“互換性與技術測量”的應用型課堂教學改革探索

萬怡男，單瑞霞

（煙臺理工學院機電工程學院，山東 煙臺 264005）

0 引言

“互換性與技術測量”是高等院校機電類專業的一門重要的專業課程。也叫“機械精度設計”，是設計類和制造類課程之間的銜接紐帶，主要教學產品的加工精度以及精度和經濟效益之間的關系，是一門綜合應用課程。機械精度水平高低可以說是一個國家機械工業發展的一個重要衡量標準[1]。許多高校在“互換性與技術測量”課程教學改革方面做了大量研究工作。近幾年結合煙臺理工學院機電工程學院應用型高校的特點，“互換性與技術測量”課程組進行了一系列的教學改革，從教學內容、教學方法、實驗等方面進行了全面的改革，取得了較大的成績，授課內容基本完善。由于互換性課程內容多、標準多、應用的選擇復雜，如果學生只滿足課堂上的死記硬背那么在今后的設計加工工作中將造成很大的困難。在教學改革方案實行過程中，我們深刻認識到課堂教學改革要與時俱進，要符合大學生腦科學關于思維的特點，大力發展學生的創新性思維，完善知識體系。本文概述煙臺理工學院機電工程學院“互換性與技術測量”課程教學改革措施，為應用型課程教學改革提供參考。

1 融合相關專業課程建立課程體系

“互換性與技術測量”這門課程與“機械原理”“機械設計”“機械制圖”和“機械制造工藝學”等課程之間密不可分。學生應具有一定的零件結構知識，才能對產品的精度進行分析設計，從而確定零件的質量要求。以機械設計制造及其自動化專業為例，首先修改培養方案中的課程設置順序，把互換性這門課開設在“機械制圖”課程之后，與“機械設計”同期開設。以便把制圖中的減速器圖紙內容作為鞏固性練習，“機械設計”的課程設計的零件選用、零件圖、裝配圖的公差、表面粗糙度標注等內容作為提升練習，使同學們在設計時更好地理解精度如何設計。后期的“機械制造工藝”課程設計內容初步與實踐相結合，得到進一步的能力提升；“數控編程”“模具設計”等專業課可以進行精度設計內容的驗證，機電創新大賽、互聯網加等大賽進行實際演練和應用；最后通過校企合作項目與實際生產實現接軌。整個融合過程中遵循“循序漸進”“六步逐步提升原則”。既要訓練學生掌握基本原則、基本方法，又要訓練學生運用所學知識解決實際問題的能力，整個教學過程的練習以減速器的精度設計為主線，從尺寸設計到幾何公差設計、表面粗糙度設計，最后到加工及裝配，提高了學生的積極性和主動性，整體構架如圖1所示。

圖1 知識體系構架

2 從腦科學的角度重塑課堂教學過程，培養創造性思維的學生

作為教師要了解腦科學、善于分析教學過程、提高教學的技巧。使每一堂課都有豐富的內容、符合心理科學與教育科學，達到很好的教學效果。在課堂上通過創造性的課題，使學生學會辯證性的思維、創造性的思維[4]。為實現這一目的，需要有幾種特殊的思維情景，這些情景可分為3類：認識（理論）情景、評價（批判）情景、生產（實踐）的情景。認識的情景是運用現有的知識獲得新知識，認識新事物。評價情景即批改練習使學生能更深刻地理解所取得的知識，實踐情景是培養學生善于把知識運用到實踐中，具有高度的觀察力和理解力。把這些教學理論用于“互換性與技術測量”的課堂上，形成了一套新的課堂教學流程：以實踐應用為目標，以問題為導向，學中練，練中學，培養學生的分析問題解決問題的能力、發現新問題、提出新問題以及創新能力。問、思、學、練、做、反思的一體化課堂教學模式。

2.1 教學總流程

課前教師提出發展思維的各種探索性問題；學生根據問題利用線上資源進行預習，大部分問題都能得到解決，少數不能解決的問題帶到課堂從老師的授課中解決。極少數問題通過和老師、同學的共同討論探索得到解決。隨后通過練習進一步加強理解，練習的難度從基礎練習到拓展提升到批改練習最后到實踐應用。課后通過線上資源進行拓展提升[2]。每個章節學生課后用思維導圖形式寫出反思。

2.2 融入思政內容

根據互換性的課程特點，提煉出互換性的思政內容，形成我校的思政特色：在教學過程中體現標準意識、誠信意識、質量意識、辯證唯物意識、大國工匠意識、民族自豪意識。不同的課題融入不同的思政。

2.3 課堂教學過程

以表面粗糙度及檢測章節為例詳細說明課堂教學過程。課前布置問題：①日常生活中的粗糙度和機械制造中的粗糙度是否相同；②粗糙度對機械產品有哪些影響，如何評定粗糙度；③機械制造中粗糙度如何正確選擇標注。

導課：通過北京冬奧會的100 m速滑比賽視頻，引出冬奧會我國首次采用二氧化碳環保制冰技術，被世界稱為最環保的奧運會。既增強學生的民族自豪感，又引出粗糙度的概念。

授課過程：在授課中采用比較、啟發的教學方法使學生理解粗糙度的概念及作用，用虛擬實驗和實物實驗輔助講述輪廓算數平均偏差參數。學生采用小組討論、互批互評的方式完成練習題，最后是大作業。粗糙度參數部分老師重點講述輪廓算數平均偏差參數的含義，并展示3種檢驗方式：比較法（企業車間常用）、針描法（能很好理解參數的含義）、便攜測量儀（科技發展的結果，現在被一些較大企業廣泛采用）。輪廓最大高度及寬度幅度參數作為拓展自學內容。粗糙度的選擇部分學習流程：復習在機械制造技術基礎中所學的車削、銑削、磨削等加工方法的特點、表面特征所及對應的Ra參數值，引導學生用辯證的思維理解選擇原則，即在滿足使用要求的前提下選擇較大Ra參數提高經濟效益。粗糙度的符號以機械切削加工小視頻輔助學生理解記憶，符號在圖紙上的畫法使用順口溜幫助記憶：腳踩大地高舉右手，尖端從材料外指向材料內等。隨后的練習先讓學生標注常見零件的粗糙度，然后提高難度通過觀看減速器視頻分組討論評價在課程設計中設計的減速器圖紙，最后各小組展示評價結果圖2所示。最后布置課后大作業減速器齒輪軸的表面粗糙度設計，要求同學們翻閱大量文獻資料，進行拓展提高[2]。

圖2 減速器輸出軸練習

這樣的課堂設計能很好地利用三類情景、線上線下資源、實驗資源等提高學生興趣及探究精神。特別是評價情景能使學生更深刻地理解所學的知識，擴大運用知識到實踐的可能性，才可能有創造性活動。

3 結語

信息時代、智能時代的到來，對教師提出了更高的要求，教學方式不能墨守成規，要不斷學習掌握學生的心理特點、記憶理解特點、思維方法的知識，靈活運用線上線下學習資源及實驗等相關資源，激發學生的學習興趣，提高學生的主動學習精神，遵循學生的性格特征，培養學生的探究愿望，使大部分學生具有創造性，創造性只有在真正發展和培養性教學的條件下才能實現。