面向工程能力培養(yǎng)的測量技術(shù)實踐教學(xué)改革探析

摘要：精密測量技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是產(chǎn)品質(zhì)量的保證，這就要求高校能夠培養(yǎng)具有較強工程實踐能力的高級工程人才。針對測量人才培養(yǎng)與實踐過程中存在的孤立性、片面性等問題，通過對實踐教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法的探索與改革，將工程能力培養(yǎng)以不同方式融合到開放實驗、科研、學(xué)科競賽等實踐環(huán)節(jié)中，系統(tǒng)全面地培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程實踐能力與綜合職業(yè)能力，實現(xiàn)學(xué)校人才培養(yǎng)的目標。

關(guān)鍵詞：測量技術(shù)；工程能力；實踐教學(xué)；人才培養(yǎng)；創(chuàng)新能力

作者簡介：閆勇剛（1978-），男，河南焦作人，河南理工大學(xué)機械與動力工程學(xué)院，講師。（河南 焦作 454003）

基金項目：本文系國家自然科學(xué)基金（項目編號：51175152）、河南理工大學(xué)實驗室開放基金資助項目的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0177-02

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》提出“到2020年，基本實現(xiàn)教育現(xiàn)代化，基本形成學(xué)習(xí)型社會，進入人力資源強國行列”的戰(zhàn)略目標。地方高校作為培養(yǎng)高級專門人才的主體，除了要求學(xué)生掌握扎實的基礎(chǔ)理論與方法以外，還要特別強調(diào)應(yīng)用型高級專門人才分析問題、解決問題的現(xiàn)場工程能力的培養(yǎng)。基于此，學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)和提高是工科學(xué)校生存和發(fā)展的重要法寶。大量研究表明，[1，2]實踐能力的培養(yǎng)與學(xué)生的創(chuàng)新思維、科研能力息息相關(guān)?？茖W(xué)研究能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、思維方法以及解決問題的能力，可為工程實踐能力提供一個良好的助推力。如麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)等國外名校在大學(xué)期間就招收本科生參與科研項目，培養(yǎng)他們較強的思考能力和解決問題的能力。

然而，與快速發(fā)展的工學(xué)學(xué)科教學(xué)規(guī)模相比，實踐教學(xué)的發(fā)展明顯滯后。固然，這與高校教師對實踐教學(xué)重視不夠有關(guān)，但更重要的是，實踐教學(xué)培養(yǎng)體系不夠完善；忽視實踐教學(xué)與創(chuàng)新思維和科學(xué)研究等之間的潛在聯(lián)系，使得難以系統(tǒng)、準確地認識和掌握實踐教學(xué)的建設(shè)和開展。[3]我國很多地方高校對工程實踐教學(xué)進行了大膽地改革探索。[4-6]本文將以畢業(yè)生的社會能力需求為導(dǎo)向，結(jié)合學(xué)校實際和專業(yè)特點，針對幾何量測量技術(shù)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，進行大膽探索，提出相應(yīng)的改革方案和具體實施方案。

一、實踐教育內(nèi)容選取

測量技術(shù)的實踐教學(xué)主要包含認識實習(xí)、課程實驗、課程設(shè)計、工程訓(xùn)練、課外科技活動、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)。工程實踐能力的培養(yǎng)是一個循序漸進、不斷深化的過程，力求把能力的培養(yǎng)融合在這些環(huán)節(jié)之中。因此，實踐教學(xué)內(nèi)容包含通用量具量儀認識、幾何量測量、幾何精度設(shè)計、機械產(chǎn)品合格性檢測、三坐標測量機等先進測量設(shè)備的使用等；認識實習(xí)在大二第一學(xué)期進行，課程實驗和課程設(shè)計在大三第一學(xué)期進行，工程訓(xùn)練在大三的第二學(xué)期進行，畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計安排在大四的第一學(xué)期后期和大四第二學(xué)期進行。課外科技活動可以在大學(xué)期間的任何時間進行，以具體的科技項目的層次及學(xué)生興趣來組成團隊，力求團隊的持續(xù)性。

二、改革實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生工程能力

1.以工作過程為導(dǎo)向提高學(xué)生綜合職業(yè)能力

在職業(yè)競爭中，學(xué)生需要具有較強的實踐技能、較高的職業(yè)素質(zhì)以及協(xié)作能力、自學(xué)能力、總結(jié)能力等工程能力，以實現(xiàn)與工作實際零距離的對接，具有能適應(yīng)某類工作群和轉(zhuǎn)崗的一種綜合職業(yè)能力，[7]這種能力的培養(yǎng)必須將工作過程融于教學(xué)當(dāng)中。德國著名的職業(yè)教育學(xué)者Rauner教授[2]提出的基于工作過程的項目教學(xué)法，其實質(zhì)是以完成一個工程項目完整工作過程作為每一個教學(xué)項目設(shè)計的基礎(chǔ)，通過幾個項目完整工作過程的訓(xùn)練，不僅實現(xiàn)專業(yè)知識和技能的傳授，也潛移默化地實現(xiàn)了學(xué)生方法能力和社會能力及職業(yè)能力的培養(yǎng)。

把以工作過程為導(dǎo)向的項目教學(xué)法用于測量技術(shù)的課程設(shè)計環(huán)節(jié)、工程實訓(xùn)環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，首先，以“校企合作，工學(xué)結(jié)合”為切入點，根據(jù)機械制造過程中職業(yè)能力的要求，并完全按照企業(yè)產(chǎn)品圖紙、被測零件或產(chǎn)品、企業(yè)檢測環(huán)境把教學(xué)任務(wù)確定為幾何精度設(shè)計、機械產(chǎn)品合格性檢測、典型零件檢測方案設(shè)計。然后，以企業(yè)真實產(chǎn)品為載體來組織教學(xué)，通過項目完整工作過程的6個步驟（即資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估）的訓(xùn)練，使學(xué)生熟悉工作對象、工作方法、工作要求、勞動組織、方案確定、工具使用等，將學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)化為工作過程，在學(xué)習(xí)中學(xué)會工作，工作中深化學(xué)習(xí)，教、學(xué)、做于一體，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)情感，提高學(xué)生的綜合職業(yè)能力，實現(xiàn)與社會需求的零距離對接。

2.自制設(shè)備創(chuàng)建實踐教學(xué)特色

儀器設(shè)備是教學(xué)和科研工作中技術(shù)支撐的實體。[8]隨著人才培養(yǎng)目標的課程體系不斷改革發(fā)展，必須有與之配套的儀器設(shè)備建設(shè)，而市場上部分現(xiàn)有的儀器設(shè)備產(chǎn)品水平在一定程度上已經(jīng)不能完全滿足實驗范圍日益擴大、實驗深度日益加深的需求，不能適應(yīng)高校對人才培養(yǎng)的要求，而且價格較貴。對于地方高校來說，實踐教學(xué)經(jīng)費短缺是其面臨的重要問題。

根據(jù)地方經(jīng)濟建設(shè)的實際需要和學(xué)校人才培養(yǎng)的要求，把畢業(yè)設(shè)計和課外科技活動及教師科研結(jié)合起來自行開發(fā)儀器設(shè)備，可以解決實驗教學(xué)內(nèi)容不斷創(chuàng)新發(fā)展進程中所產(chǎn)生的難點問題。目前，已研制出機械性能檢測實驗臺、金工教學(xué)實驗系統(tǒng)、[9]便攜式多關(guān)節(jié)測量臂誤差校準裝置[10]等設(shè)備。在開展河南理工大學(xué)實驗室開放基金項目“便攜式柔性三坐標測量臂誤差補償實驗”研究中，在筆者指導(dǎo)下，大三學(xué)生研制出便攜式多關(guān)節(jié)測量臂誤差校準裝置，培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力和動手能力。

自制儀器設(shè)備不僅能夠滿足綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性等現(xiàn)代實踐教學(xué)的要求，能夠豐富、活躍學(xué)生的科學(xué)思維，加深對理論知識的理解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生良好的工程素養(yǎng)，突出應(yīng)用型人才特色，而且能降低實驗室建設(shè)的成本，是地方高校實踐教學(xué)建設(shè)的一種途徑。

3.開放實驗以發(fā)揮學(xué)生主體作用

傳統(tǒng)的測量實驗教學(xué)環(huán)節(jié)常常采用驗證性的實驗方法，學(xué)生只是按照教師制定好的步驟進行實驗，根據(jù)實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)一種必然的結(jié)果或驗證某種理論的正確性。這種實驗方法可使學(xué)生在實驗過程中獲得感性認識和掌握基本實驗技能，對于基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)有一定的幫助；然而隨著學(xué)生理論知識的加深和實際工作的需要，這種“被實驗”方法對學(xué)生整體分析能力、綜合設(shè)計能力、積極創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有嚴重的制約作用，已不能滿足復(fù)合型高級人才的培養(yǎng)，需要用更大自由度的“試驗”來替代“實驗”。

為了調(diào)動學(xué)生的積極性，結(jié)合測量實踐課程實驗特點，開放實驗內(nèi)容，把“互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)”課程獨立實驗“尺寸誤差的測量”、“形位誤差的測量”、“表面粗糙度的測量”改為綜合性實驗——典型零件的幾何量誤差測量。傳統(tǒng)實驗教學(xué)的“三固定”（固定時間、固定班級和固定實驗室）方式會出現(xiàn)因選課沖突、因病因事或在課堂上來不及完成實驗需要補課等問題。因此，將“固定式”改為“預(yù)約式”，即學(xué)生根據(jù)自己的時間及課程進展情況，與授課教師聯(lián)系，教師根據(jù)講課情況具體安排實驗，再與負責(zé)該實驗項目的實驗技術(shù)人員聯(lián)系，確定實驗進行的具體時間。同時，允許學(xué)生可以以個人或團隊形式申請學(xué)校的開放實驗項目，自主設(shè)計實驗并在教師的指導(dǎo)下完成試驗。

開放式實驗[11]使學(xué)生成為實驗主體，能夠充分發(fā)揮其主動能動性，培養(yǎng)其獨立思考能力、分析和解決問題能力、創(chuàng)新能力，并提高學(xué)生的工程實踐能力。

4.工程實踐教育中引入科研訓(xùn)練計劃

在工程實踐教育中引入科研訓(xùn)練計劃最早開始于麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)。科研訓(xùn)練計劃以“學(xué)生多樣化工程實踐為主要內(nèi)容和任務(wù)”，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)造能力。[12]對于工科高校來說，教師科研的方向側(cè)重于解決工程實際問題的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，這樣使得學(xué)生的實踐教育能夠自然而然地、有序地融入到科學(xué)研究項目中。通過這種模式，一方面學(xué)生將已學(xué)知識經(jīng)過認真思考再加工，結(jié)合學(xué)科前沿技術(shù)，解決工程實際問題，培養(yǎng)了自身的工程能力；另一方面學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問題，看到自己能力的不足，反而更加主動地學(xué)習(xí)和研究，從而提高自身的綜合素養(yǎng)。在測量技術(shù)的實踐教學(xué)中，結(jié)合學(xué)院科研項目多的特點，吸引學(xué)生參與科學(xué)研究工作。幾年來，先后有30多名同學(xué)參加了筆者的科研項目，并得到了很好的鍛煉。例如，將“大尺寸測量方法研究及其測量結(jié)果不確定度分析”用于學(xué)生畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生獨立查閱學(xué)術(shù)資料，進行方案論證及確定，使學(xué)生突破原有知識范圍，圍繞科研題目方向構(gòu)筑起有效的知識結(jié)構(gòu)，有利于知識的更新；把科研項目“便攜式柔性三坐標測量臂誤差補償實驗”[8]用于學(xué)生的工程訓(xùn)練，使學(xué)生了解先進的檢測方法，開闊學(xué)生視野，及時把理論知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用。

學(xué)生參與到科研項目中，能夠更新、豐富實踐教學(xué)內(nèi)容，并且能夠開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與創(chuàng)新思維。

5.以學(xué)科競賽為載體提高學(xué)生綜合素質(zhì)

以學(xué)科競賽為載體來構(gòu)建實踐教學(xué)體系，[13]把學(xué)科競賽內(nèi)容轉(zhuǎn)化為實踐教學(xué)內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力、科技創(chuàng)新能力、工程應(yīng)用能力、協(xié)作能力等綜合能力，促進實踐教學(xué)質(zhì)量的提高。近年來學(xué)校組織學(xué)生參加如“挑戰(zhàn)杯”、“機械設(shè)計創(chuàng)新大賽”和“機器人大賽”等競賽活動，取得了優(yōu)異的成績。

利用學(xué)科競賽內(nèi)容來組織相關(guān)的課外科技活動、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)。為更好地構(gòu)建學(xué)科競賽這一平臺，學(xué)校以院系為單位組織學(xué)生進行校內(nèi)的科技創(chuàng)意大賽，通過組成的評審人員評選出有創(chuàng)意的作品，然后由學(xué)生聯(lián)系相關(guān)教師組成團隊來解決相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問題，為相關(guān)的比賽做準備；教師也可以以自己的科研項目把有興趣的學(xué)生組織起來，形成科研團隊；另外，可以直接在網(wǎng)上查相關(guān)的賽事，以比賽的相關(guān)技術(shù)要求來開發(fā)相應(yīng)作品，作品的實現(xiàn)過程可以融入到課外科技活動、畢業(yè)實習(xí)及畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)。學(xué)科競賽能夠調(diào)動學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)潛能和探索欲望，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、團隊協(xié)作、工程實踐等綜合能力，為以后工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語

實踐教學(xué)是地方高等院校的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力、實際動手能力、相互協(xié)作能力、工程實踐能力的重要途徑，是學(xué)校實現(xiàn)應(yīng)用型培養(yǎng)目標的重要手段。通過對人才培養(yǎng)各個實踐環(huán)節(jié)的改革和探索，有效地加強了測控專業(yè)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)、提高了學(xué)生的動手能力和解決實際問題的能力，同時，本文研究可以大力推進實踐性環(huán)節(jié)方面進行人才培養(yǎng)模式的改革，有助于人才培養(yǎng)的模式轉(zhuǎn)化為以培養(yǎng)面向基層、面向生產(chǎn)、面向服務(wù)和管理第一線需要的應(yīng)用型高級技術(shù)人才為目標，從而更好地服務(wù)于中原經(jīng)濟建設(shè)。

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（責(zé)任編輯：孫晴）