在線開放課程互換性與技術測量教學單元組織探討

杜文遼 孟凡念 王良文

摘 要：本研究從大學工科互換性與技術測量課程特點及適應在線開放課程線上自主學習的要求出發，提出以知識點為形式，從不同層次構造教學單元的觀點并將互換性與技術測量與課程思政相聯系。對知識點的科學組織，既符合線上課程構造知識點的形式要求，又能把相關知識內容有機組織起來，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：在線課程;知識點構造;互換性與技術測量

互換性與技術測量是機械類大學生必修的一門專業基礎課。掌握互換性與技術測量的有關精度設計和測量技術知識是對一名優秀機械工程師的基本要求。在傳統課堂教學實踐中，這門課體現出名詞多、概念多、術語多、定義多、符號多（俗稱“五多”）的特點，給教與學都帶來了很大的挑戰。自2012年以來，MOOC（慕課）迅速在世界范圍內興起，這種新型的教學模式打破了教育的時空界限，以知識點的形式組織教學，更加契合以學生為中心的工程教育理念。2015年，教育部頒布了《關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》，為互聯網環境下靈活開展教學提供了指導性意見。近年，MOOC、SPOC、智慧樹等各種在線教學資源平臺相繼出現。

在組織MOOC或SPOC課程的教學素材中，課程知識點的提煉是保障線上課程質量的基礎，如果按照傳統的知識點組織形式，學生對整個課程將無法形成整體的知識概念，再加上課程自身“五多”的特點，更容易使學生產生厭學的情緒。因此，在具體的線上課程建設中，我們有必要結合課程自身知識結構的特點，科學組織知識點。這樣符合線上課程10分鐘左右知識容量的知識點的結構形式，又能把知識點有機組織起來，構造整個課程的知識體系。

一、課程知識點的分層次構建

在線開放課程每節課都有時間限制，當前普遍接受的視頻時長為10～15分鐘。在這么短的時間內，要清楚介紹一個知識點，必須做到知識邊界清晰、知識點內容高度集中。

（一）細分教材內容，構造一級知識點

一級知識點是承載課程主要內容的載體，科學地組織一級知識點既能夠保證課程內容上不重不漏，又能夠做到形式上相互獨立、邊界清晰。同時，還要注意突破傳統課堂知識介紹的弊端，注意與工程實際相結合，具體構造過程如下所述。

從工程實踐中引出知識點。互換性課程與機械工程實際聯系緊密，在教學中，由工程背景引入相關的概念，一方面可以向學生傳遞這門課相關知識對于解決實際工程問題的重要性;另一方面，可以借工程問題引起學生的思考，提高學生的學習興趣，加深對相關內容的理解。比如在引入“互換性”的概念時，通過實際工程圖紙與缺少精度設計圖紙的比較，學生可以明白互換性是什么，以及零件互換性是依靠公差來實現的。

從知識的延續引出新的知識點。知識點是獨立的，但是知識是連續的。因此，在組織課程的知識點時，要注意知識點之間的邏輯關系，以知識點形式上的碎片化承載相關知識的延續性。在引入“形位公差項目”這個知識點時，通過實例引導學生認識到即使尺寸精度再高，如果沒有相應的形位精度設計，依然達不到零件的功能要求，這樣，自然地把新的知識——各種形位公差項目引入進來。過去學生在學習的時候往往苦于知識過碎，不易記憶。經過知識點邏輯化的組織，大大提高了學習的效率。

（二）連點成線構造二級知識點

為了突破在線課堂課時短的局限，在進行知識點組織的時候要特別注意知識點之間的邏輯關系，將相關的知識內容連點成線，加強相關知識的橫向聯系。

第一個方法是從概念出發，同時聯系具體的應用實例，將課本上分散在不同章節的知識從概念到應用貫穿起來。比如極限尺寸判斷原則——泰勒原則，相當一部分學生覺得概念抽象，不易掌握。我們就把教材中相關的應用實例引入進來，第一個例子就是用光滑極限量規檢驗工件尺寸的合格性，通過通規、止規的應用來理解泰勒原則的內容;第二個例子就是螺紋中徑合格性的判斷。這樣在一個知識點的內容中，我們就把課本前中后的有關內容串接在了一起。

第二個方法就是通過知識粒度的細化再組裝，從枝到葉來組織知識點的內容。在進行“孔、軸尺寸精度及配合的設計”知識點設計的時候，將基準制的選擇、加工精度和加工方法的選擇、配合制的選擇及相關影響因素的考慮等幾個一級知識點作為較細的知識粒度有機組織起來，既解決了尺寸精度設計這一互換性設計的重要問題，又強化了相關的知識脈絡，便于學生理解和掌握相關知識。

（三）拼線成面構造三級知識點

互換性與技術測量課程內容和實際的工程應用相聯系，在工程背景的指引下表現出很強的邏輯性。在組織知識點的時候，應充分認識和利用這一特點，將相關知識點拼線成面，加強知識的工程聯系。

一種方法是利用相關知識不同情況下所體現出的不同形式，以提問方式引導出新的知識點。比如，針對配合公差與相配合的孔、軸公差之間的關系，在分析孔軸配合公差的時候，實際相配合的孔、軸公差之和就是二者的配合公差，即Tf=TH+TS。其中Tf為配合工差，TH、TS分別是孔、軸尺寸公差;在進行孔、軸配合設計的時候，給定配合公差Tf，要合理地把該公差分配給孔和軸，在分配的時候，滿足Tf=TH+TS，但是由于公差是標準化的值，因此，最終實現的孔、軸公差必須滿足Tf實際≥TH+TS，以及Tf要求=TH+TS，這體現了孔、軸配合的公差要求。

另外一種方法是將同一個問題針對不同主題的回答放在一個知識點內容下。一方面可以使學生更深刻理解問題的內涵，能夠更清楚不同主題所強調內容的差異;另一方面可以使學生更全面把握相同問題在不同主題下的解決辦法，更準確把握有關的概念和知識。以精度設計誤差評定原則為例，極限尺寸判斷原則是泰勒原則，形狀誤差的判斷原則是最小條件原則，方向誤差判定原則為定向最小原則，位置誤差的評定原則為定位最小原則。雖然這四部分內容分布在課程的不同章節，但是作為誤差評定原則同時呈現在一個知識點里，使學生對“誤差評定原則”更容易有全面的認識。

（四）從面成體構造頂級知識點

在機械工程學科中，互換性與技術測量不是作為孤立的知識而存在，必須把它看作整個系統的一個有機組成部分。通過該課程的學習，一方面要使學生“窺一斑而知全豹”，教師把針對工程實際中的問題所采取的認識、思考、解決等一般方法教給學生，貫徹工程教育中所強調的“以學生為中心”的教育理念;另一方面，互換性與技術測量課程在機械工程學科中又有本身的獨特作用，它既是聯系專業基礎課和專業課的紐帶，又是設計類課程和制造類課程的橋梁。在教學中，教師要通過知識點的形式把這門課的這些內容呈現出來，具體就是通過以知識點為形式的知識面構造整個機械工程的知識體系。

在構造知識體系的時候，教師要著力加強課程思政的建設，將職業道德、工匠精神、愛國主義這些具體的內容與知識點的構建有機結合起來。當前，新冠肺炎疫情肆虐全球，我們國家在付出了千辛萬苦的努力后，逐漸控制住疫情，并有能力支援全球抗疫，這些離不開我國在醫療設備方面的設計、制造實力。教師把這些設備在精度設計方面的相關知識帶到課堂，對學生不僅產生很強的沖擊力，而且大大增強了他們的專業自豪感。

二、建設成效

在線課程是完全開放的課程建設形式，雖然教學目標與課堂面授是一樣的，但是它的建設思路、表現形式都與傳統的課堂教學不一樣。針對學校互換性與技術測量在線課程建設，為全面貫徹工程教育認證思想、實現預定的教學目標，在知識點的構造過程中，我們進行了一系列探索和創新，并在授課過程中通過采用愛課程平臺、QQ直播、釘釘直播等形式進行了實踐，同時對建設成效進行了追蹤分析。相關課程討論話題的參與度達到44%，學生對線上課程的滿意度達到97.9%，教師與學生的互動非常滿意和基本滿意率達到100%。

三、結語

在線教學模式打破了教育的時空界限，本研究結合互換性與技術測量教學單元，探索了在在線課程實施中以學生為中心的工程教育理念。在教學中貫徹課程思政的要求，將職業道德、工匠精神、愛國主義等內容有機融入知識點中。根據線上教學系統的反饋和對學生的調查情況可知，本研究所提供的知識點的構建思路和實踐是成功的。

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責編：艾 和