淺談互換性與測量技術基礎實驗教學的新模式

[摘要]為適應新時期培養具有創新能力的高素質人才的要求，實驗教學改革勢在必行。本文從《互換性與測量技術基礎》實驗課的幾點改革措施入手，介紹了實驗教學的新模式。

[關鍵詞]互換性，公差標準，實驗改革，一體化教學。

[中圖分類號]G642.423[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2007)02-0165-03

0引言

《互換性與測量技術基礎》是從機械基礎課過渡到專業課的橋梁，是聯系機械設計課與機械制造工藝課的紐帶，互換性的公差標準貫穿于設計、加工、檢測及裝配四個過程。互換性實驗課是理論教學的重要組成部分，是加深理解公差意義的主要途徑，主要檢測形位誤差、齒輪誤差、螺紋基本參數及其誤差、粗糙度等。通過實際測量，掌握各種誤差的檢測原理、基準的體現形式，為零部件的設計、加工及裝配打下堅實的基礎；通過實體公差帶觀測，培養學生對誤差的細微觀察能力；通過數據處理驗證相關的誤差理論；通過實驗分析促進學生開拓新思路、設計新方案、探索新觀點、獲得新的實驗技術。實驗教學培養學生實際動手能力、實驗設計能力、創新思維能力的同時，也提高了學生的綜合素質。傳統實驗教學方法受主、客觀因素影響，從實驗目的到數據結果分析，學生都按老師的引領在同一條路上走完全程，基本處于被動地位，學習主動性和積極性受到一定程度的壓抑，阻礙創造性思維能力的進一步發展。在新時期培養厚基礎、寬口徑、高素質、強能力的創新型人才的要求下，本實驗室打破傳統教學方法，形成了一個以教帶學，以學促教，全程互動的新型教學模式。

1指導教師自身素質全新化

一支結構合理、素質優良、技術精湛的實驗教師隊伍是培養創新型人才的生力軍。指導教師必須具有強烈的創新意識，逐步更新思想觀念，充分發揮能動性和創造性，才能肩負起知識傳播者這一神圣使命。本實驗室教師主要從以下幾個方面不斷提高自身素質：1）積極參加理論課學習，及時制定出適應互換性教材改革的切實可行的實驗教學方案；2）系統學習誤差理論，對老儀器進行精度分析，實施技術改造，提高了儀器的利用率；3）鉆研計算機知識，編寫相應的實驗程序，實現計算機輔助測量，提高了現有儀器的測量精度；4）經常深入工廠實地學習，及時了解現有公差標準在現代生產技術中的使用情況；5）定期開展研討活動，集思廣益，逐步更新實驗內容；指導書上編寫了多項必修范疇但超過規定學時的實驗，學生可以選做任何一個自己感興趣的計劃學時內可以完成的實驗，其他選項可以利用開放時間完成，拓寬了學生的知識面；6）認真備課，授課由過去的順序講解式變為循序漸進的啟發式；7）改變過去那種每人幾年都帶固定實驗的一貫制方式，而是每個學期每人循環指導每個實驗，互相聽課，取長補短，團結協作，共同提高；實施人性化教學，利用課余時間精心制作大量實驗課件和模板，繪制立體感極強的公差帶掛圖，使學生進入實驗室猶如置身于公差標準的海洋中，能夠更好地理解和掌握公差；8）開設網上實驗系統，方便師生進行信息交流；9）利用業余時間全心全意輔導補做實驗的學生，認真解答每個問題，細致耐心地糾正操作錯誤，嚴格審查測量數據，使學生倍感教師的關愛。

2儀器放開式管理

互換性實驗教學儀器都是價格較昂貴的精密光學儀器，為避免學生損壞，傳統教學方法儀器基本調節都由老師完成，學生只進行基本的測量操作，沒有機會全程獨立操作，致使實驗完畢后，除了獲取實驗結果外，對儀器的基本結構、工作原理還是一知半解。每個實驗只做一次，實驗室平時也不開放，學生對實驗儀器不能像課本知識那樣可以隨時復習，導致再接觸儀器時根本叫不出名字或者不能獨立操作的現象普遍存在，如以往畢業班的本科生、研究生甚至博士生都是把需要檢測的工件交給指導教師，最后直接取結果。這種管理方式儀器是得到了保護，但一定程度上束縛了學生的手腳，實際動手能力得不到鍛煉，不利于創新能力的培養。為此，本實驗室打破“抱緊”儀器的方法，教師首先把注意事項重點強調一下，然后把儀器放心交給學生，讓他們參照實驗指導書，邊琢磨邊調節，不會操作的地方、不懂的原理、無法排除的故障及時請教老師。分別指導的確加重了老師的工作強度，但可以使學生在獨立操作中切身領悟儀器的基本結構和工作原理的同時，又保護了儀器，可謂“一舉兩得”。學生感覺非常好，凡是用過儀器的學生無論什么時候來檢測工件，都可以獨立獲取準確的實驗數據。

放開式的儀器管理模式強化訓練了學生的獨立操作能力，激發了創新熱情。現在每逢實驗室開放日，許多學生都喜歡與儀器為伍，改變了過去那種有課滿員沒課空巷的現象。有的對儀器提出維修方案，有的對儀器提出改進措施，有的對自己設計、加工的試件進行檢測，等等。

3測量步驟啟發式

傳統測量事先由老師詳細講解相關內容，學生按照步驟進行測量，純粹是被動式、灌輸式的教學，缺乏主動思維過程。測量過程中不能真正體會透概念的內涵，致使測量完成時，根本解答不清為什么儀器要調到這一步才開始讀取數據、如何體現概念和意義等問題。

現在老師不講解，要求學生參照啟發式的實驗指導書，針對報告上的問題邊做邊解答，并進一步提出新問題，有計劃地積極測量，由被動指引變為主動探索，而不是盲目、機械地記錄測量數據。老師再針對性地、啟發式地解答學生實在弄不懂的問題，使學生在共同探討中徹底領會相關內容的內涵，從而使許多問題迎刃而解。

啟發式測量培養了學生獨立思考、綜合分析問題的探究品質，充分調動了學生實驗的積極性，有利于創造性思維能力的培養。這種由授技型向育才型轉變的教學理念，既加深了學生對理論知識的深刻理解，又使學生基本技能得到全面訓練，體現了實驗的系統性和完整性。

4檢測項目多樣化

傳統實驗統一規定被測工件的檢測項目，學生數據處理后按給定公差進行“照方抓藥”式的評定，設計能力得不到提高?，F在給定工件的設計圖紙，加工條件和試件，鼓勵學生開動腦筋，要求自行設計合理的創新性檢測方案。如工件外徑的測量，先檢測出十個截面的偏差值，然后自己設計檢測項目，可以是直線度、圓度、圓柱度、同軸度、全跳動等。實驗過程中，兩人一組，有條不紊地調節儀器，認真觀察測量，仔細記錄數據，積極思考，相互切磋，誤差處理，精度分析，“記錄員”、“觀察員”不見了。各組都設計出新穎可行的方案，然后組與組之間各抒己見，取長補短，最后老師再加以補充完善，選取能夠全面反映被測工件表面狀況的綜合性檢測指標，確定最佳設計方案。學生在擇優過程中加深理解了各項誤差的意義，更好地掌握了各項誤差之間的關聯性。

設計的競賽形式增強實驗趣味性的同時，也促進了學生能動性和創造性的積極發揮，培養了學生注重實踐、嚴謹求實、精益求精的科學態度和勇于探索的創新精神。

5一體化檢測

要想生產出高精產品，準確掌握公差是關鍵性環節，因為公差貫穿設計、加工、檢測及裝配過程。大三秋季學期開設機械原理、金屬工藝學、互換性實驗，春季學期開設機械設計實驗。針對這種順序進行式，本實驗室實施了四位一體化教學模式。具體做法是，在機械原理齒輪范成實驗中，學生自己選定參數（常規組）設計齒輪，金屬工藝安裝實驗中分析所設計齒輪的加工精度，互換性實驗中，對自己設計和加工的齒輪進行誤差檢測，包括齒形誤差、齒向誤差、公法線平均長度偏差、公法線長度變動量、齒厚偏差等。通過齒輪誤差測量，學生可以透徹地理解設計、加工中公差的意義，對接下來的機械設計實驗中的減速器拆裝的配合公差也有了進一步的認識；通過齒輪誤差分析，使學生明確如何設計齒輪，如何選擇加工條件，如何規定配合公差。齒輪一體化檢測使機械基礎知識相互滲透，提高了學生在綜合設計實驗中對基礎知識的靈活運用能力。

6健全成績評定制度

成績僅靠“報告一錘定音”的傳統考核方式，易導致以下不良現象：出勤率低、實驗態度懶散、抄襲測量數據、偽造實驗結果、敷衍思考題，使實驗發揮不了應有的作用。現在實施“九連環式”的成績積分評定制度。每個實驗都簽到，保證了出勤率；嚴格審查預習報告，使學生課前對實驗原理、實驗目的心中有數，實驗時得心應手，有的放矢；輪流操作儀器，督促學生積極獨立動手；實驗數據不合格必須重測，促使學生認真觀察記錄每個數據，杜絕了課下處理時隨便改數據現象；下課時逐個檢查儀器完好率并讓學生簽名，強化責任意識；離開實驗室前儀器、試件恢復原位，椅子擺放整齊，帶走桌上的垃圾，營造良好的實驗環境；隨機考核，從做過的實驗中任意選取一個讓學生重做，這樣學生總是認真完成每一個實驗；實驗報告要求原始數據可靠、數據處理得當、結果分析到位；思考題要求見解新穎、措施合理。隨著連環積分制的實施，學生端正了實驗課態度，對實驗產生了濃厚的興趣，每個環節都能夠嚴格要求自己。實驗課結束時，學生不僅取得了好成績，還養成了嚴謹、認真、一絲不茍的求實精神。

7結束語

指導教師全程循循善誘的啟發式教學，激發了學生學習的主動性和創造性，學生在實驗中的發現和探索又激勵教師不斷更新教學理念、優化教學手段，真正形成了一個全程互動的新模式。隨著新模式的實施，取得了較為理想的教學效果，充分發揮了實驗室的重要作用。但實驗教學改革的道路還長，要想把實驗教學工作做得更加有聲有色，更好地服務于教學和科研，更好地適應現代教育改革的需要，還需要在實踐中進一步探索。

參考文獻

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