“互換性與測量技術(shù)”課程教學(xué)改革的探索與實踐

韓霞 陶桂香 張吉軍 馮金龍

摘要：“互換性與測量技術(shù)”課程是我國高等院校機械類及近機類各專業(yè)重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，其課程涉及的內(nèi)容貫穿于機械類各專業(yè)課程的始終，對培養(yǎng)學(xué)生掌握機械零件精度設(shè)計的原則和方法、提高學(xué)生的精度設(shè)計能力有重要意義。為提高課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合課程特點，采取一系列改革嘗試，以期獲得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：互換性;精度設(shè)計;教學(xué)質(zhì)量

《互換性與測量技術(shù)》（以下簡稱“互換性”）是我國高等工科院校學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)教學(xué)計劃時引進(jìn)的，是機械類及近機類各專業(yè)必修的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，主要研究機械設(shè)計和制造過程中的幾何量公差與檢測技術(shù)。課程涉及面廣，綜合性強，是聯(lián)系設(shè)計類課程與制造工藝類課程的紐帶。了解、掌握和應(yīng)用互換性知識，不僅是在校學(xué)生完成工程師的基礎(chǔ)訓(xùn)練必須掌握的基礎(chǔ)知識，也是畢業(yè)后從事機械專業(yè)相關(guān)技術(shù)服務(wù)工作必備的基本專業(yè)素養(yǎng)。課程主要包括公差配合與幾何量檢測兩部分。其內(nèi)容涉及公差與配合、幾何公差、表面結(jié)構(gòu)等產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）的主要基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。由于課程教學(xué)中存在著定義、符號、代號多，敘述性強，實記內(nèi)容多，理論推理少等客觀原因，使學(xué)生覺得易于理解;但感性知識少，與生產(chǎn)實踐聯(lián)系緊密，在后續(xù)課中不會應(yīng)用。在后續(xù)機械設(shè)計課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計等課程的應(yīng)用中反映出較多問題：普遍反映對如何選精度，如何檢測、如何選儀器不知從哪著手，畢業(yè)答辯中學(xué)生害怕觸及這一方面的問題，甚至有的同學(xué)連符號、代號都不知道;凡此種種，使學(xué)生學(xué)習(xí)不感興趣，學(xué)習(xí)也只是為了應(yīng)付考試，作業(yè)、實驗報告抄襲現(xiàn)象一直存在。互換性教學(xué)改革迫在眉睫，如何對《互換性與測量技術(shù)》課程進(jìn)行教學(xué)改革以提高學(xué)生的精度設(shè)計能力，是眾多互換性課程教師一直探索的問題。本文以校級教研課題為背景，結(jié)合我校專業(yè)課程設(shè)置的教學(xué)計劃，針對課程特點，提出以下幾點設(shè)想。

1 優(yōu)化課程體系

“互換性”課程的主要教學(xué)任務(wù)是在有限的學(xué)時內(nèi)使學(xué)生掌握《互換性與測量技術(shù)》的基礎(chǔ)理論知識，掌握機械零件精度設(shè)計的原則和方法，并將其靈活應(yīng)用于機械產(chǎn)品的精度設(shè)計中，培養(yǎng)學(xué)生具備精度設(shè)計的基本技能。針對本課課時少、內(nèi)容多這些主客觀特點，必須對課程的教學(xué)體系進(jìn)行調(diào)整，教學(xué)內(nèi)容須注重實用性。采取了以下方案：①經(jīng)典內(nèi)容進(jìn)行重點講解，如公差與配合的選用、幾何公差的選擇、表面精糙度等基礎(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行精講，授課時注重理論聯(lián)系實際，尤其是教材中與實際生產(chǎn)有關(guān)的重點內(nèi)容加以強調(diào)，以此來培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。②重復(fù)內(nèi)容略講或不講，例如幾何公差的標(biāo)注和表面粗糙度的符號及標(biāo)注這兩部分內(nèi)容，在機械制圖中已講過就可以略講，授課時選擇幾張具有代表性的帶有形位公差和表面粗糙度的實際工程圖紙進(jìn)行講解，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情;對尺寸鏈、螺紋結(jié)合的互換性的這幾部分內(nèi)容與后續(xù)專業(yè)課程內(nèi)容有重復(fù)，不講。③刪減實踐中應(yīng)用較少的內(nèi)容，如公差原則中的可逆要求、圓錐結(jié)合的互換性、大小尺寸段的公差與配合等知識點 ，使課程內(nèi)容設(shè)置更合理。此外，教學(xué)時要關(guān)注學(xué)科發(fā)展動態(tài)，尤其要關(guān)注新標(biāo)準(zhǔn)的頒布與實施，及時更新教學(xué)內(nèi)容。

2改進(jìn)教學(xué)方法和手段

“互換性”課程的理論抽象、術(shù)語定義多、標(biāo)準(zhǔn)多、符號代號多、涉及的知識面廣，理論性及實踐性強等特點，在教學(xué)中需多種教學(xué)方法與教學(xué)手段配合，以期提高教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果。

2.1多媒體教學(xué)與板書結(jié)合

因課程需要，采用板書為主、多媒體為輔的授課形式。整個課程都是圍繞國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹，因此課程的內(nèi)容偏于敘述，采用板書更有助于知識點的記憶和重難點的把握。但考慮板書信息量有限以及對抽象內(nèi)容的演繹不夠直觀，所以在擴充知識點的信息量以及抽象內(nèi)容的部分必須運用現(xiàn)代教學(xué)手段——多媒體，如幾何公差的內(nèi)容抽象不易理解，在這一章的講解上就要借助多媒體教學(xué)表現(xiàn)形式多樣性的特點，將這部分內(nèi)容制作成動畫形式進(jìn)行講解，公差帶的立體感、公差原則的多樣性、交互性，演繹得淋漓盡致。這對學(xué)生理解公差帶的形狀及相關(guān)原則起著至關(guān)重要的作用，大大提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果。

2.2 引入研究性教學(xué)理念

眾所周知，2016年李克強總理在北京大學(xué)召開高等教育改革創(chuàng)新座談會時說：“推動大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新，就是要把億萬群眾的創(chuàng)造力激發(fā)出來。對學(xué)校來說，要塑造培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力及精神追求。要多開展啟發(fā)式、討論式、探究式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生豐富的想象力。也要注重增強學(xué)生的實踐能力，培育工匠精神，踐行知行合一?！笨梢?，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)就是整個高等教育所處的最大時代背景，高等教育必須適應(yīng)這個時代要求，為國家培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才提供強有力的支撐。落后的教學(xué)方法和理念已然不在適應(yīng)新的形勢。研究性教學(xué)適合時代發(fā)展需求。研究型教學(xué)是教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的知識積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運用知識和能力，綜合運用研究方法，自主地提出問題，研究問題和解決問題，在研討中達(dá)到學(xué)習(xí)、創(chuàng)造和培養(yǎng)能力等目的的教學(xué)形式。教師圍繞課程的中心，精講基礎(chǔ)內(nèi)容，從提出問題、分析問題、聯(lián)系實際解決問題三方面進(jìn)行課程的教學(xué)設(shè)計。授課過程中，結(jié)合工程案例充分展開討論，引導(dǎo)學(xué)生運用精度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，課后布置任務(wù)，加大師生互動力度，學(xué)練有機結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，激發(fā)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的欲望，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)態(tài)度，從“要我學(xué)”變成“我要學(xué)、我會學(xué)”，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣越來越濃厚。在后續(xù)課程運用中發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果良好，教學(xué)質(zhì)量顯著提高。

3調(diào)整實驗內(nèi)容

實驗環(huán)節(jié)是“互換性”教學(xué)的重要組成部分，占整個學(xué)時的20%。目的是使學(xué)生進(jìn)一步掌握和鞏固課堂上所學(xué)的公差理論、基本的測量技術(shù)和初步熟悉某些計量器具的正確使用方法。為此，對驗證型實驗內(nèi)容進(jìn)行必要的整合并設(shè)計一些綜合性實驗，如尺寸測量、幾何精度測量整合在一起，使學(xué)生從整體上對精度設(shè)計內(nèi)容有所認(rèn)識;開設(shè)一些設(shè)計型實驗，如使用三坐標(biāo)測量儀對典型零部件的精度進(jìn)行全方位檢測等。重點讓學(xué)生運用已掌握的幾何量檢測知識進(jìn)行測量方法的設(shè)計和運用，從而培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和工程設(shè)計能力。

此外開放式實驗教學(xué)有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。開放實驗室使學(xué)生成為實驗室的主人，指導(dǎo)方法靈活，學(xué)生可自主的選擇實驗方法和實驗項目。在設(shè)計性實驗和綜合性實驗中，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣極高，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升。實驗環(huán)節(jié)起到了提升了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

4改革考核方式

考試是教學(xué)過程的最后一個重要環(huán)節(jié)，通過考前復(fù)習(xí)使學(xué)生對課程所涉及知識有系統(tǒng)性的認(rèn)知。鑒于“互換性”課程的實記性強，為避免學(xué)生在復(fù)習(xí)中把主要精力放在死記硬背教材知識點上，考核時側(cè)重學(xué)生對理論知識的掌握情況及綜合運用能力。學(xué)生的考核重點放在平時成績、實驗成績和考試成績等方面。為了調(diào)動學(xué)生平時學(xué)習(xí)的積極性和自主性，課程采取考試成績（60%）+平時成（30%）+實驗成績（10%）組合模式，并加大了平時管理力度，嚴(yán)肅學(xué)習(xí)紀(jì)律，將課堂出勤、課堂測驗、課后作業(yè)、上課提問、實驗出勤、實驗數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)的綜合表現(xiàn)都列入考核范疇，并將實驗成績和平時成績公開化，使學(xué)生認(rèn)識到平時分不白拿，認(rèn)真對待每一節(jié)課。為達(dá)到綜合考察學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果，檢驗學(xué)生理論知識的掌握程度及應(yīng)用能力，考核時采用閉卷考試，注重基礎(chǔ)理論與應(yīng)用的綜合效果，試題設(shè)置按基礎(chǔ)理論（60%）和綜合應(yīng)用（40%）分值設(shè)置，促使學(xué)生在平時學(xué)習(xí)中充分重視基礎(chǔ)知識的理解和后續(xù)在工程實際中的運用。

上述設(shè)想已在設(shè)計2015-2016級5個教學(xué)班230人的授課中運用，在探索與實施的過程中發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果明顯提高，表現(xiàn)在學(xué)生對基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)興趣提高，對課程的系統(tǒng)性有深入的認(rèn)識，同時鍛煉了學(xué)生的協(xié)作能力。盡管如此，課程的改革仍須繼續(xù)進(jìn)一步完善，以期達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生機械精度設(shè)計能力的根本目的。

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