基于工程教育認(rèn)證的“互換性與技術(shù)測(cè)量”教學(xué)改革探索

姜春曉

（煙臺(tái)大學(xué)機(jī)電汽車工程學(xué)院 山東 煙臺(tái) 264005）

“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程，是專業(yè)基礎(chǔ)課和實(shí)踐課之間的橋梁，同時(shí)也是一門行業(yè)國標(biāo)課，在課程體系中占有重要地位[1]。

工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)首先重點(diǎn)要求能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握能力，其次要求能夠提升學(xué)生分析復(fù)雜工程問題的能力。“互換性與技術(shù)測(cè)量”的教學(xué)內(nèi)容以機(jī)械零件幾何參數(shù)的互換性和測(cè)量技術(shù)為主線，重視知識(shí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，突出工程能力的培養(yǎng)。本課程的研究對(duì)象是零件的幾何參數(shù)的精度設(shè)計(jì)和常用的測(cè)量技術(shù)理論。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握零件的幾何參數(shù)的精度設(shè)計(jì)和測(cè)量技術(shù)，讀懂工程圖紙上的精度技術(shù)要求，設(shè)計(jì)出合理的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)方案，正確地處理測(cè)量結(jié)果。

1 基于工程教育認(rèn)證的“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程教學(xué)改革的措施

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方案要求“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程支撐3 個(gè)畢業(yè)要求。根據(jù)3 個(gè)畢業(yè)要求和本課程自身的屬性，遵循學(xué)校的培養(yǎng)定位，對(duì)課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、考核方式、持續(xù)改進(jìn)、實(shí)踐教學(xué)和課程思政等方面分別提出了相應(yīng)改革措施。

1.1 明確課程目標(biāo)

為了保證課程目標(biāo)適應(yīng)于畢業(yè)要求，支撐畢業(yè)要求的達(dá)成，并為教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式提供依據(jù)，將課程目標(biāo)細(xì)化為以下4 個(gè)目標(biāo)。

課程目標(biāo)1：學(xué)習(xí)互換性和標(biāo)準(zhǔn)化的基本概念術(shù)語，掌握機(jī)械產(chǎn)品尺寸精度、幾何精度和表面精度的基本術(shù)語和概念，熟悉通用機(jī)械零部件和產(chǎn)品精度的基本理論和國家標(biāo)準(zhǔn)。了解機(jī)械產(chǎn)品幾何參數(shù)的精度設(shè)計(jì)及幾何參數(shù)測(cè)試的前沿趨勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和責(zé)任感。

課程目標(biāo)2：掌握通用機(jī)械零部件和典型機(jī)械產(chǎn)品的尺寸精度設(shè)計(jì)及圖樣標(biāo)注、幾何精度設(shè)計(jì)及圖樣標(biāo)注、表面粗糙度評(píng)定參數(shù)選用及圖樣標(biāo)注、公差原則要求的正確分析和應(yīng)用，具備通用機(jī)械零部件和產(chǎn)品的幾何量精度分析和設(shè)計(jì)能力。

課程目標(biāo)3：了解測(cè)量技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，掌握零件尺寸精度、幾何精度和表面粗糙度檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本技能。

課程目標(biāo)4：熟悉常用長度測(cè)量儀器的測(cè)量原理和測(cè)量方法，具備合理選擇通用測(cè)量儀器進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的能力。

明確課程目標(biāo)后，建立了課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求支撐關(guān)系[2]表1，表中課程目標(biāo)清晰、明確、高效地支撐了畢業(yè)要求，其中課程目標(biāo)1 和2 對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求中的“問題分析”，課程目標(biāo)3 對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求中的“研究”，課程目標(biāo)4 對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求中的“使用現(xiàn)代工具”。

表1 課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系

1.2 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程的知識(shí)內(nèi)容體系煩冗，學(xué)生要完全掌握整個(gè)知識(shí)體系已經(jīng)比較困難，要求靈活運(yùn)用則難度更大。本次教學(xué)改革探索針對(duì)理論教學(xué)中的諸多不足，對(duì)既往教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了適應(yīng)性調(diào)整與重構(gòu)，以提升教學(xué)效果。

課程內(nèi)容多，學(xué)時(shí)少，做不到面面俱到。依據(jù)“面向工程教育要求”，從培養(yǎng)學(xué)生目的的角度出發(fā)，結(jié)合后續(xù)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)、機(jī)制工藝學(xué)及畢業(yè)設(shè)計(jì)中反映出來的問題，將課程內(nèi)容進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，合理取舍每個(gè)模塊的重點(diǎn)內(nèi)容，重新分配課時(shí)，力求實(shí)現(xiàn)主次分明的課程結(jié)構(gòu)。重構(gòu)后的教學(xué)內(nèi)容如表2 所示，表中的教學(xué)模塊、章節(jié)內(nèi)容、課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系明確，滿足了工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求[3]。

表2 教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)之間的關(guān)系

幾何參數(shù)精度設(shè)計(jì)模塊中的配合與公差是精度設(shè)計(jì)的重中之重，也是授課中需要重點(diǎn)講解的內(nèi)容。但是不要求學(xué)生會(huì)計(jì)算具體的公差值，而是要求學(xué)生一定要會(huì)查表，會(huì)選擇合適的公差和配合，并正確規(guī)范地標(biāo)注在工程圖上。

測(cè)量技術(shù)模塊，要求學(xué)生了解數(shù)據(jù)處理，重點(diǎn)是光滑極限量規(guī)和儀器的使用。因此減少測(cè)量技術(shù)的理論課時(shí)，安排4 個(gè)實(shí)驗(yàn)，共8 個(gè)學(xué)時(shí)。

典型零部件的互換模塊，是前面2 個(gè)知識(shí)模塊的實(shí)踐應(yīng)用。重點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)件的精度選型及其配合件的精度設(shè)計(jì)。如了解不同精度等級(jí)的軸承的使用場合即可，重點(diǎn)掌握與軸承配合的軸和外殼孔的精度設(shè)計(jì)，并能將精度要求準(zhǔn)確規(guī)范地標(biāo)注在工程圖上。

1.3 改革考核方式，完善達(dá)成度計(jì)算

根據(jù)優(yōu)化后的“互換性與技術(shù)測(cè)量”的課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容，使用科學(xué)方法對(duì)成績比例以及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，讓課程完善度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更加詳細(xì)。為課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)和畢業(yè)要求達(dá)成度評(píng)價(jià)提供測(cè)算依據(jù)。

1.3.1 課程考核方式與課程目標(biāo)關(guān)系

“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程考核主要包括4 部分：平時(shí)考核、單元測(cè)試、期末考試和實(shí)驗(yàn)。其中平時(shí)考核包括平時(shí)考勤、課后作業(yè)、課堂表現(xiàn)、課后總結(jié)等多樣化、多維度的方法。單元測(cè)試以選擇判斷題為主，通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布試題進(jìn)行限時(shí)作答提交，教師評(píng)判得分。期末試題根據(jù)課程目標(biāo)要求出題，以簡答題、分析計(jì)算題、應(yīng)用題和綜合分析題為主，并設(shè)置期末考試成績及格線。實(shí)驗(yàn)成績包括實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí)驗(yàn)過程表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。

總成績?cè)u(píng)定=平時(shí)考核成績×20%+單元測(cè)試成績×20%+期末測(cè)試成績×50%+實(shí)驗(yàn)成績×10%，課程考核方式及權(quán)重，如表3 所示。

表3 課程評(píng)價(jià)方式與課程目標(biāo)關(guān)系

1.3.2 課程目標(biāo)達(dá)成度的計(jì)算方法

每個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度與每個(gè)課程目標(biāo)i和目標(biāo)權(quán)重有關(guān)，所有考核項(xiàng)目得分與權(quán)重i相乘的總和除以對(duì)應(yīng)考核點(diǎn)的總分[4]。設(shè)有課程目標(biāo)i（i=1，2，...，n）個(gè)，每個(gè)課程目標(biāo)的達(dá)成度為Di，則用公式（1）表示。

其中：Di表示第i個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度；k表示不同考核方式；Aij表示第i個(gè)課程目標(biāo)中第j種考核方式的學(xué)生得分值；Tij表示在第i個(gè)課程目標(biāo)中第j種考核方式的設(shè)定總分值；Pj表示第j種考核方式相比于總成績的權(quán)重

1.3.3 畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度計(jì)算方法

畢業(yè)要求指標(biāo)達(dá)成度與不同課程目標(biāo)達(dá)成度Di和不同課程目標(biāo)權(quán)重有關(guān)。設(shè)有畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)m（m=1，2，...，n）個(gè)，不同課程目標(biāo)權(quán)重用Qi（i=1，2，...，n）表示，每個(gè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度為Bm，則用公式（2）表示。

其中：Bm表示不同畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度；m 表示畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)數(shù)；表示第i個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度；Qi代表第i個(gè)課程目標(biāo)權(quán)重。

2 以達(dá)成度評(píng)價(jià)促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)

課程結(jié)束后，各任課老師以教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，將平時(shí)考核成績、單元測(cè)試成績、期末考試成績和實(shí)驗(yàn)成績相整合，綜合評(píng)價(jià)分析，依據(jù)不同課程目標(biāo)達(dá)成度，分析教學(xué)中的問題并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

2.1 課程目標(biāo)及畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成情況分析

根據(jù)達(dá)成度目標(biāo)計(jì)算方法，表4 中是近兩年的課程目標(biāo)達(dá)成情況。從表中可以看出，總體達(dá)成度、課程目標(biāo)2、3和課程目標(biāo)4 與去年相比均略有上升，但課程目標(biāo)1 有所下降。這是由于培養(yǎng)方案的學(xué)時(shí)限制，授課內(nèi)容上做了合理刪減，有些基本概念讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)消化，考核結(jié)果反映學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力較差。在結(jié)合課程目標(biāo)的基礎(chǔ)上對(duì)不同畢業(yè)要求指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，可看出3 個(gè)指標(biāo)達(dá)成度均較好，都在0.7 以上，如表5 所示。

表4 近兩年課程目標(biāo)達(dá)成情況

表5 近兩年畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成情況

2.2 持續(xù)改進(jìn)措施

根據(jù)近兩年課程目標(biāo)達(dá)成情況，分析原因，并對(duì)每個(gè)課程目標(biāo)提出持續(xù)改進(jìn)措施，從而提升畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成度值。

課程目標(biāo)1：加強(qiáng)課程基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)術(shù)語的教學(xué)過程，增加微視頻預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，增加課堂快速提問搶答環(huán)節(jié)，增加師生互動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加強(qiáng)鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，以及對(duì)基本概念術(shù)語的掌握。

課程目標(biāo)2：繼續(xù)加強(qiáng)知識(shí)綜合應(yīng)用的課堂教學(xué)過程，加深學(xué)生對(duì)各種通用機(jī)械零件的精度設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)選用的理解；嚴(yán)格設(shè)置和實(shí)施作業(yè)獨(dú)立完成的督促管理制度，建立課程學(xué)習(xí)群平臺(tái)，加強(qiáng)師生及學(xué)生之間的學(xué)習(xí)交流。

課程目標(biāo)3：繼續(xù)加強(qiáng)測(cè)量技術(shù)的課堂教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力的平時(shí)考核，使學(xué)生熟悉各種精度檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)方法，提升實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的能力。

課程目標(biāo)4：繼續(xù)加強(qiáng)測(cè)量技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)過程，規(guī)范實(shí)驗(yàn)過程，提高學(xué)生使用長度測(cè)量儀器的能力，讓學(xué)生了解其使用原理和方法，并理解其局限性。

3 增設(shè)實(shí)踐環(huán)節(jié)

改革前的“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程只有實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，導(dǎo)致理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)分離，學(xué)生應(yīng)用能力欠缺。為了加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)的應(yīng)用能力，探索并建立了“機(jī)械設(shè)計(jì)”“互換性與技術(shù)測(cè)量”和“機(jī)械制造基礎(chǔ)”深度融合的課程設(shè)計(jì)教學(xué)新模式[5]。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是對(duì)減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而減速器的主要零部件，如齒輪及軸、軸承、鍵、箱蓋和箱座上的螺紋緊固件連接都是“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程中所學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)。因此在授課中，著重以減速器為分析案例，講解各種零件的精度設(shè)計(jì)知識(shí)。在“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)中關(guān)注結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算；在“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)中選擇減速器中的零件，先對(duì)零件進(jìn)行詳細(xì)的精度設(shè)計(jì)及幾何公差的規(guī)范標(biāo)注，然后進(jìn)行零件的成型工藝設(shè)計(jì)。三者課程設(shè)計(jì)內(nèi)容相互融合，相互貫通，做到理論和實(shí)踐相結(jié)合，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

4 立德樹人，做好課程思政

根據(jù)工程教育認(rèn)證對(duì)課程思政的要求，積極提煉思政元素，改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法，充實(shí)教學(xué)過程，探索建立“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，以學(xué)習(xí)為中心”的全員參與的協(xié)作育人機(jī)制。探索建立“線上與線下相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合、校園學(xué)習(xí)與社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合”的全方位育人模式。將煙大精神、歷史人物、重要成就和貢獻(xiàn)等與課程內(nèi)容有機(jī)融合，引導(dǎo)學(xué)生傳承煙大精神，堅(jiān)持社會(huì)主義核心價(jià)值觀，樹立立足崗位的創(chuàng)新意識(shí)與責(zé)任擔(dān)當(dāng)。講“好”故事，使學(xué)生能夠在春風(fēng)化雨、潤物無聲之中感受和自覺接受正確的價(jià)值觀和理念。

5 結(jié)語

工程教育認(rèn)證體系強(qiáng)調(diào)，教學(xué)要秉承“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的核心思想，逐步提高完善工程人才培養(yǎng)要求，改革工程教育體系和課程體系。在“互換性與技術(shù)測(cè)量”課程的教學(xué)研究中，明確了課程目標(biāo)，進(jìn)一步重構(gòu)了教學(xué)內(nèi)容，使評(píng)價(jià)方式更加科學(xué)合理化。通過課程目標(biāo)達(dá)成度和畢業(yè)要求達(dá)成度計(jì)算，對(duì)課程目標(biāo)做出了持續(xù)改進(jìn)，增設(shè)了實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量提升。明確導(dǎo)向，挖掘課程思政元素，落實(shí)立德樹人根本目標(biāo)，滿足工程教育認(rèn)證對(duì)課程變化的要求，極大提升了工程教育認(rèn)證在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面的引領(lǐng)作用。