面向工程教育的“互換性與技術測量”教學改革

[摘 要] 為達成工程教育專業認證標準，按照本校機械設計制造及自動化專業的培養目標，根據“互換性與技術測量”課程特點，調整本課程現有的知識體系和講授方式，在優化理論教學內容、開展層次化實踐教學和完善考核模式三方面進行改革，并通過課程達成度評價形成教學效果閉環評價體系。教學實踐效果表明，這項教學改革可以使本課程有效滿足工程教育專業認證對創新型人才培養的需要，有助于互換性基礎理論向解決復雜工程問題能力的有效轉化，達到工程教育專業認證要求的工學結合目標。

[關鍵詞] 互換性與技術測量;工程教育專業認證;教學改革

[基金項目] 2018年度蘭州理工大學高等教育研究項目“面向工程教育認證的‘互換性與技術測量教學模式與考核方式綜合改革探索”（GJ2018C-7）

[作者簡介] 寧會峰（1977—），男，陜西鳳翔人，博士，蘭州理工大學機電工程學院副教授，主要從事精密加工技術、特種裝備及自動化研究。

[中圖分類號] TG801 ? [文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）26-0053-03 ? ?[收稿日期] 2021-04-08

一、引言

“互換性與技術測量”課程涉及機械產品設計、制造、質量控制和生產組織管理等各個環節，是機械類和近機類專業學生能力培養的重要基礎課程[1]。通過這門課程的學習，可以培養和提升學生從事機械設計與制造必須具備的機械產品配合、機械零件精度設計與分析的基本知識和技能，使其具備機械工程師最基本的職業素養和能力。

在機械類本科學生的專業學習中，如何加強學生工程素養和能力的培養，如何逐步完善創新性、應用型人才培養模式，如何有效提升學生解決復雜工程問題的能力，成為教學研究的重要課題。為了適應工程教育專業認證新要求，國內高校對此進行了許多積極探索，已經總結出許多好的教學方法和改革思路[2]。在歷經多次教學改革與培養方案修訂后，目前本校“互換性與技術測量”總課時為32個（其中理論課28學時，實驗課4學時）。如何在有限的課時內達到良好的教學效果，使課程達到應有的教學目的，是該課程新一輪教學改革的主要任務。本課程組從優化理論教學內容、豐富實踐教學層次、完善考核方式三個方面著手，以提高教學質量為目標，開展了層次化教學改革實驗，提升了教學效果。

二、傳統課程教學存在的問題

本課程具有“四多一廣二強”的鮮明特點，即名詞術語多、標準項目多、抽象概念多、符號代碼多，涉及的知識面廣，學科交叉性強，綜合應用性強。但學生的學習積極性不高，學習效果不佳，很難將所學知識應用到解決復雜機械工程問題中去。究其原因，主要存在如下問題。

1.教材的理論性過強。本課程教材內容很多來源于相關標準，理論深度較高，也有較大的理解難度，而且大量出現易于混淆的專業名詞、術語等，對初學者而言難以分辨和理解，給學習造成很大困難。

2.實驗教學體系落后。本課程的實驗以軸類、箱體類、螺紋、齒輪零件測量為主，測量設備以簡單的量儀和量具為主，實驗設備落后和內容單一，難以滿足工程教育專業認證對課程的要求。

3.課時不足。由于專業教學課程體系的結構性調整，各學校專業課的課時均在不同程度上減少，但原有教學內容并沒有調整，如果簡單采用照本宣科的講授方式，必然因課時不足導致教學效果不好。

4.考核方式單一。學生為通過考試，大多死記硬背，存在學得好不一定考得好、學不好也能考得好的狀況。縱然考試成績高，但依然缺乏以所學知識應用于實踐的能力。

三、基于工程教育專業認證的教學改革

（一）優化理論教學內容

針對課程在理論教學過程中的問題，課程組對原有教學內容進行了適當的調整與優化。面對學時不足的現狀，為了在有限的學時內把課程內容講清楚，需要根據“面向工程教育要求”，結合學生培養的需要，對課程內容進行適度的取舍，力爭做到主次分明。

1.互換性的理論部分以夠用為度、適用為限，適當壓縮課堂理論教學時間。在教學過程中，對機械產品設計過程中用不到或較少用到的內容（如圓錐的配合與公差、螺紋的配合與公差、量規設計等）可以不講或少講;對理論性較強的內容（如優先、常用配合選擇等內容）只講授結論，將相關原理作為課后拓展內容，由學生課后學習，引導學生學會分析問題和解決問題的方法。

2.強化培養學生選擇和使用標準的能力。在課堂上，先由教師演示再指導學生練習查閱標準，將配合的選擇、公差值的選擇和計算、表面粗糙度選擇作為學生必須掌握的內容，加強正確標注軸類、盤類、箱體類、叉架類典型零件的訓練。

3.專業課程有機銜接。利用先修的金工實習、機械設計等課程所學內容彌補學生工程實踐能力的欠缺，如結合金工實習中學生親手操作的車、銑、刨等典型機械加工工藝，引導學生理解公差的內涵、幾何誤差產生的原因等;將相關內容和后修的“機械制造技術基礎”課程中機械工程規程設計結合起來。通過這種瞻前顧后式的教學，可以強化本課程在專業知識體系中的地位，有利于提升學生對本課程更深層次的理解。

4.將工程案例引入課堂教學。本課程組教師中大多數有企業工作經歷和完成企業委托科研項目的經歷。課程組要求教師結合自身工程實踐背景，加大工程應用案例的講解，加深學生對重點和難點問題的理解。

（二）探索多種實踐教學模式

課程實驗是理解、掌握、貫通課程知識的重要環節，但目前的實踐教學環節僅僅局限在2個實驗，實驗過程中自始至終都是教師在“手把手地教”，學生基本上處于被動地位，難以充分調動學生的積極性。

課程組在綜合調研了本校現有實驗設備后，提出采用多層級的實踐教學方式，使學生能夠根據本專業培養要求，并結合自身興趣和能力選擇訓練層次。實踐教學包括三個層次：（1）基本技能訓練。以傳統的軸類零件尺寸參數測量、幾何參數測量、表面粗糙度測量三個實驗為主，使學生掌握量儀的基本功能和使用方法，具備基本的實驗技能和數據處理分析方法。（2）專項能力訓練。以箱體類零件綜合參數測量、齒輪軸（含螺紋、鍵槽）綜合參數測量為主，使學生掌握平面度、圓柱度、同軸度、對稱度、跳動度等幾何參數測量方法和齒輪、螺紋參數的測量，進一步提高學生滿足多參數復雜測量要求的能力。（3）綜合能力訓練。結合典型的機器部件拆裝實驗（如減速器拆裝），采用開放的教學模式，通過拆、測、繪、裝的一體化訓練，讓學生自己設計實驗方案，引導學生討論機械產品制造誤差對使用性能的影響，提高學生機械零件精度設計的能力。