纸质量会有一定积极的作用。而要全面提高毕业设计的质量，需要学生、教师、学校有关部门等多方共同的努力，如优化基础课程、专业基础课程、专业课程及相关实践性课程的衔接，优化各课程的教学内容及课时安排；毕业设计的选题最好来自厂矿企业实际课题，与学生今后从事的工作相关，吸引学生投入更多精力；做好毕业设计过程的管理，使学生有充裕的时间对课题进行论证，对图纸进行修改，保证毕业设计质量。

　　[1]万宏强.机械专业毕业设计中的设计与绘图问题.科技创新导报，2010，（12）.

　　近年来学校在本三层次中进行了学分制改革，其核心特点之一是使得学生享有充分的学业设计、学业选择自，能够根据自己的学习潜力、志趣和就业取向自主选择专业、课程和教师。为了保证培养质量，将学生培养成为厚基础、重实用、强技能、优素质的应用型和技能型高素质专门人才，采用了基础平台、专业核心平台和综合素质拓展平台的三级教学平台，并开展了相关的课程体系建设。在课程体系建设中，要求每一个专业开设一门引导性的课程。这类引导性的课程用于解决两个方面的问题，一方面为跨专业选课的学生提供本专业的专业基础课程和专业课程学习的必要的基础知识，另一方面使得转专业的学生对本专业的知识体系构成有明确的和深入的了解。

　　机械电子工程专业选择机械电子学作为本专业的引导性课程，帮助学生全面了解机械电子工程专业的知识体系构成，并掌握一定的必要的基础知识。但目前的机械电子学教材大都针对机电类高年级本科生所编写[1-5]，要求学生具备机械、电子、液压、气动、电机、传感检测、控制技术和计算机等多方面的基础知识，不能满足引导性课程的教学要求。故需要对该课程的内容设置加以针对性的调整。

　　机械电子学作为机械电子工程专业的引导性课程，其内容设置必须满足特定的功能性要求，简而言之就是承担承上启下的作用。要能够使得学生通过本课程的学习，了解一名合格的机械电子工程专业的毕业生必须具备的知识体系，了解该体系各构成部分所要解决的基本问题及其所在的具体课程，掌握机械学和电子学的最基本的内容，明确后续课程的学习意义和主要内容，并为后续课程的学习打下必要的基础。故机械电子学的教学内容设置应遵循系统性、基础性和针对性的原则。

　　系统性是指该课程内容应自成体系，能够有机的覆盖机械电子工程所涉及的关键技术，并阐明各部分所解决的主要问题和研究的主要对象；同时具有内容独立完整，尽量减少所需预备知识的范围。

　　基础性是指课程内容是专业知识所必需的基本构建部分，且应以浅显和形象的方式表述，例如图形图画、三维立体和动画运用等。

　　针对性是指要依据因材施教的思想，调查所面对学生群体的具体状况包括其所具备的知识基础和学习能力等，有目的的选取和組织教学内容，以适应所面对群体的知识需求。

　　为了满足引导性课程的教学要求，以系统性、基础性和针对性为指导原则，将机械电子学的内容主要划分成四个組成部分：

　　第一部分为机械电子系统概论。其具体内容包括机械电子系统的应用、特点、功能构成、元素构成、关键技术、技术现状以及发展趋势等。这部分内容主要从总体上介绍机械电子系统，目的是使得学生了解其应用、掌握其基本組成。

　　第二部分为机械电子学基础知识。其具体内容包括机械零件与机构基础、材料及材料力学基础、电路基础、模拟电子与数字电路基础、自动控制技术基础、传感技术基础、计算机基础、执行装置技术基础、软件技术基础等。这部分内容较为浅显和概略，主要从系统性和完整性的角度出发，介绍整个学科知识体系的构成，各构成部分的主要研究对象和主要解决的问题。使得学生能够主动的有意识的选取相关课程，完善自己的知识体系，明确学习的目的。

　　第三部分为机械电子系统的图形表达。其具体内容包括常见机械零件及其功用、机械零件的图形表达方法、常见电路器件及其特性、电路的图形表达方法。这部分内容较为深入和详细，主要从基础性和针对性的角度出发，介绍机械电子系统的工程描述方法，使得学生掌握相关的工程师所使用的通用语言，并为后续课程的学习打下必要的基础。

　　第四部分为机械电子系统的设计方法。其内容包括设计方法学介绍、模块化和标准化的设计思想、系统设计准则等。重点介绍标准化在机械和电子元部件设计中的应用。这部分内容强调目前的社会化大生产条件下，产品设计的正确理念。

　　为适应学分制下，专业素质培养的需要，对于作为机械电子工程专业引导性课程的机械电子学的教学内容按照上面所述的四个組成部分进行设置。一方面保证了其内容的系统性和全面性，为学生的进一步深入学习指明方向，另一方面针对非机电专业的转专业学生强化了基础性内容的介绍，使其掌握必要的基础知识，以便于开展其他专业知识的学习。

　　[1]张立勋. 机械电子学. 2版. 哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2005.

　　[2]李杰. 机械电子学. 1版. 北京:北京理工大学出版社,2010.

　　[3]刘政华. 机械电子学. 1版. 长沙:国防科技大学出版社,2005.