基于雙線三段四環(huán)的三坐標(biāo)測量教學(xué)探索

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.22.116

摘 要 探索基于“雙線三段四環(huán)”的高等教育工程訓(xùn)練三坐標(biāo)測量教學(xué)實(shí)施方法：首先，介紹包括技能主線和思政主線、技能與思政同向同行的“雙線”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)；其次，詳細(xì)闡述三維教學(xué)目標(biāo)、塔式思政體系和教學(xué)評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)；再次，提出基于“三段四環(huán)”的線上、線下混合式教學(xué)實(shí)施方案，包括課前、課中、課后三段式具體教學(xué)實(shí)施過程和“學(xué)、練、創(chuàng)、評(píng)”四環(huán)節(jié)崗位技能強(qiáng)化訓(xùn)練策略；最后，通過實(shí)際教學(xué)實(shí)施驗(yàn)證，對(duì)該教學(xué)方案進(jìn)行評(píng)估和總結(jié)。結(jié)果表明，基于“雙線三段四環(huán)”的三坐標(biāo)測量教學(xué)實(shí)施方案能夠有效提高學(xué)生的三坐標(biāo)測量技能和崗位安全規(guī)范意識(shí)，對(duì)于改進(jìn)和創(chuàng)新三坐標(biāo)測量教學(xué)具有重要意義。

關(guān)鍵詞 工程訓(xùn)練教學(xué)；三坐標(biāo)測量；思政體系；微課；中國精度

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）22-0-05

0 引言

隨著機(jī)械制造業(yè)向著高精尖發(fā)展，現(xiàn)代先進(jìn)的測量技術(shù)也得到快速發(fā)展，先進(jìn)測量技術(shù)在中國精度領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性具有重要作用。在從傳統(tǒng)測量方法逐漸向先進(jìn)測量技術(shù)轉(zhuǎn)變過程中，三坐標(biāo)測量技術(shù)以其獨(dú)有的高精度、高效率對(duì)物體進(jìn)行測量和分析，成為精密測量和“中國精度”的重要組成部分。

在高等教育工程訓(xùn)練教學(xué)中開設(shè)三坐標(biāo)測量教學(xué)，以三坐標(biāo)測量技能的創(chuàng)新應(yīng)用和崗位規(guī)范意識(shí)養(yǎng)成為育人主旨，使學(xué)生了解、掌握三坐標(biāo)測量的設(shè)備原理、操作流程和崗位安全規(guī)范等相關(guān)知識(shí)，熟練運(yùn)用三坐標(biāo)測量技術(shù)開展創(chuàng)新、競賽等項(xiàng)目實(shí)踐，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的大工程意識(shí)和全業(yè)態(tài)工程理念具有重要作用。本文基于先進(jìn)測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和高精度檢測應(yīng)用的時(shí)代背景需求，在工程訓(xùn)練教學(xué)體系中開設(shè)10課時(shí)三坐標(biāo)測量教學(xué)內(nèi)容，線上、線下相結(jié)合，課內(nèi)、課外相結(jié)合，必修、選修相結(jié)合，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生高精度檢測的實(shí)踐應(yīng)用能力、問題解決能力和安全規(guī)范意識(shí)[1]。

1 “雙線”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

1.1 明確三維教學(xué)目標(biāo)

1.1.1 知識(shí)目標(biāo)

了解三坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和測量原理；掌握三坐標(biāo)測量機(jī)的使用方法和操作技巧；掌握三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行零件精度誤差檢測及報(bào)告生成方法；掌握三坐標(biāo)測量安全操作規(guī)程和崗位操作規(guī)范。

1.1.2 能力目標(biāo)

能夠正確操作三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行測量；能夠準(zhǔn)確讀取和記錄三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)；能夠使用三坐標(biāo)測量軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析；能夠編制三坐標(biāo)測量報(bào)告并進(jìn)行結(jié)果解讀。

1.1.3 素養(yǎng)目標(biāo)

在采集測量數(shù)據(jù)點(diǎn)的過程中培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和細(xì)致入微的工作態(tài)度；在測量方案分析過程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S和分析問題能力；在測量實(shí)踐操作過程中逐步樹立學(xué)生的崗位規(guī)范意識(shí)；在測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理過程中提升學(xué)生的“中國精度”意識(shí)。

1.2 “雙線”教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，以10課時(shí)為時(shí)間主軸，設(shè)置技能主線和思政主線兩條主線，將三坐標(biāo)測量技能與思政有機(jī)結(jié)合。在教學(xué)實(shí)施過程中，“?！薄八肌蓖蛲?，相互支撐、相互滲透，使學(xué)生不僅能夠掌握專業(yè)知識(shí)和技能，而且能夠培養(yǎng)崗位職業(yè)素養(yǎng)，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實(shí)踐能力[2]?！皩！薄八肌薄半p線”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)如表1所示。

1.3 思政體系設(shè)計(jì)

以教學(xué)內(nèi)容整體為視角，從上往下依次設(shè)置思政育人目標(biāo)和要素。以打造高精度測量的“中國精度”作為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目層面思政育人主旨，并依次逐層設(shè)置四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)和N個(gè)教學(xué)子環(huán)節(jié)的思政育人要素。每層思政育人設(shè)計(jì)既支撐本層級(jí)教學(xué)要求，體現(xiàn)崗位特色，又遵循上層級(jí)的思政設(shè)計(jì)方向，形成“層層有思政，一層一特色”的塔式課程思政育人模式，全面保障安全教學(xué)、規(guī)范操作、素質(zhì)養(yǎng)成。三層塔式思政育人體系如圖1所示。

1.4 教學(xué)評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)

依據(jù)三維教學(xué)目標(biāo)，明確考核評(píng)價(jià)目標(biāo)，從評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)時(shí)段和評(píng)價(jià)主體三方面推進(jìn)多元化考核。如表2所示，評(píng)價(jià)內(nèi)容聚焦三坐標(biāo)測量相關(guān)知識(shí)、崗位技能和崗位職業(yè)素養(yǎng)；評(píng)價(jià)時(shí)段貫穿教學(xué)實(shí)施全過程，又細(xì)分出測量操作過程、測量運(yùn)行結(jié)果、思政素養(yǎng)三個(gè)典型時(shí)段；評(píng)價(jià)主體涵蓋教師評(píng)價(jià)和學(xué)生互評(píng)，以任務(wù)工單的方式開展定量化教學(xué)評(píng)價(jià)。結(jié)合學(xué)生個(gè)體差異性，注重學(xué)生個(gè)性化成長，讓學(xué)生掌握自身學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自我認(rèn)知、激勵(lì)與調(diào)整。教師依據(jù)量化的考核評(píng)價(jià)結(jié)果，確定具體的課后創(chuàng)新拓展教學(xué)策略[3]。

2 “三段四環(huán)”教學(xué)實(shí)施

2.1 教學(xué)實(shí)施流程

為幫助教師更好地把握教學(xué)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和要點(diǎn)，使教師和學(xué)生在教學(xué)過程中更加有序地進(jìn)行各項(xiàng)活動(dòng)，采用“三段四環(huán)”組織教學(xué)實(shí)施：課前，線上新知自學(xué)；課中，巧設(shè)“學(xué)、練、創(chuàng)、評(píng)”四個(gè)典型教學(xué)環(huán)節(jié)，四步循序漸進(jìn)，開展崗位技能訓(xùn)練；課后，創(chuàng)新拓展，強(qiáng)化崗位技能。思政教育與工程技能培養(yǎng)同向同行，崗位操作規(guī)范升華崗位安全規(guī)范意識(shí)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的具體教學(xué)實(shí)施流程如圖2所示[4]。

2.2 教學(xué)實(shí)施過程

針對(duì)三維教學(xué)目標(biāo)，分別創(chuàng)設(shè)課前、課中、課后三段式教學(xué)場景：課前，圍繞新知和重難點(diǎn)創(chuàng)設(shè)線上學(xué)習(xí)場景，進(jìn)行淺層知識(shí)獲?。徽n中，創(chuàng)設(shè)

“學(xué)、練、創(chuàng)、評(píng)”四個(gè)典型教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行深層知識(shí)加工，促進(jìn)新知和重難點(diǎn)內(nèi)化；課后，創(chuàng)設(shè)實(shí)際工作任務(wù)場景，對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行分級(jí)鞏固深化。理論與實(shí)踐相結(jié)合，教師示范與崗位體驗(yàn)相結(jié)合，突出突破重難點(diǎn)[5]。

2.2.1 課前：新知自學(xué)

為課中落實(shí)重難點(diǎn)埋下伏筆，教師依托吉林大學(xué)在線學(xué)堂發(fā)布微課視頻資源和輔助學(xué)習(xí)資料。學(xué)生觀看微課視頻，在線上探討關(guān)鍵技能點(diǎn)與操作要點(diǎn)，探究崗位操作規(guī)范，完成線上測評(píng)。教師線上批改練習(xí)并收集相關(guān)數(shù)據(jù)分析學(xué)情，預(yù)設(shè)課堂問題。

2.2.2 課中：技能訓(xùn)練

課中創(chuàng)設(shè)“學(xué)、練、創(chuàng)、評(píng)”四個(gè)典型教學(xué)環(huán)節(jié)，階梯遞進(jìn)促進(jìn)崗位技能強(qiáng)化和思政升華。

1）學(xué)。教師結(jié)合課前學(xué)情進(jìn)一步講解三坐標(biāo)測量的安全操作規(guī)程、CALYPSO檢測軟件操作方法、三坐標(biāo)測量機(jī)操作步驟，示范講解軸系零件的測量操作過程。學(xué)生通過課中的集中學(xué)習(xí)，促進(jìn)課前新知內(nèi)化，并逐漸樹立規(guī)范操作意識(shí)。

2）練。首先，學(xué)生小組分工協(xié)作，操作三坐標(biāo)測量機(jī)和CALYPSO檢測軟件，練習(xí)教學(xué)案例“軸系零件測量實(shí)踐操作”，教師輔助指導(dǎo)，幫助學(xué)生完成教師演示案例的檢測任務(wù)。其次，小組討論教學(xué)案例“法蘭零件測量實(shí)踐操作”的方案，并按照方案要求操作設(shè)備完成測量操作任務(wù)，結(jié)合組內(nèi)討論和教師針對(duì)性的指導(dǎo)突破技能關(guān)鍵點(diǎn)，在測量操作實(shí)踐過程中完成知識(shí)深化、技能加工，并強(qiáng)化和踐行三坐標(biāo)檢測崗崗位規(guī)范。學(xué)生實(shí)際操作過程如圖3所示[6]。

3）創(chuàng)。各個(gè)小組在教學(xué)案例庫中隨機(jī)抽取零件，按照零件圖紙工藝尺寸精度要求和形位公差要求，組內(nèi)討論探針系統(tǒng)建立、坐標(biāo)系建立、輔助坐標(biāo)系應(yīng)用、構(gòu)造元素、分析策略、CNC運(yùn)行參數(shù)等，形成組內(nèi)檢測方案；按方案要求操作設(shè)備，完成零件的檢測任務(wù)，生成信息完整的檢測報(bào)告。在組內(nèi)創(chuàng)新實(shí)踐過程中進(jìn)一步強(qiáng)化三坐標(biāo)檢測操作技能，在規(guī)范操作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化崗位規(guī)范。

4）評(píng)。依據(jù)“三坐標(biāo)測量實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)工單”開展教學(xué)評(píng)價(jià)，教師評(píng)價(jià)與學(xué)生組間互評(píng)相結(jié)合，在評(píng)價(jià)過程中相互查漏補(bǔ)缺，進(jìn)一步完善內(nèi)化三坐標(biāo)測量知識(shí)與技能體系，內(nèi)化崗位規(guī)范要求[7]。

2.2.3 課后：創(chuàng)新拓展

課后實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的縱向創(chuàng)新和橫向拓展：縱向創(chuàng)新對(duì)接校內(nèi)開放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，服務(wù)于學(xué)生專項(xiàng)技能的個(gè)性化強(qiáng)化；橫向拓展對(duì)接校內(nèi)三坐標(biāo)測量技能比武，實(shí)現(xiàn)技能的進(jìn)一步鞏固與深化，在嚴(yán)格的崗位操作規(guī)范要求下，實(shí)現(xiàn)學(xué)生規(guī)范意識(shí)的養(yǎng)成和思政升華[8]。

3 教學(xué)效果

實(shí)際教學(xué)實(shí)施驗(yàn)證，“雙線三段四環(huán)”三坐標(biāo)測量教學(xué)實(shí)施有效提升了學(xué)生的崗位創(chuàng)新應(yīng)用能力，具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

1）三坐標(biāo)測量實(shí)訓(xùn)教學(xué)有效幫助學(xué)生熟練掌握三坐標(biāo)測量設(shè)備的正確使用，包括設(shè)備操作流程、選擇合適的測量策略等。通過實(shí)際操作，學(xué)生可以更好地理解測量的基本原理和方法。

2）在實(shí)訓(xùn)操作過程中，學(xué)生需要親自操作三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行測量和數(shù)據(jù)處理，通過實(shí)際操作，可以熟練掌握設(shè)備的操作流程，提高自己的實(shí)際操作能力[9]。

3）在實(shí)訓(xùn)操作過程中，學(xué)生可能會(huì)遇到各種問題，如測量誤差處理、數(shù)據(jù)分析等，通過解決這些問題，可以培養(yǎng)解決問題的能力，在依據(jù)操作規(guī)范進(jìn)行規(guī)范操作過程中逐漸養(yǎng)成規(guī)范意識(shí)，從而提升綜合素質(zhì)。

4）三坐標(biāo)測量實(shí)訓(xùn)教學(xué)是“中國精度”的重要組成部分，在實(shí)訓(xùn)操作過程中可以讓學(xué)生深刻體會(huì)“中國精度”、大國精度的精神內(nèi)涵[10]。

4 結(jié)束語

本文探索基于“雙線三段四環(huán)”的工程訓(xùn)練三坐標(biāo)測量教學(xué)實(shí)施方法，介紹以三坐標(biāo)測量技能創(chuàng)新應(yīng)用和崗位規(guī)范意識(shí)養(yǎng)成為育人目標(biāo)、技能培養(yǎng)與思政教育同向同行的“雙線”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，詳細(xì)闡述三維教學(xué)目標(biāo)、塔式思政體系和教學(xué)評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)，提出基于“三段四環(huán)”的線上、線下混合式教學(xué)實(shí)施方案，并通過實(shí)際教學(xué)實(shí)施驗(yàn)證進(jìn)行評(píng)估和總結(jié)。方案的實(shí)施結(jié)果表明，基于“雙線三段四環(huán)”的三坐標(biāo)測量教學(xué)方法在提高學(xué)生三坐標(biāo)測量技能和崗位安全規(guī)范意識(shí)方面具有顯著效果。通過技能主線和思政主線的有機(jī)結(jié)合，學(xué)生在學(xué)習(xí)三坐標(biāo)測量技能的同時(shí)能夠培養(yǎng)崗位素養(yǎng)；三維教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定使學(xué)生能夠全面掌握三坐標(biāo)測量的理論知識(shí)和實(shí)際操作技能，為將來的工程實(shí)踐奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；塔式思政體系的引入使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠深入思考和探索，培養(yǎng)規(guī)范意識(shí)和創(chuàng)新能力；教學(xué)評(píng)價(jià)體系的建立能夠全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和能力發(fā)展，為個(gè)性化教學(xué)提供依據(jù)。

基于“雙線三段四環(huán)”的三坐標(biāo)測量教學(xué)實(shí)施方案對(duì)于工程訓(xùn)練教學(xué)改革具有重要意義，通過該方案的實(shí)施，學(xué)生能夠全面提升三坐標(biāo)測量技能和崗位安全規(guī)范意識(shí)，為工程實(shí)踐提供有力支持。

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作者簡介：黃海龍，高級(jí)工程師。