以工程能力為導(dǎo)向的《互換性與技術(shù)測量》教學(xué)改革實(shí)踐

龔嬋媛　張德義　陶麗佳　袁明新

【摘 要】通過對(duì)《互換性與技術(shù)測量》課程教學(xué)現(xiàn)狀的分析，結(jié)合蘇州理工學(xué)院“培養(yǎng)應(yīng)用型人才”的教學(xué)宗旨，從優(yōu)化課程體系、梳理教學(xué)內(nèi)容、精選優(yōu)秀教材、轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、創(chuàng)新教學(xué)手段、拓展課外科技活動(dòng)等方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐。實(shí)踐證明，這些改革的實(shí)施有效地提高了教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

【關(guān)鍵詞】互換性與技術(shù)測量；工程能力培養(yǎng)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)： TP311.12-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）17-0008-003

The Reform and Practice of "Interchangeability and Technology Measurement" Guided by Engineering Capacity

GONG Chan-yuan ZHANG De-yi TAO li-jia YUAN Ming-xin

（Jiangsu university of science and technology， suzhou institute of technology， school of electrical and

mechanical engineering，zhangjiagang jiangsu 2015600，China）

【Abstract】Interchangeability and technical measurement from the Angle of the curriculum teaching present situation analysis， combining with the Suzhou institute of technology， the teaching purpose of cultivating applied talents ， the optimization of curriculum system， teaching content， choice of excellent teaching material， change teaching mode， the development of innovative teaching methods， extracurricular activities and so on has carried on the exploration and practice of science and technology.Practice has proved that the implementation of the reform of teaching quality is improved effectively， enhance the students' ability of engineering practice ability and innovative design.

【Key words】Interchangeability and Measuring Technology； Engineering ability training ；Teaching reform

0 引言

《互換性與技術(shù)測量》課程作為機(jī)制專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，是以產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、檢測、質(zhì)量控制等諸環(huán)節(jié)為基本內(nèi)容，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，這門課為學(xué)生今后從事機(jī)械工程及機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了必要的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。但從多年的教學(xué)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)普遍存在一個(gè)嚴(yán)重的問題，學(xué)生并沒有“學(xué)以致用”，在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)中無法熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，致使理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)[1]。學(xué)生畢業(yè)之后無法很快地適應(yīng)實(shí)際工作需要，由于學(xué)生工程能力的缺乏，導(dǎo)致很多用人單位不愿招聘剛畢業(yè)的大學(xué)生。究其原因，一是該課程的教學(xué)中沒有處理好理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，二是傳統(tǒng)的課程體系、陳舊的教學(xué)模式等都制約著教學(xué)質(zhì)量的提高。

如何提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，培養(yǎng)出受企事業(yè)單位歡迎的、既有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、又能適應(yīng)實(shí)際工作崗位需要的應(yīng)用型人才，是教育教學(xué)工作者們面對(duì)的新課題。結(jié)合蘇州理工學(xué)院教學(xué)實(shí)際，筆者針對(duì)課程教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的不足，以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力為導(dǎo)向，對(duì)課程體系進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)手段大膽嘗新，在實(shí)踐中探索課程的教學(xué)改革問題，旨在促進(jìn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 課程體系設(shè)置不夠清晰

筆者同時(shí)承擔(dān)“互換性”和“工程圖學(xué)”兩門課程的教學(xué)工作，發(fā)現(xiàn)兩門課程存在著過多的重復(fù)性教學(xué)，比如互換性課程中的“公差與配合”與工程圖學(xué)課程中的“零件的技術(shù)要求”存在交叉，且這兩門課程都在第3學(xué)期同時(shí)進(jìn)行，學(xué)生有些不知所措。這種知識(shí)的重復(fù)性講解并沒有帶來好的教學(xué)效果，在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)“零部件測繪”環(huán)節(jié)，圖樣上的標(biāo)注千奇百怪、錯(cuò)誤百出，或者依葫蘆畫瓢，知其然不知其所以然。

1.2 教材工程應(yīng)用體現(xiàn)不足

目前各高校使用的教材大都雷同，多是強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性，與工程應(yīng)用聯(lián)系不夠緊密。教材分為理論基礎(chǔ)和技術(shù)測量兩大部分，其中理論部分側(cè)重于對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)的理解，缺乏對(duì)公差項(xiàng)目和公差等級(jí)如何選用的實(shí)例介紹；測量部分側(cè)重于對(duì)測量原理的理解和測量儀器的使用方法，各被測對(duì)象彼此孤立、沒有關(guān)聯(lián)?？偠灾F(xiàn)形教材的通病就是沒有從一臺(tái)設(shè)備或機(jī)器的精度設(shè)計(jì)與檢測的角度系統(tǒng)地展開各知識(shí)點(diǎn)的介紹。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)單調(diào)乏味

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)有著重要的作用[2]。盡管我院對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度較以前有很大提高，陸續(xù)引進(jìn)了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提供了良好的實(shí)驗(yàn)條件，但依然存在較多問題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，傳統(tǒng)內(nèi)容多，體現(xiàn)前沿科學(xué)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)少；演示驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)多，學(xué)生自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)少；單一項(xiàng)目檢測實(shí)驗(yàn)多，綜合測量實(shí)驗(yàn)少。指導(dǎo)老師先給學(xué)生做示范，學(xué)生模仿完成實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，簡單進(jìn)行分析處理，然后填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生也就是擔(dān)當(dāng)了“觀察員”“記錄員”的角色，僅有的收獲就是認(rèn)識(shí)了一些量儀和量具而已。另外，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備有限，學(xué)生需要分作多批次進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)教師面對(duì)單調(diào)的重復(fù)性工作也苦不堪言。學(xué)生在這樣的實(shí)踐教學(xué)中無法獨(dú)自思考問題、分析問題和解決問題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得毫無意義。endprint

2 具體教學(xué)改革措施

2.1 優(yōu)化課程體系，梳理教學(xué)內(nèi)容，精選優(yōu)秀教材

根據(jù)課程的特點(diǎn)，從本院實(shí)際情況出發(fā)，在與相關(guān)教師進(jìn)行良好的溝通之后，重新編訂了教學(xué)大綱和授課計(jì)劃，使之既能自成體系，又能與《工程圖學(xué)》、《零部件測繪》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》等專業(yè)基礎(chǔ)課緊密銜接。比如“公差與配合”、“表面粗糙度”等內(nèi)容在《工程圖學(xué)》課程中作為一般了解的要求，僅要求學(xué)生會(huì)按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行正確地標(biāo)注，至于更深的內(nèi)涵安排在《互換性》課程中，作為重點(diǎn)掌握的內(nèi)容講解?；Q性中原有“尺寸鏈”的內(nèi)容安排在《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程中講解。在典型零部件的互換性中，將實(shí)際應(yīng)用少或不用的“圓錐的公差與配合”、“螺紋的公差與配合”劃去不講，保留應(yīng)用較多的“滾動(dòng)軸承”、“鍵與花鍵”和“圓柱齒輪”等內(nèi)容。

再以模塊化思想為指導(dǎo)[3]，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，整合后內(nèi)容如表1所示。從教學(xué)框架來看，原緒論中互換性、標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)先數(shù)等概念有機(jī)地融合在一塊；孔軸的極限與配合、幾何公差、表面粗糙度等內(nèi)容整合在一塊，使得學(xué)生能夠更好地從宏觀的角度理解零件實(shí)現(xiàn)互換性的必備條件。模塊一到模塊四由淺入深、循序漸進(jìn)，教學(xué)過程符合認(rèn)知規(guī)律。每一模塊的教學(xué)緊緊圍繞知識(shí)點(diǎn)展開，以學(xué)習(xí)目標(biāo)和技能目標(biāo)為準(zhǔn)繩，理論內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密聯(lián)系，讓學(xué)生真正做到學(xué)以致用，有效提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

為教師和學(xué)生選擇一本優(yōu)秀的教材是首要的任務(wù)。筆者承擔(dān)“互換性”這門課程近三年，用過好幾本口碑還不錯(cuò)的教材，但發(fā)現(xiàn)這些教材還是有些通病。很難找到一本教材能夠?qū)⒗碚搩?nèi)容和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容融合在一起的，一般都是編輯成獨(dú)立的兩冊(cè)。做得稍好的也有，比如由機(jī)械工業(yè)出版的王伯平教授主編的《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》這本教材[4]，是將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書安排在章節(jié)的最后。但筆者認(rèn)為，這種依然是換湯不換藥的做法，沒有從本質(zhì)上改變理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)狀。近年由同濟(jì)大學(xué)出版的《公差配合與技術(shù)測量》一書倒是讓人耳目一新，該書從實(shí)用性、可操作性和創(chuàng)新性的角度出發(fā)，以模塊化的方式將各知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，以案例化的方式將檢測實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目分散融合到每一模塊中[5]。這種編排與工程能力培養(yǎng)理念不謀而合，讓學(xué)生通過實(shí)踐的方式將課程之間進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)系，能夠以項(xiàng)目為主導(dǎo)，在“做中學(xué)”和“學(xué)中做”。

2.2 轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，改革教學(xué)方法，提高授課藝術(shù)

積極探索嶄新的教學(xué)模式，引入項(xiàng)目式、案例式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式等多樣化的教學(xué)方法，注重課堂的講課藝術(shù)，提高教學(xué)效果。

（1）轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，理論與實(shí)踐并重

打破傳統(tǒng)的“先理論課、后實(shí)驗(yàn)課”的僵硬模式，靈活處理理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使兩者能交叉進(jìn)行，讓理論知識(shí)為實(shí)驗(yàn)過程鋪路，讓實(shí)驗(yàn)操作夯實(shí)理論基礎(chǔ)，兩者相輔相成、緊密結(jié)合。比如在講解尺寸公差與配合的內(nèi)容時(shí)，安排長度檢測實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)被測工件圖紙要求，合理選用量具，判斷尺寸的合格性。在掌握了游標(biāo)卡尺、千分尺、光學(xué)比較儀等量儀的使用方法的同時(shí)，也進(jìn)一步加深了對(duì)基本尺寸、極限尺寸、誤差、公差、偏差等基本概念的深刻理解。

表1 模塊化互換性與技術(shù)測量教學(xué)內(nèi)容

（2）創(chuàng)新多種教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

由于本門課程專業(yè)術(shù)語多、名詞概念多、國家標(biāo)準(zhǔn)多，學(xué)生普遍感覺晦澀難懂，提不起學(xué)習(xí)興趣。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容，靈活選取教學(xué)方法和手段。在講解概念、定義的時(shí)候，可以采用啟發(fā)式教學(xué)法，有效調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。采用項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，將實(shí)驗(yàn)任務(wù)以項(xiàng)目書的形式交給學(xué)生，學(xué)生需要去查閱資料手冊(cè)，弄懂相關(guān)原理和概念，提出質(zhì)疑、相互討論、找出解決任務(wù)的方法。這樣的方式激發(fā)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的求索欲望，鍛煉了學(xué)生自主解決問題的實(shí)際操作能力，也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的精神。比如以典型裝置減速器的精度檢測設(shè)計(jì)為例，該項(xiàng)目要求學(xué)生完成減速器裝配圖中配合尺寸的標(biāo)注，零件圖中尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的標(biāo)注。

（3）講好緒論課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)習(xí)的原動(dòng)力，它可以引導(dǎo)求知者去主動(dòng)探索事物的底蘊(yùn)，直接促進(jìn)學(xué)習(xí)效率的提高。緒論課是學(xué)生初次認(rèn)知該門課程的窗口，上好緒論課對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、提高學(xué)習(xí)興趣起著重要的作用[6]。筆者精心設(shè)計(jì)了緒論課的講課內(nèi)容，在上課開始先給同學(xué)們播放了第七屆環(huán)太湖國際公路自行車賽的精彩視頻，該賽事于2016年在毗鄰城市江蘇無錫舉辦，一下子拉近了和學(xué)生的距離，吸引了學(xué)生的眼球。然后由賽車自然過渡到同學(xué)們?nèi)粘Ｉ钪序T行的普通自行車，給出幾種不同品牌的自行車圖片和單價(jià)，提問學(xué)生為什么價(jià)格懸殊這么大，讓學(xué)生積極參與討論，如果是你會(huì)選購什么價(jià)位的自行車。在輕松活躍的氣氛中，引入機(jī)械產(chǎn)品零部件的加工精度問題，零部件的加工精度直接影響整機(jī)的性能和質(zhì)量，逐漸切入本門課程的主要內(nèi)容----機(jī)械產(chǎn)品的精度設(shè)計(jì)與檢測。在講解標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)互換性的前提時(shí)，通過引入老爺車的輝煌歷史，曾經(jīng)創(chuàng)下史無前例的銷量的根本原因，就是其所有的零部件的生產(chǎn)制造都標(biāo)準(zhǔn)化，從而讓學(xué)生明白標(biāo)準(zhǔn)化的重要性。在介紹優(yōu)先數(shù)的由來的過程中，穿插19世紀(jì)法國軍官雷偌先生的趣味故事，讓學(xué)生在領(lǐng)略科學(xué)巨匠的風(fēng)姿中了解專業(yè)術(shù)語的含義。就這樣使學(xué)生們逐漸從感性上接受這門課程并產(chǎn)生了濃厚的興趣，并深刻體會(huì)到這門課程的重要性和工程實(shí)用性。

2.3 充分利用科技競賽活動(dòng)，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力

教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生積極參與各類科技競賽活動(dòng)、教師科研項(xiàng)目，并能將互換性課程的理論知識(shí)應(yīng)用到創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的圖紙標(biāo)注環(huán)節(jié)，指導(dǎo)教師對(duì)如何進(jìn)行公差與配合的選取、表面粗糙度的選用等理論內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)撥，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和科技實(shí)踐的良好循環(huán)。比如在第七屆“浩辰杯”華東區(qū)CAD應(yīng)用技能競賽中蘇州理工學(xué)院斬獲佳績，獲得團(tuán)體和個(gè)人的多項(xiàng)機(jī)械工程圖、機(jī)械三維建模的獎(jiǎng)項(xiàng)。指導(dǎo)教師在工程圖樣的標(biāo)注中，向?qū)W生借機(jī)滲透執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)的意識(shí)，使得圖紙中的尺寸、公差、粗糙度等標(biāo)注符合標(biāo)準(zhǔn)要求。又如在2017年中國工程機(jī)器人大賽中，蘇州理工學(xué)院學(xué)生在仿人競速、競技體操、仿人搏擊、搬運(yùn)工程等賽項(xiàng)中也獲得佳績（圖2、圖3所示）。

圖2 學(xué)生賽前調(diào)試程序

圖3 站在領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)的學(xué)生們

3 改革實(shí)施后的效果及分析

2016-2017學(xué)年第二學(xué)期，我院將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)作為改革實(shí)驗(yàn)班，在期末考試中，學(xué)生成績與往屆相比有很大的提高，優(yōu)秀率為28%，良好率為30%，分別高出往屆8和3分百分點(diǎn)，不及格率僅4%，比往屆少13個(gè)百分點(diǎn)，具體情況見表2和表3所示。這表明改革實(shí)施后的教學(xué)效果顯著。

4 結(jié)束語

總之，為了提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果，蘇州理工學(xué)院互換性與技術(shù)測量課題組根據(jù)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，采取了一系列卓有成效的改革措施，在短短的時(shí)間內(nèi)取得了比較好的教學(xué)效果，提高了學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

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