“新工科”下“精密測量”課程實踐教學(xué)改革

葛夢瀅，劉 利，劉江麗

（上海大學(xué)工程訓(xùn)練國家級實驗教學(xué)示范中心，上海200444）

“現(xiàn)代精密測量技術(shù)”是集光學(xué)、電子、傳感器、圖像、制造及計算機技術(shù)于一體的綜合性交叉學(xué)科，涉及學(xué)科非常廣泛，許多高校的工程類專業(yè)都開設(shè)了“精密測量”這門課程。本課程培養(yǎng)學(xué)生了解測量技術(shù)的發(fā)展史，掌握精密測量的基本理論知識和專業(yè)實踐技能。隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，智能制造技術(shù)、智能設(shè)備如雨后春筍般涌現(xiàn)于實際生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的“精密測量”實踐教學(xué)逐漸不能適應(yīng)加工制造業(yè)的需要。為了實現(xiàn)“教學(xué)過程”和“生產(chǎn)過程”的準確對接，貫徹落實卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，培養(yǎng)和造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，“精密測量”實踐教學(xué)環(huán)節(jié)亟待優(yōu)化[1]。本文針對“精密測量”實踐課程，從改革創(chuàng)新教學(xué)模式、教學(xué)方法和課程體系等方面進行探討和交流。

1 “精密測量”實踐教學(xué)的現(xiàn)狀分析

1.1 測量設(shè)備類型單一與工程實際存在差別

目前，制造企業(yè)面臨“高自動化”和“高產(chǎn)量”的生產(chǎn)需求，為了提升生產(chǎn)效率，生產(chǎn)過程中廣泛使用自動化加工設(shè)備。同時，通過使用全自動精密測量設(shè)備和測量分析軟件，借助直觀的操作界面和智能化的全特征自動識別功能，提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量控制能力[2]。但是，一些高校仍使用傳統(tǒng)的未配備測量分析軟件的手動測量設(shè)備進行教學(xué)，造成教學(xué)內(nèi)容滯后于工程技術(shù)發(fā)展，對學(xué)生的就業(yè)產(chǎn)生影響。

1.2 實踐教學(xué)內(nèi)容簡單陳舊

“精密測量”教學(xué)的主要內(nèi)容有測量技術(shù)概述、測量設(shè)備簡介、精密測量實踐等[3]。由于一些高校對課程教學(xué)培養(yǎng)目標不夠明確，長期延用往年實踐項目進行教學(xué)，造成實踐教學(xué)內(nèi)容簡單陳舊，與實際工程相脫節(jié)，對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)產(chǎn)生影響。

1.3 實踐教學(xué)缺乏較為完整的課程體系

課程體系由特定的課程觀、課程目標、課程內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)和課程活動方式共同組成[4]。有些高校只把教師講授和學(xué)生學(xué)習(xí)的預(yù)定知識內(nèi)容作為課程內(nèi)容的唯一要素，卻沒有重視將學(xué)生從具體的課題教學(xué)活動中所獲得的實踐經(jīng)驗也作為課程內(nèi)容的組成部分，導(dǎo)致教師和學(xué)生只是作為課程開發(fā)的旁觀者與局外人，逐漸失去了課程建構(gòu)者與創(chuàng)造者的能力與價值。

1.4 實踐教學(xué)缺乏較為完整的課程體系

目前，許多高校沒有根據(jù)教學(xué)實際和學(xué)生自身情況采取合理的評價方式對學(xué)生進行實驗考核，開設(shè)的傳統(tǒng)實踐教學(xué)內(nèi)容偏重于知識的終結(jié)性評價,很大程度上取決于實驗報告的成績，只重視學(xué)生在實踐中獲得的最終結(jié)果，而忽視了實踐過程中對學(xué)生所展現(xiàn)的創(chuàng)新意識、實踐技能、個人素養(yǎng)等方面進行評估，無法充分調(diào)動學(xué)生對實驗課程學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，限制了學(xué)生的創(chuàng)造思維和可持續(xù)發(fā)展[5-6]。

2 “精密測量”實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的思考

2.1 建立創(chuàng)新與能力并重的教學(xué)模式

“大學(xué)教育要改變目前這種因循守舊的狀況，使教育培養(yǎng)出來的人都能帶著滿腦子的問題進入社會，在工作中創(chuàng)新、改革。大批具有創(chuàng)新意識的人不斷地在實踐中探索問題、解決問題，國家就會興旺，社會就會大步前進。”錢偉長先生的教學(xué)理念推動了國家創(chuàng)新教育的改革進程[7]。創(chuàng)新教育即是挖掘人的潛能，促進人主動學(xué)習(xí)發(fā)展的啟發(fā)式教育。高校創(chuàng)新教育應(yīng)貫徹教育與生產(chǎn)勞動、教育與社會實踐相結(jié)合的要求，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。因此，“精密測量”實踐教學(xué)應(yīng)建立一種創(chuàng)新與能力并重的教學(xué)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生運用知識理論解決實際問題的能力。

采用任務(wù)驅(qū)動模式實現(xiàn)“理論實踐一體化”教學(xué)[8]。從具體工作任務(wù)出發(fā)設(shè)計項目教學(xué)過程，通過典型零件測量和質(zhì)量控制項目，促使學(xué)生為完成任務(wù)主動獲取精密測量和質(zhì)量控制相關(guān)知識，帶著問題學(xué)習(xí)測量設(shè)備的工作原理和使用方法，逐漸領(lǐng)會實際工程的實施要求，在“教、學(xué)、做”綜合教學(xué)過程中實現(xiàn)專業(yè)知識、實踐能力、創(chuàng)新態(tài)度的教學(xué)目標。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代對課堂教學(xué)提出了嚴格的要求。教師要擅于運用諸如多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等現(xiàn)代教育技術(shù)，將課堂知識點的傳授改革為線上教育，學(xué)生可在課前了解實踐內(nèi)容，擴展學(xué)習(xí)完善課前準備，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的靈活性。同時，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)理念設(shè)計線下實踐教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生帶著問題進課堂，通過師生面對面的探討交流，促進學(xué)生吸收和應(yīng)用所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、表達能力和組織能力，促使學(xué)生在感受現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果的過程中激發(fā)自身的創(chuàng)新思維。鼓勵教師發(fā)揮主導(dǎo)性，創(chuàng)造性地教；促進學(xué)生發(fā)揮主動性，創(chuàng)造性地學(xué)[9]。

2.2 聚焦行業(yè)趨勢，開展特色鮮明的教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)如今，人們身處在一個科技經(jīng)濟快速發(fā)展的時代，社會面貌日新月異。這就要求高校聚焦行業(yè)趨勢，將教學(xué)與科研、社會服務(wù)相滲透，開展產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合工作，培育系統(tǒng)性且能及時反映社會科技經(jīng)濟文化發(fā)展的實踐項目。

精密測量在產(chǎn)品生產(chǎn)全流程中扮演著不可或缺的角色，主要作用是將被測量與同性質(zhì)的標準量進行精密比較，檢驗產(chǎn)品是否符合要求，從而全方位保證產(chǎn)品質(zhì)量。為了加深學(xué)生對產(chǎn)品質(zhì)量控制的理解，“精密測量”實踐教學(xué)應(yīng)緊密聯(lián)系過程質(zhì)量控制技術(shù)。

目前，許多制造企業(yè)普遍采用統(tǒng)計過程控制軟件（SPC）對產(chǎn)品進行測量檢驗，通過各類數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析手段對過程質(zhì)量進行監(jiān)控、預(yù)警，并基于數(shù)據(jù)對制造過程中的各類產(chǎn)品質(zhì)量問題進行分析，提高企業(yè)質(zhì)量管理水平[10-11]。

“精密測量”實踐教學(xué)項目可采用校企合作的真實項目，依據(jù)企業(yè)機械產(chǎn)品質(zhì)量檢測和控制過程，以企業(yè)典型工程任務(wù)為教學(xué)載體，將新知識、新技術(shù)、新設(shè)備融入課程內(nèi)容，確保教學(xué)內(nèi)容緊跟行業(yè)發(fā)展步伐，保證學(xué)生具備企業(yè)要求的工作能力[12]。同時，“精密測量”實踐教學(xué)通過配套使用精密檢測儀器和統(tǒng)計過程控制軟件，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)不同的實際工程情況，設(shè)計數(shù)據(jù)采集解決方案，繪制質(zhì)量控制圖表，分析質(zhì)量失控原因，提出質(zhì)量優(yōu)化措施，提升學(xué)生利用現(xiàn)代化質(zhì)量控制方法解決實際工程問題的能力。融合SPC技術(shù)的“精密測量”實踐教學(xué)過程如圖1所示。

圖1 融合SPC技術(shù)的“精密測量”實踐教學(xué)過程

2.3 立足學(xué)生培養(yǎng)，構(gòu)建多層級的課程體系

在“新工科”背景下，對卓越工程師的培養(yǎng)，強化大學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中自主積極性的提升和創(chuàng)造力的展現(xiàn)，專業(yè)實驗項目的革新是實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的內(nèi)在動力和強化手段[13]。因此，高校應(yīng)著力構(gòu)建多層級的創(chuàng)新性實驗課程體系，將主要面向機械專業(yè)本科生的“精密測量”實踐課程，同時向所有相關(guān)專業(yè)方向及其他對測量實驗、實踐環(huán)節(jié)感興趣的大學(xué)生開放與共享，促進學(xué)科交叉融合發(fā)展，有利于培養(yǎng)新時代復(fù)合型人才[14]。

多層級課程體系體現(xiàn)了“因材施教，綜合發(fā)展”的教學(xué)理念，主要包括基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和研究性實驗。基礎(chǔ)實驗面向?qū)ο鬄楸究频湍昙墝W(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生在實踐過程中掌握專業(yè)知識，提高動手能力；綜合實驗指由教師為主導(dǎo)，提供實驗方案，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下開展學(xué)科內(nèi)的實驗，著重培養(yǎng)學(xué)生有機結(jié)合所學(xué)知識的能力，了解設(shè)計實驗的思路和解決問題的方法，提升系統(tǒng)化思考能力和應(yīng)用實踐能力；本科高年級學(xué)生已具備基礎(chǔ)專業(yè)知識和學(xué)習(xí)能力，可將研究性實驗融入實踐教學(xué)中，教師通過廣泛調(diào)研，提出與生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究緊密結(jié)合的課題，指導(dǎo)學(xué)生自主查閱文獻資料、設(shè)計實驗方案、進行實驗操作、發(fā)現(xiàn)提出問題、優(yōu)化解決方案、撰寫實踐報告，充分發(fā)揮學(xué)生探索學(xué)習(xí)的主動性和積極性，激發(fā)學(xué)生的科研熱情和創(chuàng)新意識，提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題和創(chuàng)新能力?！熬軠y量”實踐教學(xué)課程體系如圖2所示。

圖2 “精密測量”實踐教學(xué)課程體系

2.4 建立多元化的實踐考核評價方式

隨著社會進步、科技發(fā)展，依據(jù)現(xiàn)代智能制造業(yè)的發(fā)展趨勢及需求，高校培養(yǎng)的新型人才結(jié)構(gòu)逐步呈現(xiàn)多元化、綜合化、復(fù)合化的特點。因此，在構(gòu)建“精密測量”實踐課程考評指標體系的過程中，一方面堅持將實踐操作結(jié)果作為重點考核內(nèi)容，一方面也應(yīng)注重社會對技術(shù)人才的具體需求，強調(diào)對學(xué)生科技、創(chuàng)新、心理等素質(zhì)的培養(yǎng)[15]。

“精密測量”實踐教學(xué)應(yīng)盡快打破以往評價主體單一、注重終結(jié)性評價的方式，建立多元化的實踐考核評價方式。

評價主體多元化。對學(xué)生的評價應(yīng)該涵蓋教師評價、學(xué)生自評和小組互評幾個環(huán)節(jié)。學(xué)生是教學(xué)活動的主體，有效的評價可調(diào)動學(xué)生參與性，通過自評、互評激發(fā)學(xué)生的有效互動性、主觀能動性，促進對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、創(chuàng)造性的培養(yǎng)與發(fā)展。

評價環(huán)節(jié)多重化。實踐課程考核應(yīng)當(dāng)注重過程管理，重視過程評價，考核學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、個人素養(yǎng)，促使學(xué)生由被動地按照實驗指導(dǎo)書記錄實驗數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為主動去思考實驗環(huán)節(jié)的設(shè)計，優(yōu)化實驗操作，培養(yǎng)學(xué)生交流表達、團結(jié)協(xié)作、勤于總結(jié)，持續(xù)改進的綜合能力。

評價內(nèi)容多面化。結(jié)合實際情況，按照“精密測量”實踐教學(xué)特點，實現(xiàn)理論與實踐整合，技能與作業(yè)態(tài)度結(jié)合。評價考核類別應(yīng)該涵蓋如下方面：自主學(xué)習(xí)能力（課前預(yù)習(xí)、吸收知識、獨立完成實踐項目的能力）、學(xué)習(xí)態(tài)度和主觀能動性（課堂考勤、課堂參與程度）、相互協(xié)作精神（組織協(xié)調(diào)能力、團結(jié)互助精神）、個人素養(yǎng)（行為舉止、操作規(guī)范）、過程型學(xué)習(xí)效果（階段性實踐任務(wù)完成質(zhì)量）、表達能力（課堂發(fā)言、方案討論、報告總結(jié)）。有助于發(fā)揮學(xué)生開展技能訓(xùn)練、科技創(chuàng)新、科學(xué)研究等活動的積極性。

評價方法科學(xué)化。實踐課程應(yīng)從多方面對學(xué)生進行評價，采用定量和定性相結(jié)合的方式對評價指標進行科學(xué)描述及整合，制定公正科學(xué)的評價體系。對于定量指標，可采用實驗報告進行考核，如實驗技術(shù)、實驗設(shè)備等專業(yè)知識考核。對于定性指標，可采用等級描述的方式進行考核，按照評價體系表用事實或數(shù)據(jù)對指標反映的能力進行具體描述及清楚界定，并據(jù)此分級，考核時對照等級描述內(nèi)容進行評價。

3 結(jié)論

在“新工科”背景下，響應(yīng)國家對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求，結(jié)合”精密測量”實踐課程特點，建立了創(chuàng)新與能力并重的教學(xué)模式，綜合過程質(zhì)量控制時融合SPC技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，以培養(yǎng)基本操作、應(yīng)用實踐、解決復(fù)雜工程問題、創(chuàng)新四大能力為目標，構(gòu)建了基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、研究性實驗的多層級課程體系，整合評價主體多元化、評價環(huán)節(jié)多重化、評價內(nèi)容多面化、評價方法科學(xué)化四方面，建立多元化的實踐考核評價方式。通過持續(xù)推進“精密測量”教學(xué)改革進程，實現(xiàn)“教學(xué)過程”和“生產(chǎn)過程”準確對接，為社會發(fā)展源源不斷輸送“知行并舉，能力本位”的創(chuàng)新型復(fù)合人才。