面向卓越工程師培養的精度設計與質量控制基礎課程建設

趙鳳霞+張琳娜+鄭鵬+張瑞

摘要：“精度設計與質量控制基礎”課程是培養卓越機械工程師的核心課程。針對課程教學的現狀及存在問題，從課程體系、教學方法、教學手段、實踐教學、教材建設和網站建設等方面提出了該課程建設的基本內容和實施方案，保證了卓越工程師的培養需求，收到了良好的教學效果。

關鍵詞：卓越工程師;精度設計與質量控制基礎;課程建設

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）05-0042-02

“精度設計與質量控制基礎”課程是高等學校機械類及近機類專業必修的專業基礎課[1]，是一門綜合性、交叉性的應用技術基礎學科，是培養卓越機械工程師的核心課程[2]。鄭州大學機械工程學院依托學科與專業優勢，2012年開始實施“卓越計劃”，致力于培養符合時代要求的機械工程及自動化專業卓越工程師。卓越工程師培養的需求[3]，勢必對“精度設計與質量控制基礎”的課程建設提出了更高的要求。本文基于我校兩年來機械工程及自動化專業卓越工程師培養模式下的“精度設計與質量控制基礎”課程建設情況進行了探討。

一、課程教學的現狀及問題

“精度設計與質量控制基礎”課程是一門理論性和實踐性均較強的課程，即強調理論性和綜合性知識的講授，又側重學生發現問題、分析問題和解決工程實際問題能力的培養，這也是卓越機械工程師培養計劃所要求的[3]，但是傳統的教學內容和模式并沒有達到這一目的，存在的主要問題有：

1.該課程具有定義多、符號多、規范多等特點，既需要講授互換性、標準化、計量學及質量工程等基本概念，又需要講授機械產品精度設計的方法和產品誤差的測量評定方法。同時，該課程是一門多種技術交叉綜合學科，課程內容與相關前期課程和后續課程都有較大的聯系，與生產實際的聯系也非常緊密，學生學習起來感覺有些吃力。在課時較少的情況下，如何合理安排教學內容和更新教學手段，保證取得較好的教學效果是必須考慮的重要問題。

2.受傳統教育觀念和教學實驗條件的限制，該課程的主要教學內容過于偏重理論知識的講授，而忽略了能力的培養。

3.現有課程實驗教學內容中以驗證性實驗和演示性實驗內容居多，缺少學生自主的研究性學習內容和訓練環節，單個實驗項目所涉及的知識點比較單一，實驗中學生對知識點的掌握只限于幾個相對孤立的知識點，缺乏對各知識點之間的相互貫通，無法將所學習的知識點與分析、解決生產實際問題相聯系，限制了學生的創新思維和動手能力的培養。

因此，為使“精度設計與質量控制基礎”課程滿足卓越工程師培養目標的新教育理念，加強學生的工程實踐能力和創新能力的培養，需要重新組織、編排教學內容和教學環節，更新教學手段等。

二、課程建設實施方案

1.調整和優化教學內容。“精度設計與質量控制基礎”課程內容多、信息量大，既包括精度設計、誤差測量評定、質量控制的基本理論，又包括進行精度設計、誤差測量評定、質量控制的基本方法。在教學學時有限的情況下（理論教學學時為30學時），要做到面面俱到是不可能的。因此，需要緊密結合“卓越工程師”培養計劃對本課程提出的基本要求，整合和優化教學內容。首先，根據教學目標要求將課程內容整合為基礎模塊、提高模塊和應用模塊。基礎模塊包括基本幾何精度和測量技術基礎兩個子模塊，基本幾何精度子模塊中，將三項基本幾何精度及互換性中涉及到的基礎概念和基本知識劃分為多個知識點進行講解，在各知識點的講授過程中，采用案例法進行教學，強調理論聯系實際。在提高模塊中，結合工程實際案例講解典型零部件的精度及互換性。應用模塊包括一般零件的基本幾何精度設計、典型產品的幾何精度設計、產品幾何誤差的測量與評定和量規的設計等內容，在講授過程中，注意突出重點、理順難點、深入淺出、探索和把握其內在規律性，著重突出“三結合”，“三結合”，即精度設計的理論與實際的工程項目相結合、傳統的設計方法與CAT/CAD技術相結合、三項基本幾何精度設計的聯系與結合。然后，根據課程要求，調整課程內容的學時分配，在有限的課時內突出與實際應用緊密關聯的理論知識，淡化公式推導內容的講解。如刪減了“直接或間接測量誤差處理”中公式推導的講解，減少了“極限與配合國家標準的構成規律”內容的學時分配等。最后，結合學科研究前沿和熱點，設置具有重要學術價值和應用功能的教學內容。如：隨著制造業信息化的飛速發展，與本課程密切相關的產品幾何技術規范（GPS）目前已發生了巨大的變化，已經由以幾何學為基礎的第一代GPS發展成為以計量學為基礎的新一代GPS，ISO/TC213和美國的ASME Y14.5目前均已頒布實施了相應的標準[4]，為了使學生更好地了解本課程內容相關技術的國際最新進展，需要在本課程中的教學中引入這些教學內容，從而達到開闊學生視野、培養其創新能力的目的。

2.改革教學方法與教學手段。在講解基本知識時，根據教學目標、教學內容，將問題教學法、案例教學法、示范法等多種教學方法靈活運用。采用問題教學法，通過提出問題引起學生自主學習的興趣或好奇心，調動了學生學習的主動性和積極性;案例教學法通過運用實際工程中豐富生動的案例講解理論知識和技能知識，通過對案例的分析提高學生分析解決問題的能力。示范法是在幾何公差項目檢測中，通過教師或學生的檢測過程示范，分解步驟和操作要領，給學生提供觀察學習、模仿的機會。

本課程為河南省精品資源共享課程，精心準備有電子教案、多媒體課件和各知識點的講解視頻，因此，在理論知識講授時，大多采用多媒體課件輔助教學。在課件中，通過視頻錄像、動畫等導入學習項目，通過圖片資源了解精度設計、誤差檢測等，通過動畫理解教學難點、重點，便于學生理解和掌握。

3.改革實驗和實踐教學內容。整合各種資源，構建“虛實結合”的精度設計與質量控制基礎實驗室，整體優化實驗教學內容。其中“實”的部分是我院產品精度設計和質量控制實驗室現有的實驗設備，如高精度圓柱度儀、三坐標測量機、萬能測齒儀、干涉顯微鏡，等等，以及校內的教學工廠、校外實習實訓基地等。“虛”的部分為我們自行開發的產品精度設計和幾何量檢驗認證虛擬平臺，通過虛擬平臺，可以隨時將產品規范設計和質量控制實驗搬到課堂上進行演示，實現“實驗室”走進課堂，“儀器”搬上講臺。在課下，還可以使每個學生立刻進入“虛擬實驗室”，“實地”反復操作儀器，教師也不必擔心“儀器”會被損壞，這樣可以大大提高學生們在實際操作中的動手能力、思維能力和創新能力，提高了學生的綜合素質。

構建《精度設計與質量控制基礎》課程中的“基礎性實驗—技能提高性實驗—綜合性實驗—研究型實驗”四個實驗模塊的教學內容，根據“能力”培養的基本目標，加大符合“能力”培養目標要求的實驗和實踐項目教學的改革力度，增設“計算機輔助公差設計”和“產品誤差數字化計量認證”環節的實驗實踐項目，將科研項目成果應用到實驗建設和創新實驗室建設中，將課堂教學與課外研學、學科競賽有機結合，形成研究性學習的氛圍，促進學生自主研學能力的提高。同時讓行業企業深度參與學生的培養過程，強化學生的工程能力和創新能力。

4.積極推進教材建設。我們在總結多年研究成果及教學經驗的基礎上，參考國內外有關文獻資料，進一步突出精度設計主線，強化理論聯系實際，編寫了《精度設計與質量控制基礎》新體系教材，該教材已于2011年8月由中國質檢出版社出版了第3版[5]。本書加強了“三基”即基本知識、基本理論、基本應用方法，突出精度設計主線，強化理論聯系實際;注重科研與教學的結合，以科研工作的深化促進教學改革上層次，促進傳統內容的改革、更新與充實;注意突出重點、理順難點、深入淺出、探索和把握其內在規律性;淡化了標準的繁雜條目，加強學生對標準構成規律及應用的理解和掌握。

5.建設課程精品網站。自2007年課程組建設了《精度設計與質量控制基礎》課程網站，同年實現了該課程部分教學內容的網絡化教學。2009年該課程被評為河南省精品課程，2012年又被評為河南省精品資源共享課程。利用網絡輔助課程的教學，學生可隨時隨地自主進行學習，提高了教學質量。

三、結束語

為培養卓越機械工程師，精度設計與質量控制課程課程調整和優化了教學內容，制訂出了新的教學計劃和教學大綱，解決了課程內容多、信息量大、學時少的矛盾。同時，采用多種教學方法與教學手段，解決該課程涉及的學科知識廣、概念多、規范性強、理解難度大的問題。改革實驗和實踐教學內容、積極推進教材建設，并將課程組的教學改革和科研成果引入到教學中，使課程教學內容保持基礎性的同時，提高了課程內容的先進性和前沿性。通過本課程的建設和教學改革，為培養創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才創造了較好的教學條件，使學生的學習積極性和主動性有了較大提高，收到了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]鄧文娟，高興軍，鄧子龍.卓越人才培養環境下機械制造專業教學體系研究[J].大學教育，2015，（7）：119-120.

[2]趙鳳霞，張琳娜.精度設計與質量控制基礎精品課程的建設與實踐[J].河南機電高等專科學校學報，2009，17（3）：125-126.

[3]胡岳華，范曉慧，歐陽辰星，等.基于“知識+能力+素養”的卓越工程師人才培養模式的研究[J].中國大學教學，2013，（6）：24-25.

[4]ASME Y14.5-2009，Dimensioning and Tolerancing[S]. ASME，2009

[5]張琳娜.精度設計與質量控制基礎（第3版）[M].北京：中國質檢出版社，2011.8.