基于信息化環境下零件尺寸測量的實訓教學設計

韓淑玲

（濰坊職業學院，山東 濰坊 262737）

《中國制造2025》開篇指出，制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。而測量技術是制造業的基本要素，是制造業人才的必備之技。培養具有工匠精神的測量技術人才是制造業提升的前提。傳統《公差配合與技術測量》當中的實訓教學多以教師講授和操作演示為主，學生被動接受知識，缺乏學習主動性和積極性，掌握的技術技能熟練程度不高，不能較好地滿足制造業對技術技能人才的需求。結合高職學生特點，將現代信息化技術和傳統教學手段結合起來，提高實訓教學的吸引力，促進學生主動學習、主動探究、主動操作練習，既是公差配合與技術測量實訓教學提高教學效果的需求，也是教育信息化背景下公差配合與技術測量實訓教學改革的必然路徑。本文以“典型的軸類零件尺寸測量”實訓教學設計為例，闡述如何利用信息化手段優化實訓課堂教學，提高教學效果。

1 教學分析

本單元選自機電一體化專業基礎課《公差配合與技術測量》中的情境一任務四，教學內容是完成軸類零件的測量，課時安排2學時。根據高職院校教學標準和公差配合新標準以及相關的速查手冊，選用普通高等教育“十二五”規劃教材《互換性與測量技術基礎》和3D版交互式數字教材組織教學。本單元的授課對象為機電一體化專業大二學生，他們熟練并熱衷網絡信息的使用，樂于動手，但是工作規范意識淡薄，缺乏嚴謹、細致的操作意識和工作態度。在學習本部分知識之前，他們已經學習了機械制圖、計算機繪圖等基礎課程，掌握了一定的讀圖、識圖能力和軸類零件尺寸合格的判斷依據，但對于測量知識了解較少。

基于機電一體化專業人才培養方案，結合崗位標準，初步確定了本單元的知識、能力、職業素養三大教學目標。其中，知識目標為掌握軸類尺寸合格的判斷依據，掌握測量儀表的結構原理和讀數方法以及掌握測量儀表的操作規范；能力目標為能夠利用所學讀數及測量方法測量軸類零件的相關尺寸，具備判斷是否規范操作的能力；職業素養目標為培養規范操作的意識和精益求精的工匠精神，鍛煉團隊合作能力。

為了實現以上教學目標，確定本節課的重點是測量儀器的正確識讀；教學難點是軸類零件尺寸測量的規范操作。

2 教學策略

為了實現教學目標、突出重點、突破難點，運用信息化手段，以仿真軟件為依托，以典型軸類零件為載體，以測量軸徑和軸長為任務，通過自主學習、分組討論、分層指導等方法，實現公差配合與技術測量課程實訓教學的“教學做”一體化。結合高職學生具象思維優于邏輯思維的特點，引入動畫、微課、仿真軟件、云課程、3D版交互式數字教材、實時投屏系統以及AR技術等信息化手段，逐層破解重點難點，引導學生完成原理研究、虛擬仿真、模擬實訓等環節，從而順利完成實操測量。

3 教學過程

課前教師利用網絡平臺發布任務單。學生登錄教學平臺，觀看相關微課和教學視頻等，學習軸類零件測量的相關知識，進行在線討論，自主完成課前學習和課前測試。教師及時掌握學生預習情況及課前測試結果，根據學生對知識點的掌握程度優化教學設計并對學生進行分組。

課堂上，為了更好體現“做中學、學中做”的理念，將教學內容分為析圖紙、練仿真、做實操、驗結果和評表現5個環節。

3.1 創情境，析圖紙

通過動畫創設情境：軸類零件通常用來支撐傳動零部件，有較高的加工精度要求。那么，如何判斷已加工軸類零件的合格性呢？學生們帶著問題進入課堂。

利用云課堂“搖一搖”功能，隨機請學生回答圖紙某一尺寸的合格條件，活躍課堂氣氛，了解學生對相關知識的掌握情況。

3.2 識儀表，練仿真

課前學生已經借助3D教材利用AR技術學習了測量器具的結構。學生代表借助測量儀器實物詳細介紹其各部分結構及在測量過程中的作用，在考察學生自學能力的同時，鍛煉他們的表達能力。軸類零件尺寸的測量，儀表的正確識讀是教學重點。教師利用教學課件講解測量儀表的原理和讀數方法。學生借助網絡版仿真軟件進行模擬讀數，模擬過程中一旦出現錯誤，平臺將予以提示。出現錯誤，后臺將扣分。教師通過后臺反饋的信息組織學生分小組討論解決模擬讀數過程中出現的問題，并對容易讀錯的地方進行小結。直至所有學生滿分通過。這一過程克服了傳統實訓教學中由于學生人數眾多，教師不能一對一指導，導致每位學生的讀數情況無法驗證的問題，突破了教學重點。

3.3 選儀表，做實操

測量精度不同，所選用的測量工具也不同。如何根據零件精度選擇合適的測量工具呢？在傳統實訓教學中，學生需要查零件及測量儀器不確定度相關數值選擇合適的測量儀器，此過程數據查找繁瑣，且在完成數值測量前無法檢驗儀器選擇的正確性，為改變這種狀況，我們自主開發了測量儀器選擇軟件，幫助學生輕松掌握儀器選擇原理及方法，降低學習難度，激發學生學習興趣。

測量時，將測量過程分為兩個子任務。第一個任務就是用游標卡尺進行規范測量。軸類零件尺寸的測量，包括步驟方法、操作要領以及注意事項，是操作難點。教師首先根據測量任務，示范講解操作過程以及注意事項，借助實時投屏系統，清晰放大教師操作細節，清楚地展示操作步驟。個別學生感覺有問題，可以登錄教學平臺反復觀看教師提前制作的微視頻。之后，借助教學平臺，組織學生查找操作過程中不規范或錯誤之處，并隨機請學生講解、演示正確的操作方法，幫助學生進一步加深印象，規范操作過程。學生分組進行測量，小組成員進行分工，并將測量過程拍攝視頻上傳平臺，全體學生參與討論操作的規范性并對照自己查找問題，進行互評。各小組將測量結果做好記錄。教師進行簡單小結并在線對小組進行評價，隨后組織同學維護測量工具并放入指定容器中。第二個任務要求用千分尺完成規范測量。在運用游標卡尺規范測量的基礎上，學生登陸教學平臺自主學習與千分尺測量相關的微課與視頻，小組討論學習后，利用仿真系統完成模擬操作，規范操作步驟。教師實時監控學生的操作，巡回指導并及時予以糾正。這一過程培養了學生的自學能力，變“要我學”為“我要學”，提高了學習的主動性。

兩個子任務順利實施，完成測量任務，整個環節解決了傳統實訓教學中學生操作不規范無法及時糾正的難題，同時，通過小組合作使學生掌握了操作要領，提高了規范操作的意識和團隊協作能力，培養了嚴謹認真、精益求精的“工匠”精神，真正突破了教學難點。

3.4 驗結果，拓視野

為了驗證測量結果的準確性，帶領學生到逆向工程實驗室，借助三坐標測量儀將被測工件生成三維模型，形成檢測報告進行驗證，作為實操環節的成果評價。同時，通過這一環節讓學生感受高精密測量的魅力，激發學生學習興趣，為后續課程的學習做準備。

3.5 注過程，評表現

教師點評學生課前自學、課堂學習和實操情況，在教學平臺上整合各環節階段性評價結果，公布綜合成績。

課后學生登錄教學平臺，完成課后任務，進一步鞏固教學內容。教師利用云課堂互動專區就零件內孔如何測量發起討論，進一步拓寬學生的思維，實現教學內容的擴展。

4 教學效果

在企業實際生產中，游標卡尺、千分尺等操作不規范、錯誤讀數等原因造成加工軸類零件不合格的事件時有發生，造成經濟損失。公差配合與技術測量課程實訓教學要培養合格的測量技術人才，就應重視培養學生規范操作的意識和能力。公差配合與技術測量課程實訓通過引入信息化教學手段，大幅度提高了學生讀數的準確性、操作的規范性以及獨立完成率。由于前期基礎知識掌握較為扎實，學生通過本實訓課后測量技能得到明顯提高，后期進行數控車床實訓等專業課程實訓時，對于游標卡尺、千分尺的使用能夠達到快速、準確、規范，實際數值測量準確率達到95%。

5 設計創新

傳統的公差配合與技術測量課程實訓教學多采用教師講解和演示相結合的方法，這種方法雖然直觀，但是存在難以克服的問題，主要是學生眾多，教師難以對學生一對一地實時指導，過程性監控和考核難以落實，學生操作的規范性與讀數的準確性無法得到保證，實操過程中存在的問題難以及時糾正。

將引入信息化教學資源引入實訓課堂，是公差配合與技術測量課程實訓教學改革的創新之舉。信息化教學資源的引入，有效克服了上述問題的制約，提高了教學效益，主要體現在：學生利用教學平臺自我學習，實現實時評價；3D數字教材和AR技術的運用，實現了共享資源，突破了學習時域性；多個仿真軟件輔助教學，規范了操作，提高了讀數準確率；自主開發教學軟件降低了學習難度，提高了學生的學習興趣；通過投屏系統實時放大細節，明確了操作過程和動作的規范性。這些都促進了學生對知識的理解和對技能的掌握，同時在培養學生專業能力的同時，注重培養學生的“工匠”意識，提高了學生的綜合職業能力。