基于CDIO理念的《互換性與測量技術》課程教學的優化研究

郭瑞瑞 曹福來

摘 要：《互換性與技術測量》是理論和實踐性強的機械類專業的重要應用型基礎課程，是整個工科課程中由專業基礎課過渡到綜合課程的橋梁。傳統的教學過程中偏重理論教學，導致學生的工程實踐能力較差。文章基于CDIO 工程理念，根據《互換性與技術測量技術》課程特點，結合許昌學院建設應用型本科院校實際情況，課程改革項目組教師對教學內容、教學方法與教學手段、考核辦法進行了重新設計和探討。

關鍵詞：CDIO;互換性與測量技術;教學優化

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）16-196-03

Abstract： "Interchangeability and Technical Measurement" is an important applied basic course for mechanical majors with strong theory and practice， and it is a bridge from the basic course to the comprehensive course in the entire engineering course. The traditional teaching process emphasizes theoretical teaching， resulting in poor engineering practice ability of students. This article is based on the CDIO engineering concept， according to the characteristics of the "Inter -changeability and Technical Measurement Technology" course， combined with the actual situation of Xuchang College s construction of application-oriented undergraduate colleges. Redesigned and discussed.

Keywords： Cdio; Interchangeability And Measurement Technology; Teaching Optimization

CLC NO.： G420 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-196-03

1 CDIO教學模式背景分析

為了滿足工程技術高素質人才的需求，應用型本科院校不僅要培養一定理論知識的人才，對具有一定綜合設計能力和工程實踐能力的人才培養已成為工程教育的重要目標。CDIO（C：Conceive，構思;D：Design，設計;I：Implement，實現;O：Operate運作）程教育模式于2005年在中國引入，并已在許多工程學院和專業中得到實施和認可。基于CDIO理念的教學模式是以學生為中心，以產品開發的整個生命周期為載體，通過師生的互動與合作，實現理論和實踐有機關聯的教學場景，最終目標是大幅提高學生的工程基礎知識、個人能力、團隊意識和實踐應用能力。

2 課程現狀

作為面向機械設計和制造及其自動化、機械電子工程、汽車服務工程等專業的基礎課程，《互換性和測量技術》課程不僅包括互換性原理、基本公差（公差配合，幾何公差，表面粗糙度）等理論知識，還包括典型的結構公差（光滑規格公差、角度和錐度公差、螺紋公差、鍵和花鍵公差、齒輪公差的實踐知識）、檢測技術和尺寸鏈等應用型知識。理論知識具有很多術語、標準項目及抽象概念，涉及知識面廣。對于應用型知識部分，由于以往教學過程中缺乏教師對學生的工程實踐指導，且學生對已有知識缺乏深入的理解、很難有效地將理論應用與實際聯系起來，使得教學效果較差。這主要是由傳統的課堂教學活動和教學評價兩個方面的因素造成的。傳統的課程教學活動多為學生被動的滿堂灌學習模式，幾乎沒有針對實際項目和團隊工作的能力培訓，學習過程較為枯燥、課堂抬頭率不高。傳統的教學評價方法主要是試卷考核，形式單一，且往往忽略過程性評價，學生只能根據教學大綱復習相應的知識點，而不能評價獲得的實踐能力及解決實際問題的能力。為適應學校應用型人才培養的要求，在結合《互換性與技術測量》課程特點的基礎上，進行基于CDIO 工程理念的課程教學優化的研究。

3 按CDIO 理念構建課程建設思路

《互換性與技術測量》課程主要培養學生機械方面產品設計和檢測產品精度的能力，理論和實踐性均很強。以機械設計制造及其自動化專業為例，為了達成專業人才培養目標的要求，如表1所示，制定了《互換性與測量技術》課程的教學目標，即培養學生具有互換性、標準化和測量技術的基本理論知識;培養學生測量技術的基本技能及測量數據的處理;在強調基礎的同時，加強對學生綜合能力的培養，使學生具有分析和解決工程問題的能力。

4 《互換性與測量技術基礎》課程建設的實施

4.1 教學內容的改革

明確課程在實踐中的應用以進行課程教學內容的改革是前提。通過調研機械設計、機械加工制造等有關企業崗位對專業能力的要求發現：具備公差基本知識并熟練掌握和應用公差知識及使用設計手冊完成設計是機械設計人員的必備能力之一;對于現場技術員，應熟知各種加工方法能加到的精度，并結合加工需求和實際加工能本選擇合適的加工方案的能力;對于維修和質檢崗位，則要求具備運用通用、專用檢測設備完成精度檢測、判斷產品是否合格等基本能力。因此，《互換性與測量技術》課程根據崗位能力需求，為縮短學生畢業后由學生向企業人角色轉變的時間，在CDIO工程理念的基礎上將原來分散的知識進行重新整合，形成體系化，體現構思-設計-實施-操作四個過程。其具體的整合方法為，在構想階段讓學生具備課程幾何精度設計基礎及檢測基礎方面的基本理論，為后續的提升和設計打好基礎。在設計階段讓學生通過對零件尺寸的測量、形位公差的測量及表面粗糙度的測量，鞏固前面所學理論知識、鍛煉動手操作能力。在實施階段，結合典型工程實踐案例，讓學生能夠綜合解決常見軸類、箱體類、盤類等零件的設計方案。最后，讓學生進行獨立的產品精度設計及產品檢驗的操作過程。通過內容重構，讓教學更貼近企業對人才的要求，讓學生能夠學以致用。

4.2 與金工實習結合

金工實習是機械類專業學生的必修課，是在工程背景下對學生進行實踐能力的培養。以往我校金工實習多與理論課程脫節，難以讓學生做到學習致用，實習效果也較差。通過對我校金工實習內容與本課程知識對比分析，找到二者的結合點，提升學生的學習效果。金工實習中的一項任務是讓學生加工制造一把小錘子，而加工錘子的過程中涉及讀圖紙、測量、檢驗等過程均與《互換性與測量技術》課程緊密連接。在普通車床上加工錘柄類零件時，主要教學目標是讓學生了解車床的組成和能實現的加工面，讀懂并遵循圖紙，選取適當的加工方案獨立完成加工過程。最后，讓學生對加工完的零件進行測量和檢驗，結合撰寫報告讓學生了解加工后出現的形位公差是由于操作中的哪一部分造成以及誤差對產品的影響是什么，同時選取專用測量儀器進行表面粗糙度的測量，分析不同因素造成的影響等。具體的結合思路如圖1所示。這樣，通過金工實習讓學生的學習與真實的加工場景結合，讓學生做中學、學中做，體驗理論與實踐結合的學習過程，獲得成就感。

4.3 改進教學方法，增強課堂互動

結合課程所講授對象為大二學生，具有一定的專業基礎，同時思維活躍、理解能力強。為了改變傳統被動式教學模式，培養學生的學習興趣和主動學習的習慣，借助工程實踐典型案例進行課程知識的學習。比如在公差設計的教學內容中，為了鍛煉學生的工程能力，改進課堂教學方法，不妨以減速器中的端蓋類零件為案例進行精度的設計，通過具體的工程任務讓學生掌握查表、計算、標注、選用等知識。在進行工程案例實施的過程中，課前的工程案例的選擇、學生的自主學習，課堂中分組、討論、展示、評價等各教學環節的設計和控制是關鍵，以減速器端蓋類零件的精度設計為例，通過選擇實際的工廠項目來提高學生的學習興趣，鍛煉學生企業崗位職業標準的意識。并且，設置具體的課堂環節可以使課堂變得活躍、高效。課堂中具體的互動學習環節實施過程分解如表2。在教學前，教師需收集圖片、實物、視頻等教學資源、設置相應的案例或項目，安排學生查閱有關文獻和參考書為課堂學習進行準備。課堂中在教師的引導下進行分小組討論、互動探究完成規定學習任務并對學習結果進行PPT匯報或視頻展示，教師對學生學習情況進行總結和點評。課后通過選擇代表性強、難易適中且具有一定思考性的習題讓學生對所學知識加以鞏固。

4.4 注重過程性的考核方式

傳統的教學評價方法往往以單一考試的形式評估學生是否掌握了有關知識。這既造成了學生平時學習不積極、課堂抬頭率不高、期末考試死記硬背書本知識點的現象，同時也忽略了對學生學習的過程性評價以及所獲得的工程應用能力鍛煉的要求。因此基于CDIO工程理念，為了更好完成課程教學目標的達成度，調動學生的學習積極主動性，改變以往采用出勤和課后作業作為平時成績的依據，依據學生課堂的PPT匯報和展示、課堂互動以及查閱文獻資料撰寫報告進行知識總結的能力等作為平時成績，讓學生真正做到重視平時基礎知識的理解和在工程實踐中的應用。

5 結論

本教學研究以CDIO工程理念為導向，根據應用型大學培養目標進行《互換性與測量技術》教學內容的優化與教學組織形式的創新。通過對課本知識進行工程理念式的梳理與整合，克服傳統教學中存在知識分散、缺乏連貫性的弊端;嘗試轉變了原來填鴨式的被動教學形式，借住引入相關工程案例通過一系列課前設計、課堂實施與課后反饋等環節，激發課堂氣氛;引導學生主動完成課程知識的學習，同時強調學生學習的過程性評價及實踐能力的培養。此外，對于教學過程中反饋的問題，項目組老師后續不斷完善和修正，讓學生有更高的學習興趣和學習質量。

參考文獻

[1] 王伯平.互換性與測量技術基礎（第4版）[M].北京：機械工業出版社，2013.

[2] 施云，王洪新，祝妍妍.基于CDIO理念的《互換性與技術測量》教學改革研究[J].中小企業管理與科技，2019：113-114.

[3] 賈衛平.基于CDIO 工程理念的“互換性與測量技術基礎”課程建設[J].機械工程師，2013（11）：3-5.

[4] 于曉東，張艷芹，孫全穎，周德繁.“互換性與技術測量”課程教學改革探索[J].教育現代化，2017，4（38）：110-111.

[5] 趙學海.《互換性與技術測量》課程的教改探究與實踐[J].裝備制造技術，2012（4）：193- 195.

[6] 是麗云.項目驅動在《互換性與技術測量》課程中的應用[J].銅陵職業技術學院學報，2016，15（3）：83-84.