基于學科競賽的“互換性與技術測量” 實驗教學探索

龔永康 杜燦誼 吳 勁 王思卓 陳 曉

（廣東技術師范大學 廣東·廣州 510000）

0 前言

“互換性與技術測量”作為機械類專業核心基礎課程，主要培養學生進行機械產品精度設計和和技術檢測能力，[1]在車輛零件設計、加工、檢測的各個環節中意義重大，但這樣一門工程應用場景較多的課程，往往忽略了理實相結合的授課方式，注重理論教學，忽略實踐應用，即使開設了實踐課程，學生實驗思路也僅局限于跟著教師、實驗指導書進行，造成理論和實踐脫節，培養出來的學生缺乏創新性和自主性，達不到工程應用的要求。

目前在設置實踐教學過程存在以下不足：一是理論課時多，實踐課時少。二是實驗教學方式落后，內容單調固定，教師大部分只是通過報告書認真程度、完整性來評定學生實驗成績，[2]存在一定片面性。三是理論與實際應用脫節，安排課程實驗教學內容幾乎為驗證性實驗，學生沒有充分的想象發揮空間。

基于上述原因，作者探索“互換性與技術測量”課程的一種新型實驗教學改革模式，以車輛工程專業競賽為切入點，通過實驗教學改革，增強學生學習積極性和實踐動手能力。

1 改革思路

實驗教學模式是一個關鍵的環節，能夠有效地提升學生的綜合素質，培養學生的實踐動手和創新能力。[3]結合企業對高校人才招聘要求以及歷屆畢業生崗位反饋信息，提出以應用型人才為核心能力培養為目標的實驗教學模式，如圖1 所示。

圖1 核心能力

（1）加強理論知識講解，強化基礎應用能力。加強基本定義的舉例講解，要求學生提前預習，在開展實際案例中，深入理解互換性與技術測量相關定義，結合相關的賽車設計進行案例講解，加深定義的理解能力，不同于課堂背書式定義理解，案例啟發式更能激發學生的學習興趣。

（2）項目化教學模式，豐富課堂內容。傳統實驗教學幾乎為驗證性實驗，實驗者以驗證結果為主，此教學方式雖可以加深基本理論知識點的理解，掌握量具測量原理和方法，但是內容的單一固定，缺乏創新性。項目教學模式是以項目為載體，以任務為驅動，[4]引出課程實驗，讓實驗具有更多的創新性和層次性，所涉及內容更加豐富。

（3）強化工程應用技術，提高學生綜合能力。結合Honda本田節能競技大賽開展“互換性與技術測量”實踐教學探索，學生能夠以興趣為導向，在接受挑戰中全方位提升自己的能力和素質，培養學生的工程設計應用能力，采取措施強化設計訓練安排，擺脫傳統教學弊端，讓工程理念深入到實踐課堂。學生以工程實際應用能力為學習目標，結合競賽開展設計實驗過程，在實踐應用中提升自身綜合能力。

2 改革過程

以Honda中國節能競技大賽為實驗教學改革載體，參賽者通過親自參與和體驗賽車制作的過程，提升他們的動手及實踐能力。該項賽事，以目標導向為主體思路，要求學生按照競賽規則，制造出賽車上的零件以及備用件，將這種實驗教學模式和內容進行改進，調動學生興趣和好奇心，有利于學生創造思維能力的培養，提升實驗教學效果。

精選實驗教學課堂內容，自行設計相關零件，注重車身的輕量化及各裝配件的相互配合精度。結合競賽的技術特點以及“互換性與技術測量”課程的特色，選擇孔軸加工配合、內徑測量作為實驗課程的教學重點，以綜合設計應用的形式開展實驗教學過程，這種實驗教學模式雖然會加大任課教師的工作量，但是可以讓學生在獨立操作中深切體會實驗儀器的工作原理和基本操作方法，加深對儀器工作原理的理解，真正讓學生做到學以致用，從而提高人才培養質量。

2.1 目標導向性原則

結合學生競賽課題，學生結合“互換性與技術測量”課程實驗相關知識，實現教師提出的設計目標。情景1：以光滑工件孔軸配合為例，要求學生設計加工驅動軸，使得驅動軸軸頸和軸承內圈的配合，軸頸的徑向尺寸要求達到7 級精度，軸頸軸向尺寸不做嚴格控制，但設計時候應該考慮留有軸向竄動量，通過嚴格的尺寸要求，使得軸承的性能最大化，達到賽車在光滑路面滑行以提升賽車的里程。

情景2：以內徑測量為例，選取發動機缸體作為研究對象，在滿足賽規情況下，主辦方配送的125cc 排量的單缸發動機，其動力參數對滿足賽方要求的25km/h 的速度綽綽有余，通過增加缸套縮小缸徑以達到減小排量降低油耗。

2.2 實踐要求

基于情景1，學生通過合作探討，學生為了完成相應的驅動軸設計加工，要對孔、軸的極限與配合章節的內容有深入的學習，如孔軸配合的幾種方式、工件的驗收范圍等內容；基于情景2，學生應當了解相對應的內徑測量方法和流程，檢驗設計加工出來的缸套是否符合比賽要求。通過情景目標布置，加大學生投入實驗的時間，彌補傳統實驗課堂學時不足的缺點。本實驗教學改革基于工程實踐應用為主導，以工程應用提出問題，讓學生自主摸索，結合機械加工，使學生的動手能力及應用能力得到提升，使學生對課堂內容以及實驗教學內容產生學習的興趣。圖2 和圖3 為學生依據情景目標進行實驗教學課堂設計和測量。

圖2 軸與軸承配合圖

圖3 缸體內徑測量

2.3 實踐教學效果

學生投入實驗教學時間增多，互換性與技術測量課程中的公差、配合公差等基本概念認識加深，根據設計的零件圖加工出符合要求的零件，并根據互換性與技術測量知識檢測加工出來的工件尺寸是否在驗收范圍之內，配合精度，并將工件運用到實際賽車中，并在比賽中獲得較好的成績，在第十二屆Honda節能競賽中，電車使用24V2AH 的動力電池組，跑出了13.122km 的成績，獲得大學生組第三名，油車使用單缸化油器發動機，跑出了529.54km/l的成績，獲得大學生組第五名，相比往年成績有較大提升。實踐改革證明，將互換性與技術測量實驗教程融入到工程實例中，學生可以更好的融入實驗教學過程，教學效果大大提高，增強學生的工程應用能力，激發了學生的學習積極性，學生綜合能力和創新能力得到較大的提高。[5]

3 結語

基于Honda節能競技大賽培養出來的應用型人才，能快節奏的適應設計、生產、檢測中的崗位需求，以實際應用能力為導向，將能力培養滲透到實驗教學當中，縮小高校教學和企業需求之間的差距，提高學校的人才培養質量，提高學生專業基礎知識和實踐能力。該實驗課程的改革探索，以學生為主體，以問題導向的原則，引發學生思考，發揮學生的主觀能動性，結合實際工程實踐案例提高學生實踐能力，最終達到良好實驗教學效果。