與時俱進探討“精密測量技術”教學內容與教學方法的改革

余卿 崔長彩 張認成 傅師偉

摘要：針對測控技術與儀器專業，探討《精密測量技術》的教學內容和方法新發展：在內容上增加新一代幾何產品技術規范與認證（GPS）體系下的不確定度理論、三維表面形貌測量理論和方法以及微納測量技術等；在理論授課方法上增加多媒體輔助教學手段，實驗教學環節增加虛擬網絡實驗選修環節。

關鍵詞：教育學；精密測量技術；教學內容；教學方法

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）13-0146-02

一、前言

隨著新技術新原理的發展，傳統測量理論和方法及儀器也得到了不斷的發展和完善，針對測控專業本科生和研究生的教學，需要在現有教材的基礎上調整和充實新的教學內容[1]。對于測控專業，大部分院校受授課學時的限制沒有開設“互換性與測量技術”等相關課程，而在其后續課程中都離不開對機械互換性基本概念和原理的知識基礎[2]。新一代幾何產品技術規范與認證（GPS）體系是國際標準化組織（ISO）對原有幾何量相關組織改組以后，適應新的要求規劃的標準框架，其內容涵蓋從產品設計、制造、檢驗與認證、使用等全生命周期的各個方面，其技術方法以計量數學為基礎，集中了計算機技術、光學技術、微納技術等先進技術，是一個更豐富、更合理、更易于實現的標準體系，提出了新模型概念、模型操作概念、新不確定度概念、三維表面形貌測量技術、軟件量規概念等等[3-4]。

二、教學內容改革探索

為適應學科體系發展和科學技術進步的需要，調整后的教學內容將在經典理論和方法的基礎上，充實新原理、新技術、新手段，除去不適合、不適用的部分，突出一個“新”字。調整后的精密測量技術基礎教學內容體系如下：

第一章：概述。包括測量的意義和地位；測量原則和測量方法的選用；測量不確定度的基本概念和計算。

第二章：典型通用測量儀器原理和應用：包括新型坐標測量機（二坐標、三坐標）；輪廓儀（接觸式、非接觸式）等。

第三章：尺寸測量的基本方法。包括尺寸測量的意義；尺寸公差和偏差的概念；孔的測量方法；軸的測量方法；角度測量方法。尺寸測量的新方法。

第四章：形位誤差測量的基本方法。包括形位誤差測量的意義；形位誤差的定義和類別；直線度誤差的定義和測量；平面度誤差的定義和測量；圓度誤差的定義和測量；位置誤差的定義和測量。形位誤差測量和評定的新方法。

第五章：表面形貌及其評定方法。包括微觀形貌測量的意義與尺寸和形位誤差的關系；微觀形貌測量的主要參數；二維參數的測量方法和評定；三維參數的測量方法和評定。微觀形貌測量的新方法。

第六章：典型零部件的測量方法。包括螺紋的測量參數和測量方法；齒輪的測量參數和測量方法；典型零部件的測量新方法。

第七章：微納米測量方法。包括微納尺度的定義；微納器件的測量參數；微納器件的精密測量方法。

第八章：新一代GPS體系結構和理論體系。包括體系結構介紹；基礎理論介紹；新一代不確定度理論介紹。

三、教學方法改革探索

（一）理論教學的教學方式

為了充分利用現代教學手段的便利性和提高授課效率，對于這門課程，理論教學部分易于采用多媒體教學手段[5]。

1.采用多媒體教學的意義：

（1）促進學生的學習熱情：由于《精密測量技術》這門課程屬于專業課，是一門注重應用、以實現測量為主要目的課程，更注重于實踐，而其中的大量儀器原理圖、結構圖以及實際應用案例比較復雜，通過多媒體可以更翔實、生動地呈現給學生，便于講解，也有利于學生的理解，提高學生的興趣。尤其是很多儀器實驗室不具備，學生又有了解的愿望，另外對于一些精密儀器不宜拆卸加上實驗儀器資源相對于學生的比例匱乏，多媒體教學形式可以大大充實一些教學內容，有利于緩解以上問題。

（2）加強學生的理解和吸收：《精密測量技術》這門課程技術強，涉及大量專業術語和詞匯，以及技術規范和儀器原理，內容比較枯燥，通過多媒體豐富的圖形、色彩和功能，可以條理清晰、結構分明的講解，把重點概念、術語和枯燥的規范以圖文并茂的形式呈現給學生，加強學生的理解和吸收，極大地促進學生的學習熱情。

（3）提高教學的質和量：《精密測量技術》采用多媒體教學的第三個原因是可以節約傳統教學板書所需的時間。由于一些儀器復雜的結構和繁冗的測量原理需要大量課堂時間繪制，使實際講授時間大大減少，課堂時間十分緊張。采用多媒體技術不僅節約板書時間，而且增加課堂知識含量，加快教學節奏，同時可以避免粉塵污染，降低教學疲勞，提高教學質量。

（4）擴大該課的影響范圍：目前該課在機電學院測控技術與儀器、機械電子工程、機電專升本等開設，授課對象較多。另外該課對華僑大學各個工科專業都有重要意義，通過多媒體形式授課，便于網絡傳輸，實現資源共享，擴大知識影響面。

2.用好多媒體教學的建議：多媒體教學不同于傳統的板書式教學，要充分發揮其優勢，必須注意影響其教學效果的各個因素。以下方面值得注意[6]：

（1）教學內容方面：多媒體教學的內容在上課之前必須組織按照教學大綱組織清楚、條理清晰、盡可能的提供旁釋，克服不便于及時書寫弊端。沒有必要對多媒體效果過于渲染，形式過于花哨。

（2）授課節奏方面：由于課件的使用減少了大量的板書時間，因此難免使課堂教學的節奏變快，導致學生記筆記的速度跟不上，同步思維和對內容的理解也都跟不上，始終處于一種“聽也不是、記也不是”的狀態，這樣容易造成精力分散、注意力無法集中，反而影響課堂效果。因此在掌握節奏方面要盡可能的與學生的接受能力同步，注意察言觀色，根據學生的反應能力控制好速度。

多媒體教學雖然在授課形式上不同于傳統教學模式，但是其目的是一致的，因此許多傳統的輔助教學模式仍然有用，而且更加有助于多媒體教學方式。如：教師的恰當得體的肢體語言勝過枯燥乏味的文字語言，即興的臨場發揮起到啟迪的效果和豐富課堂有限的板書空間，現場提問起到互動、提高學生注意力、掌控教學進度以及及時答疑解惑的效果。

（二）加強實驗環節的必要性

1.實驗室實驗的教學。精密測量是一個實踐環節，必須通過實驗加深對概念的理解，對儀器結構的了解，操作流程，數據處理方法。沒有實驗，《精密測量技術》這門課將變成紙上談兵，很難達到課程設置的目的。

2.增加虛擬實驗的意義和可能性。近年來隨著計算機技術和網絡技術等的迅速發展，社會生產和生活的各項活動越來越離不開網絡，對其依賴日益加深。為了充分利用先進的網絡技術帶來的便利，以補充實際實驗教學資源的不足，網絡虛擬實驗室應運而生。其形式和內容靈活，便于操作、便于維護、便于學生適時訪問和利用。

四、結束語

精密測量技術是科學和技術進步的基礎，沒有測量就沒有科學，沒有評判手段任何科學技術活動都將無法開展。隨著時代的進步和科技的發展，《精密測量技術》這門課程也必將不斷充實其內容，其教學方法也將得到不斷的改進。

參考文獻：

[1]李巖，花國梁.精密測量技術[M].北京：機械出版社，1998.

[2]李柱，徐振高，蔣向前.互換性與測量技術[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]H.S.Nielsen.New concepts in specifications，operators and uncertainties and their impact on measurement and instrumentation[J].Measurement Science and Technology，2005，17（03）：541-544.

[4]X. Jiang，P. J.Scott，D. J. Whitehouse，L. Blunt. Paradigm shifts in surface metrology[J].Part I. Historical philosophy.Proc. R. Soc. A，2007，（463）：2049-2070.

[5]崔長彩，張認成.測控總線與網絡技術課程教學方法[J].農機化研究，2005，（02）：272-273.

[6]張偉.高等院校多媒體教學的現狀及對策[J].信息技術，2014，（01）：62-64.