“互換性與測量技術”課程教學改革的探索與實踐

韓霞 陶桂香 張吉軍 馮金龍

摘要：“互換性與測量技術”課程是我國高等院校機械類及近機類各專業重要的專業技術基礎課，其課程涉及的內容貫穿于機械類各專業課程的始終，對培養學生掌握機械零件精度設計的原則和方法、提高學生的精度設計能力有重要意義。為提高課程的教學質量和學生學習興趣，結合課程特點，采取一系列改革嘗試，以期獲得較好的教學效果。

關鍵詞：互換性;精度設計;教學質量

《互換性與測量技術》（以下簡稱“互換性”）是我國高等工科院校學習前蘇聯教學計劃時引進的，是機械類及近機類各專業必修的專業技術基礎課程，主要研究機械設計和制造過程中的幾何量公差與檢測技術。課程涉及面廣，綜合性強，是聯系設計類課程與制造工藝類課程的紐帶。了解、掌握和應用互換性知識，不僅是在校學生完成工程師的基礎訓練必須掌握的基礎知識，也是畢業后從事機械專業相關技術服務工作必備的基本專業素養。課程主要包括公差配合與幾何量檢測兩部分。其內容涉及公差與配合、幾何公差、表面結構等產品幾何技術規范（GPS）的主要基礎標準。由于課程教學中存在著定義、符號、代號多，敘述性強，實記內容多，理論推理少等客觀原因，使學生覺得易于理解;但感性知識少，與生產實踐聯系緊密，在后續課中不會應用。在后續機械設計課程設計、生產實習以及畢業設計等課程的應用中反映出較多問題：普遍反映對如何選精度，如何檢測、如何選儀器不知從哪著手，畢業答辯中學生害怕觸及這一方面的問題，甚至有的同學連符號、代號都不知道;凡此種種，使學生學習不感興趣，學習也只是為了應付考試，作業、實驗報告抄襲現象一直存在。互換性教學改革迫在眉睫，如何對《互換性與測量技術》課程進行教學改革以提高學生的精度設計能力，是眾多互換性課程教師一直探索的問題。本文以校級教研課題為背景，結合我校專業課程設置的教學計劃，針對課程特點，提出以下幾點設想。

1 優化課程體系

“互換性”課程的主要教學任務是在有限的學時內使學生掌握《互換性與測量技術》的基礎理論知識，掌握機械零件精度設計的原則和方法，并將其靈活應用于機械產品的精度設計中，培養學生具備精度設計的基本技能。針對本課課時少、內容多這些主客觀特點，必須對課程的教學體系進行調整，教學內容須注重實用性。采取了以下方案：①經典內容進行重點講解，如公差與配合的選用、幾何公差的選擇、表面精糙度等基礎內容進行精講，授課時注重理論聯系實際，尤其是教材中與實際生產有關的重點內容加以強調，以此來培養學生的工程意識。②重復內容略講或不講，例如幾何公差的標注和表面粗糙度的符號及標注這兩部分內容，在機械制圖中已講過就可以略講，授課時選擇幾張具有代表性的帶有形位公差和表面粗糙度的實際工程圖紙進行講解，以此激發學生的學習熱情;對尺寸鏈、螺紋結合的互換性的這幾部分內容與后續專業課程內容有重復，不講。③刪減實踐中應用較少的內容，如公差原則中的可逆要求、圓錐結合的互換性、大小尺寸段的公差與配合等知識點 ，使課程內容設置更合理。此外，教學時要關注學科發展動態，尤其要關注新標準的頒布與實施，及時更新教學內容。

2改進教學方法和手段

“互換性”課程的理論抽象、術語定義多、標準多、符號代號多、涉及的知識面廣，理論性及實踐性強等特點，在教學中需多種教學方法與教學手段配合，以期提高教學質量及教學效果。

2.1多媒體教學與板書結合

因課程需要，采用板書為主、多媒體為輔的授課形式。整個課程都是圍繞國家標準進行介紹，因此課程的內容偏于敘述，采用板書更有助于知識點的記憶和重難點的把握。但考慮板書信息量有限以及對抽象內容的演繹不夠直觀，所以在擴充知識點的信息量以及抽象內容的部分必須運用現代教學手段——多媒體，如幾何公差的內容抽象不易理解，在這一章的講解上就要借助多媒體教學表現形式多樣性的特點，將這部分內容制作成動畫形式進行講解，公差帶的立體感、公差原則的多樣性、交互性，演繹得淋漓盡致。這對學生理解公差帶的形狀及相關原則起著至關重要的作用，大大提高了教學效率和教學效果。

2.2 引入研究性教學理念

眾所周知，2016年李克強總理在北京大學召開高等教育改革創新座談會時說：“推動大眾創業、萬眾創新，就是要把億萬群眾的創造力激發出來。對學校來說，要塑造培養學生的創新意識、實踐能力及精神追求。要多開展啟發式、討論式、探究式教學，激發學生豐富的想象力。也要注重增強學生的實踐能力，培育工匠精神，踐行知行合一。”可見，創新創業就是整個高等教育所處的最大時代背景，高等教育必須適應這個時代要求，為國家培養創新創業型人才提供強有力的支撐。落后的教學方法和理念已然不在適應新的形勢。研究性教學適合時代發展需求。研究型教學是教師以課程內容和學生的知識積累為基礎，引導學生創造性地運用知識和能力，綜合運用研究方法，自主地提出問題，研究問題和解決問題，在研討中達到學習、創造和培養能力等目的的教學形式。教師圍繞課程的中心，精講基礎內容，從提出問題、分析問題、聯系實際解決問題三方面進行課程的教學設計。授課過程中，結合工程案例充分展開討論，引導學生運用精度設計標準進行設計，課后布置任務，加大師生互動力度，學練有機結合，充分發揮學生學習的主動性和積極性，激發學生研究性學習的欲望，轉變學習態度，從“要我學”變成“我要學、我會學”，學生學習興趣越來越濃厚。在后續課程運用中發現教學效果良好，教學質量顯著提高。

3調整實驗內容

實驗環節是“互換性”教學的重要組成部分，占整個學時的20%。目的是使學生進一步掌握和鞏固課堂上所學的公差理論、基本的測量技術和初步熟悉某些計量器具的正確使用方法。為此，對驗證型實驗內容進行必要的整合并設計一些綜合性實驗，如尺寸測量、幾何精度測量整合在一起，使學生從整體上對精度設計內容有所認識;開設一些設計型實驗，如使用三坐標測量儀對典型零部件的精度進行全方位檢測等。重點讓學生運用已掌握的幾何量檢測知識進行測量方法的設計和運用，從而培養學生的自主學習能力和工程設計能力。

此外開放式實驗教學有利于學生學習興趣的培養。開放實驗室使學生成為實驗室的主人，指導方法靈活，學生可自主的選擇實驗方法和實驗項目。在設計性實驗和綜合性實驗中，學生學習興趣極高，有利于學生創新能力的培養和提升。實驗環節起到了提升了學生分析問題、解決問題的能力。

4改革考核方式

考試是教學過程的最后一個重要環節，通過考前復習使學生對課程所涉及知識有系統性的認知。鑒于“互換性”課程的實記性強，為避免學生在復習中把主要精力放在死記硬背教材知識點上，考核時側重學生對理論知識的掌握情況及綜合運用能力。學生的考核重點放在平時成績、實驗成績和考試成績等方面。為了調動學生平時學習的積極性和自主性，課程采取考試成績（60%）+平時成（30%）+實驗成績（10%）組合模式，并加大了平時管理力度，嚴肅學習紀律，將課堂出勤、課堂測驗、課后作業、上課提問、實驗出勤、實驗數據處理等環節的綜合表現都列入考核范疇，并將實驗成績和平時成績公開化，使學生認識到平時分不白拿，認真對待每一節課。為達到綜合考察學生的課程學習效果，檢驗學生理論知識的掌握程度及應用能力，考核時采用閉卷考試，注重基礎理論與應用的綜合效果，試題設置按基礎理論（60%）和綜合應用（40%）分值設置，促使學生在平時學習中充分重視基礎知識的理解和后續在工程實際中的運用。

上述設想已在設計2015-2016級5個教學班230人的授課中運用，在探索與實施的過程中發現教學效果明顯提高，表現在學生對基礎知識的學習興趣提高，對課程的系統性有深入的認識，同時鍛煉了學生的協作能力。盡管如此，課程的改革仍須繼續進一步完善，以期達到培養學生機械精度設計能力的根本目的。

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