以理論知識與工程實踐有機結(jié)合為導(dǎo)向的精度與測量課程改革

尹宜勇 劉景云 張偉杰

[摘 要]針對精度與測量課程中概念多、術(shù)語多、標準多、符號多，造成近機類學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高的問題。精選教學(xué)知識基本框架，優(yōu)化教學(xué)案例，搭建在線教學(xué)平臺，把工程訓(xùn)練和無碳小車中的精度設(shè)計問題融入office hour中，激發(fā)了學(xué)生對精度與測量課程的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的動手能力和工程實踐能力。

[關(guān)鍵詞]精度與測量;工程實踐;課程改革

[基金項目]2019—2020年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“基于機器人運動學(xué)的技術(shù)培訓(xùn)與課程建設(shè)”（201901059051）

[作者簡介]尹宜勇（1984—），男，山東汶上人，博士，講師，碩士生導(dǎo)師，主要從事振動理論及測試技術(shù)教學(xué)與研究。

[中圖分類號] TH16[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）47-0-02[收稿日期] 2020-05-25

精度與測量是高等院校機械類、近機類必修的一門實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課[1]（P10）。精度與測量的主要特點是概念多、術(shù)語多、標準多、符號多[2-3]，這樣就導(dǎo)致了“概念性知識”比較多。對大學(xué)生來說許多名詞都是初次聽說，感到抽象難懂，難以入門，這嚴重影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。另外由于涉農(nóng)院校近機類的精度與測量課程學(xué)時多為24個短學(xué)時，在短學(xué)時中把孔軸尺寸極限與配合、測量技術(shù)基礎(chǔ)、幾何公差與檢測、表面粗糙度與檢測四個核心內(nèi)容中的大量“概念性知識”講授給學(xué)生，這將導(dǎo)致所學(xué)知識難度更大，進一步打擊了近機類學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，形成惡性循環(huán)。

針對上述現(xiàn)狀，為了讓涉農(nóng)院校近機類學(xué)生能夠把這門技術(shù)基礎(chǔ)課學(xué)好，本教學(xué)團隊首先精選了教學(xué)知識基本框架，滿足了學(xué)生的知識需求。其次增加教學(xué)案例，把“概念性知識”轉(zhuǎn)化為“程序性知識”，增加教學(xué)內(nèi)容的邏輯性。優(yōu)化教學(xué)方法，結(jié)合工程訓(xùn)練中的機械加工過程與學(xué)生進行交流互動，提高教學(xué)效果。最后把本科生科技創(chuàng)新項目中無碳小車的精度設(shè)計融入office hour中，使得理論知識與實踐有機結(jié)合，解決學(xué)生動手能力和工程實踐運用及創(chuàng)新能力不足的問題。通過上述課程改革激發(fā)了涉農(nóng)高校近機類學(xué)生對精度與測量課程的學(xué)習(xí)興趣。

一、教學(xué)知識基本框架

近機類的學(xué)生應(yīng)掌握有關(guān)國家標準的內(nèi)容和原則，初步學(xué)會和掌握零件精度設(shè)計的內(nèi)容和方法;能夠查用公差表格，并能正確標注圖樣;了解各種典型的測量方法，學(xué)會常用計量器具的使用及數(shù)據(jù)處理的方法。根據(jù)學(xué)生的知識需求，教學(xué)知識基本框架如下表所示。

二、優(yōu)化教學(xué)實施方案

通過把抽象的教學(xué)內(nèi)容灌輸給學(xué)生會造成教學(xué)質(zhì)量不高，要增加同學(xué)們?nèi)粘Ｉ钍煜さ陌咐屚瑢W(xué)對講授的內(nèi)容產(chǎn)生興趣。由于每節(jié)課的授課時間為50分鐘，連續(xù)兩節(jié)課的講授內(nèi)容大多數(shù)同學(xué)不能全部理解，需要后續(xù)的復(fù)習(xí)，可以把課程資源和講課視頻上傳到學(xué)校的教學(xué)平臺，讓學(xué)生在課后解決自己不懂的知識。

（一）優(yōu)選教學(xué)案例

選擇日常生活和工程訓(xùn)練中的相關(guān)精度設(shè)計案例，通過講授讓學(xué)生快速進入知識點。比如在大學(xué)校園中普遍存在的共享單車，如果某個零件損壞需要怎么更換，經(jīng)過學(xué)生的討論后進入互換性概念的講解。發(fā)動機中活塞銷與活塞銷孔存在加工精度高、生產(chǎn)成本低的矛盾，解決這個矛盾需要理解不完全互換性的概念并應(yīng)用到工程中去。工程訓(xùn)練中的車、銑等加工過程中經(jīng)常使用定制刀具加工孔，為了減少定制刀具的種類，一般情況下應(yīng)優(yōu)先選擇基孔制配合。冷拉鋼材外徑不用加工直接可以作為農(nóng)業(yè)機械中一般軸類使用，這樣在配合種類中應(yīng)選擇基軸制。通過日常生活和工程應(yīng)用中存在的問題，引出知識點，構(gòu)建整個知識系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生的興趣度。在課堂中鼓勵學(xué)生簡潔準確地表達自己的獨到見解，增加學(xué)生之間的討論環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的參與感。

教師上課適當(dāng)減少對PPT的依賴性，主動與學(xué)生進行交流互動。教師要在每章結(jié)束前對日常生活和工程應(yīng)用中的問題結(jié)合知識點給予評價，對知識體系進行回憶總結(jié)，使得學(xué)生感性的認識和片段的思考轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)的知識體系。最終把課程中的“概念性知識”轉(zhuǎn)化為“程序性知識”，使得教學(xué)概念清楚、重點內(nèi)容突出、難點便于理解。

（二）搭建在線教學(xué)平臺

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，“混合式教學(xué)”[4]在各個高校開始逐步實施，在線教學(xué)也越來越重要。

為了課程教學(xué)之前讓同學(xué)預(yù)習(xí)課堂講授內(nèi)容，提前一周把PPT、重點難點內(nèi)容、日常生活和工程應(yīng)用的問題上傳學(xué)校的本科生在線教育綜合平臺，讓學(xué)生腦洞大開的在線上討論怎么才能解決日常生活和工程應(yīng)用中的精度設(shè)計問題，在上課之前就把課堂內(nèi)容傳遞給學(xué)生。為了讓同學(xué)及時復(fù)習(xí)，在課堂教學(xué)之后就把教學(xué)視頻、課題作業(yè)和作業(yè)答案上傳到本科生在線教育綜合平臺，對作業(yè)的提交時間進行限制，提交作業(yè)時間截止后作業(yè)答案就會公布，學(xué)生可以通過教學(xué)視頻反復(fù)學(xué)習(xí)沒有掌握的知識點，通過課題作業(yè)對重點難點內(nèi)容進行消化吸收，提高教學(xué)質(zhì)量。

為了在精度檢測實驗之前讓同學(xué)對計量器具有較好的認知，提前一周把實驗指導(dǎo)書和實驗報告書上傳學(xué)校的本科生在線教育綜合平臺。由傳統(tǒng)的實驗員演示操作改革為讓學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書自主探索實驗如何操作，讓學(xué)生掌握儀器的工作原理和讀數(shù)原理。增加了實驗板塊的趣味性和實踐性。最后學(xué)生把實驗報告書上傳本科生在線教育綜合平臺，便于文件的存檔和教師批改，節(jié)省了時間和紙張。

三、理論知識與工程實踐有機結(jié)合

通常的office hour是指授課教師在固定的時間段對學(xué)生的疑問進行解答。解答的問題多是作業(yè)和考試范圍等常規(guī)性疑問。經(jīng)過office hour改革，增加科技創(chuàng)新項目和工程訓(xùn)練中無碳小車圖紙中尺寸公差、幾何公差及表面粗糙度等相關(guān)技術(shù)要求的標注指導(dǎo)工作，解決學(xué)生動手能力和工程實踐能力不足的問題。比如無碳小車中車輪圓度的控制是決定小車高效穩(wěn)定前行的重要因素，但是圓度要求不是越高越好，而是在滿足使用性能的條件下，盡量選擇低的精度等級，這樣才能在工程中獲得最佳的經(jīng)濟效益，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。通過office hour的討論讓學(xué)生懂得不同的精度設(shè)計和檢測方案對產(chǎn)品的市場競爭力會造成巨大的影響，切實讓學(xué)生感覺到機械工程師需要在設(shè)計階段就要考慮產(chǎn)品零件的精度指標和制造成本。

四、結(jié)語

針對涉農(nóng)院校近機類學(xué)生在精度與測量課程學(xué)習(xí)中存在的問題，精選了教學(xué)知識基本框架，優(yōu)化了教學(xué)案例，搭建了在線教學(xué)平臺，把工程訓(xùn)練和無碳小車中的精度設(shè)計問題在office hour中解答。通過一年的教學(xué)改革探索，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生的動手能力和工程實踐能力。

參考文獻

[1]孔曉玲.公差與測量技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2009.

[2]張雷雨，李劍鋒，高亞楠.《公差與配合》課程教學(xué)方法探討[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2018，31（2）：83-84.

[3]王翔，鄭高峰，李文望.新工科背景下《互換性與技術(shù)測量》教學(xué)模式改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2019，（52）：122-124.

[4]吳彥春，胡業(yè)發(fā)，吳華春，宋春生，張錦光，程鑫.互換性課程混合式教學(xué)實踐的關(guān)鍵性問題研究[J].機械設(shè)計，2018，35（增2）： 380-382.

Abstract： There are many concepts， terms， standards and symbols in Accuracy and Measurement. This situation results in the low interest of near enginery students when they study this course. The teaching team selects the basic framework of teaching knowledge， optimizes teaching cases， and builds an online teaching platform. And the teaching team integrates the engineering training and accuracy design of carbon-free car into the office hour. These reforms stimulate students' interest in the course of Accuracy and Measurement， and improve their practical ability and engineering practice ability.

Key words： Accuracy and Measurement; engineering practice; curriculum reform