新工科背景下現(xiàn)代檢測(cè)分析實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法研究

李新凱，隋欣夢(mèng)

（桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

現(xiàn)有機(jī)械工程訓(xùn)練主要由傳統(tǒng)車、銑、鉗和數(shù)控加工等構(gòu)成，學(xué)生對(duì)于所加工零部件認(rèn)知多停留在尺寸是否合格層面[1]。零部件在實(shí)際應(yīng)用前還需經(jīng)過裝配精度、表面性能和尺寸等檢測(cè)工藝流程。因此，搭建針對(duì)傳統(tǒng)工程訓(xùn)練所加工零部件的檢測(cè)實(shí)訓(xùn)室顯得尤為重要[2]。本研究通過探究現(xiàn)代檢測(cè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的課程內(nèi)容和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等，切實(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力與綜合創(chuàng)新能力。

1 課程建設(shè)思路與內(nèi)容

現(xiàn)代檢測(cè)分析實(shí)訓(xùn)教學(xué)是依托于桂林電子科技大學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心——機(jī)電綜合工程訓(xùn)練中心。本課程主要讓學(xué)生熟悉各類檢測(cè)工具，掌握典型零部件的檢測(cè)方法，了解零件表面質(zhì)量檢測(cè)工藝[3]。培養(yǎng)學(xué)生的檢測(cè)分析認(rèn)知能力和初步實(shí)操能力，有機(jī)銜接傳統(tǒng)工種所加工零部件的檢測(cè)工藝。

1.1 基于新工科背景下基礎(chǔ)量具與先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備平臺(tái)的構(gòu)建

為打通智能檢測(cè)分析實(shí)訓(xùn)室與其他工種的橋梁，讓學(xué)生在工程訓(xùn)練中完整體驗(yàn)實(shí)訓(xùn)作品設(shè)計(jì)、制作與檢測(cè)的真正內(nèi)涵，本課題提出建設(shè)“常用量具熟練應(yīng)用，智能檢測(cè)認(rèn)知學(xué)習(xí)”檢測(cè)智能實(shí)訓(xùn)室。針對(duì)車、銑、鉗、焊各工種實(shí)訓(xùn)中對(duì)于測(cè)量工具的應(yīng)用教學(xué)需要，將常用測(cè)量工具整合與拓展，構(gòu)建基礎(chǔ)測(cè)量工具平臺(tái)；以實(shí)訓(xùn)作品表面質(zhì)量、形位公差、組織分析等檢測(cè)需要，構(gòu)建先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備平臺(tái)。

1.2 基于新工科背景下“基礎(chǔ)層+認(rèn)知層”課程體系的建立

針對(duì)不同專業(yè)、不同階段和不同層次的教學(xué)需要，將基礎(chǔ)量具應(yīng)用教學(xué)與先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備普及教學(xué)、基本技能訓(xùn)練與綜合檢測(cè)分析能力培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建“基礎(chǔ)層+認(rèn)知層”教學(xué)體系[4]。以常用測(cè)量工具測(cè)試方法與讀數(shù)準(zhǔn)則為訓(xùn)練重點(diǎn)，以多種典型零件（孔、軸、螺紋、齒輪等）為測(cè)試對(duì)象，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科、多層次學(xué)生對(duì)于測(cè)量工具熟練使用的教學(xué)目標(biāo)；以先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備使用方法與應(yīng)用示范為教學(xué)亮點(diǎn)，以實(shí)訓(xùn)作品為檢測(cè)對(duì)象，倡導(dǎo)新設(shè)備、新方法、新技術(shù)的全面認(rèn)知教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的大工程視野；體系化檢測(cè)分析設(shè)備應(yīng)用教學(xué)更為學(xué)生提供科學(xué)研究第二課堂[5]。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

2.1.1 知識(shí)目標(biāo)

（1）能夠掌握游標(biāo)卡尺、千分尺、高度尺、百分表的使用方法與測(cè)量準(zhǔn)則；（2）工科和理科同學(xué)能夠掌握洛氏硬度計(jì)、金相顯微鏡、表面粗糙度儀、手持式粗糙度儀的測(cè)量法方法和工作原理；（3）熟悉超聲波探傷儀、超聲波測(cè)厚儀、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的使用方法。

2.2 能力目標(biāo)

（1）根據(jù)所學(xué)知識(shí)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量車、銑、鉗、焊工種所加工零部件；（2）工科和理科同學(xué)能夠掌握標(biāo)準(zhǔn)螺紋、孔、軸、槽的測(cè)量方法，并完成多組異形件檢測(cè)與公差標(biāo)注；（3）工科和理科同學(xué)掌握，其他學(xué)科同學(xué)了解前期實(shí)訓(xùn)作品表面質(zhì)量的檢測(cè)，包括：硬度、耐磨性、晶粒度和表面粗糙度等。

2.3 素質(zhì)目標(biāo)

（1）對(duì)從事零部件檢測(cè)相關(guān)工作，充滿熱情；（2）有較強(qiáng)的求知欲，善于利用現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備對(duì)常見零部件和產(chǎn)品進(jìn)行尺寸和性能的檢測(cè)；（3）形成和保持對(duì)技術(shù)的興趣和學(xué)習(xí)愿望，具有正確的工程訓(xùn)練技術(shù)觀和創(chuàng)新能力；（4）形成良好的技術(shù)與方法創(chuàng)新思維，就有團(tuán)隊(duì)合作精神。

2.4 課程體系和實(shí)施方法

本實(shí)訓(xùn)室主要面向一年級(jí)或二年學(xué)生進(jìn)行智能檢測(cè)分析實(shí)訓(xùn)教學(xué)，具體課程體系如圖1（P177）所示。

圖1 “基礎(chǔ)層+認(rèn)知層”課程體系

（1）基礎(chǔ)測(cè)量工具課程體系：本課程主要提前于基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)開展，在此環(huán)節(jié)，學(xué)生可以親手操作后續(xù)實(shí)訓(xùn)所需測(cè)量工具，熟練掌握測(cè)量工具使用技巧與讀數(shù)準(zhǔn)則。教學(xué)內(nèi)容：游標(biāo)卡尺、千分尺、高度尺、百分表的應(yīng)用范圍與測(cè)量準(zhǔn)則；塞規(guī)、卡規(guī)每組標(biāo)準(zhǔn)件尺寸與最少片數(shù)準(zhǔn)則；精密測(cè)量工具保養(yǎng)與不當(dāng)操作說明。檢測(cè)內(nèi)容：標(biāo)準(zhǔn)螺紋、孔、軸、槽的測(cè)量（機(jī)械工程認(rèn)知、機(jī)械工程訓(xùn)練I）；多組異形件檢測(cè)與公差標(biāo)注（機(jī)械工程訓(xùn)練I）。

（2）智能設(shè)備課程體系：本課程主要針對(duì)車、銑、刨、磨等實(shí)訓(xùn)作品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估，在此環(huán)節(jié)，學(xué)生可以對(duì)前期實(shí)訓(xùn)作品有整體質(zhì)量認(rèn)知，讓學(xué)生了解零件生產(chǎn)質(zhì)檢的重要性。教學(xué)內(nèi)容：使用拋光機(jī)對(duì)錘頭試樣（10mm×10mm×10mm）進(jìn)行拋光，達(dá)到鏡面效果。制備4%硝酸酒精溶液，對(duì)拋光面進(jìn)行腐蝕（時(shí)間5-10s）。采用光學(xué)顯微鏡觀測(cè)錘頭試樣組織，并與淬火、鍛造等45鋼試樣進(jìn)行對(duì)比分析；講解超聲波探傷儀、測(cè)厚儀的基本原理和主要特點(diǎn)，理解儀器與探頭的選擇、耦合與補(bǔ)償?shù)幕驹恚私馊毕莸奈恢谩⒋笮『托再|(zhì)及其影響因素（探傷儀），了解材料屬性對(duì)厚度測(cè)量的影響（厚度儀）。檢測(cè)內(nèi)容：焊縫裂紋檢測(cè)與質(zhì)量評(píng)估（機(jī)械工程認(rèn)知、機(jī)械工程訓(xùn)練I）。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

基于“系統(tǒng)訓(xùn)練、實(shí)踐育人”的思路，建設(shè)了智能分析檢測(cè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)。依托國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的公共基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，以“基礎(chǔ)測(cè)量工具+先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備”多維度式硬件設(shè)備為分析實(shí)訓(xùn)室硬件基礎(chǔ)，以“基礎(chǔ)層+認(rèn)知層”定制化課程內(nèi)容為分析實(shí)訓(xùn)室教學(xué)體系，科學(xué)構(gòu)筑了新工科背景下“量具教學(xué)平臺(tái)+檢測(cè)認(rèn)知平臺(tái)+分析科研平臺(tái)”三位一體的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育服務(wù)生態(tài)平臺(tái)。

基于“量具應(yīng)用+作品檢測(cè)”的針對(duì)性教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了智能檢測(cè)分析實(shí)訓(xùn)室與其他實(shí)訓(xùn)室的有機(jī)銜接。針對(duì)學(xué)生不熟悉常用量具測(cè)量方法的現(xiàn)狀，以檢測(cè)實(shí)訓(xùn)室為牽引，增設(shè)其他工訓(xùn)模塊量具使用基礎(chǔ)課程內(nèi)容；針對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)作品評(píng)價(jià)體系缺失的問題，增設(shè)粗糙度、形位公差、裂紋檢測(cè)、組織分析等認(rèn)知教學(xué)內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)工訓(xùn)教學(xué)閉環(huán)模式，強(qiáng)化了學(xué)生基礎(chǔ)應(yīng)用能力、開闊了學(xué)生分析檢測(cè)視野。

4 結(jié)語

根據(jù)當(dāng)前社會(huì)的人才需求，面向新工科人才培養(yǎng)體系下的工程訓(xùn)練新工種的建立與實(shí)踐，通過合理設(shè)置現(xiàn)代檢測(cè)分析實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，構(gòu)建“基礎(chǔ)量具+先進(jìn)檢測(cè)”相結(jié)合的硬件平臺(tái)和“基礎(chǔ)層+認(rèn)知層”多維一體的課程體系，完善工程訓(xùn)練“制作—檢測(cè)—分析”的培養(yǎng)架構(gòu)，可極大提高學(xué)生工程實(shí)踐能力、綜合創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。通過現(xiàn)代檢測(cè)實(shí)訓(xùn)室的建立，為非工科類同學(xué)拓展了新工程認(rèn)知，為工科類同學(xué)提供了“科研+”測(cè)試平臺(tái)，為學(xué)生課外科技活動(dòng)的開展創(chuàng)造優(yōu)越條件。