面向工程教育的“互換性與技術(shù)測量”教學改革

[摘 要] 為達成工程教育專業(yè)認證標準，按照本校機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標，根據(jù)“互換性與技術(shù)測量”課程特點，調(diào)整本課程現(xiàn)有的知識體系和講授方式，在優(yōu)化理論教學內(nèi)容、開展層次化實踐教學和完善考核模式三方面進行改革，并通過課程達成度評價形成教學效果閉環(huán)評價體系。教學實踐效果表明，這項教學改革可以使本課程有效滿足工程教育專業(yè)認證對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要，有助于互換性基礎(chǔ)理論向解決復雜工程問題能力的有效轉(zhuǎn)化，達到工程教育專業(yè)認證要求的工學結(jié)合目標。

[關(guān)鍵詞] 互換性與技術(shù)測量;工程教育專業(yè)認證;教學改革

[基金項目] 2018年度蘭州理工大學高等教育研究項目“面向工程教育認證的‘互換性與技術(shù)測量教學模式與考核方式綜合改革探索”（GJ2018C-7）

[作者簡介] 寧會峰（1977—），男，陜西鳳翔人，博士，蘭州理工大學機電工程學院副教授，主要從事精密加工技術(shù)、特種裝備及自動化研究。

[中圖分類號] TG801 ? [文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）26-0053-03 ? ?[收稿日期] 2021-04-08

一、引言

“互換性與技術(shù)測量”課程涉及機械產(chǎn)品設(shè)計、制造、質(zhì)量控制和生產(chǎn)組織管理等各個環(huán)節(jié)，是機械類和近機類專業(yè)學生能力培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)課程[1]。通過這門課程的學習，可以培養(yǎng)和提升學生從事機械設(shè)計與制造必須具備的機械產(chǎn)品配合、機械零件精度設(shè)計與分析的基本知識和技能，使其具備機械工程師最基本的職業(yè)素養(yǎng)和能力。

在機械類本科學生的專業(yè)學習中，如何加強學生工程素養(yǎng)和能力的培養(yǎng)，如何逐步完善創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，如何有效提升學生解決復雜工程問題的能力，成為教學研究的重要課題。為了適應(yīng)工程教育專業(yè)認證新要求，國內(nèi)高校對此進行了許多積極探索，已經(jīng)總結(jié)出許多好的教學方法和改革思路[2]。在歷經(jīng)多次教學改革與培養(yǎng)方案修訂后，目前本?！盎Q性與技術(shù)測量”總課時為32個（其中理論課28學時，實驗課4學時）。如何在有限的課時內(nèi)達到良好的教學效果，使課程達到應(yīng)有的教學目的，是該課程新一輪教學改革的主要任務(wù)。本課程組從優(yōu)化理論教學內(nèi)容、豐富實踐教學層次、完善考核方式三個方面著手，以提高教學質(zhì)量為目標，開展了層次化教學改革實驗，提升了教學效果。

二、傳統(tǒng)課程教學存在的問題

本課程具有“四多一廣二強”的鮮明特點，即名詞術(shù)語多、標準項目多、抽象概念多、符號代碼多，涉及的知識面廣，學科交叉性強，綜合應(yīng)用性強。但學生的學習積極性不高，學習效果不佳，很難將所學知識應(yīng)用到解決復雜機械工程問題中去。究其原因，主要存在如下問題。

1.教材的理論性過強。本課程教材內(nèi)容很多來源于相關(guān)標準，理論深度較高，也有較大的理解難度，而且大量出現(xiàn)易于混淆的專業(yè)名詞、術(shù)語等，對初學者而言難以分辨和理解，給學習造成很大困難。

2.實驗教學體系落后。本課程的實驗以軸類、箱體類、螺紋、齒輪零件測量為主，測量設(shè)備以簡單的量儀和量具為主，實驗設(shè)備落后和內(nèi)容單一，難以滿足工程教育專業(yè)認證對課程的要求。

3.課時不足。由于專業(yè)教學課程體系的結(jié)構(gòu)性調(diào)整，各學校專業(yè)課的課時均在不同程度上減少，但原有教學內(nèi)容并沒有調(diào)整，如果簡單采用照本宣科的講授方式，必然因課時不足導致教學效果不好。

4.考核方式單一。學生為通過考試，大多死記硬背，存在學得好不一定考得好、學不好也能考得好的狀況?？v然考試成績高，但依然缺乏以所學知識應(yīng)用于實踐的能力。

三、基于工程教育專業(yè)認證的教學改革

（一）優(yōu)化理論教學內(nèi)容

針對課程在理論教學過程中的問題，課程組對原有教學內(nèi)容進行了適當?shù)恼{(diào)整與優(yōu)化。面對學時不足的現(xiàn)狀，為了在有限的學時內(nèi)把課程內(nèi)容講清楚，需要根據(jù)“面向工程教育要求”，結(jié)合學生培養(yǎng)的需要，對課程內(nèi)容進行適度的取舍，力爭做到主次分明。

1.互換性的理論部分以夠用為度、適用為限，適當壓縮課堂理論教學時間。在教學過程中，對機械產(chǎn)品設(shè)計過程中用不到或較少用到的內(nèi)容（如圓錐的配合與公差、螺紋的配合與公差、量規(guī)設(shè)計等）可以不講或少講;對理論性較強的內(nèi)容（如優(yōu)先、常用配合選擇等內(nèi)容）只講授結(jié)論，將相關(guān)原理作為課后拓展內(nèi)容，由學生課后學習，引導學生學會分析問題和解決問題的方法。

2.強化培養(yǎng)學生選擇和使用標準的能力。在課堂上，先由教師演示再指導學生練習查閱標準，將配合的選擇、公差值的選擇和計算、表面粗糙度選擇作為學生必須掌握的內(nèi)容，加強正確標注軸類、盤類、箱體類、叉架類典型零件的訓練。

3.專業(yè)課程有機銜接。利用先修的金工實習、機械設(shè)計等課程所學內(nèi)容彌補學生工程實踐能力的欠缺，如結(jié)合金工實習中學生親手操作的車、銑、刨等典型機械加工工藝，引導學生理解公差的內(nèi)涵、幾何誤差產(chǎn)生的原因等;將相關(guān)內(nèi)容和后修的“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程中機械工程規(guī)程設(shè)計結(jié)合起來。通過這種瞻前顧后式的教學，可以強化本課程在專業(yè)知識體系中的地位，有利于提升學生對本課程更深層次的理解。

4.將工程案例引入課堂教學。本課程組教師中大多數(shù)有企業(yè)工作經(jīng)歷和完成企業(yè)委托科研項目的經(jīng)歷。課程組要求教師結(jié)合自身工程實踐背景，加大工程應(yīng)用案例的講解，加深學生對重點和難點問題的理解。

（二）探索多種實踐教學模式

課程實驗是理解、掌握、貫通課程知識的重要環(huán)節(jié)，但目前的實踐教學環(huán)節(jié)僅僅局限在2個實驗，實驗過程中自始至終都是教師在“手把手地教”，學生基本上處于被動地位，難以充分調(diào)動學生的積極性。

課程組在綜合調(diào)研了本?，F(xiàn)有實驗設(shè)備后，提出采用多層級的實踐教學方式，使學生能夠根據(jù)本專業(yè)培養(yǎng)要求，并結(jié)合自身興趣和能力選擇訓練層次。實踐教學包括三個層次：（1）基本技能訓練。以傳統(tǒng)的軸類零件尺寸參數(shù)測量、幾何參數(shù)測量、表面粗糙度測量三個實驗為主，使學生掌握量儀的基本功能和使用方法，具備基本的實驗技能和數(shù)據(jù)處理分析方法。（2）專項能力訓練。以箱體類零件綜合參數(shù)測量、齒輪軸（含螺紋、鍵槽）綜合參數(shù)測量為主，使學生掌握平面度、圓柱度、同軸度、對稱度、跳動度等幾何參數(shù)測量方法和齒輪、螺紋參數(shù)的測量，進一步提高學生滿足多參數(shù)復雜測量要求的能力。（3）綜合能力訓練。結(jié)合典型的機器部件拆裝實驗（如減速器拆裝），采用開放的教學模式，通過拆、測、繪、裝的一體化訓練，讓學生自己設(shè)計實驗方案，引導學生討論機械產(chǎn)品制造誤差對使用性能的影響，提高學生機械零件精度設(shè)計的能力。