在線開放課程互換性與技術(shù)測(cè)量教學(xué)單元組織探討

杜文遼 孟凡念 王良文

摘 要：本研究從大學(xué)工科互換性與技術(shù)測(cè)量課程特點(diǎn)及適應(yīng)在線開放課程線上自主學(xué)習(xí)的要求出發(fā)，提出以知識(shí)點(diǎn)為形式，從不同層次構(gòu)造教學(xué)單元的觀點(diǎn)并將互換性與技術(shù)測(cè)量與課程思政相聯(lián)系。對(duì)知識(shí)點(diǎn)的科學(xué)組織，既符合線上課程構(gòu)造知識(shí)點(diǎn)的形式要求，又能把相關(guān)知識(shí)內(nèi)容有機(jī)組織起來(lái)，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：在線課程;知識(shí)點(diǎn)構(gòu)造;互換性與技術(shù)測(cè)量

互換性與技術(shù)測(cè)量是機(jī)械類大學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。掌握互換性與技術(shù)測(cè)量的有關(guān)精度設(shè)計(jì)和測(cè)量技術(shù)知識(shí)是對(duì)一名優(yōu)秀機(jī)械工程師的基本要求。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)實(shí)踐中，這門課體現(xiàn)出名詞多、概念多、術(shù)語(yǔ)多、定義多、符號(hào)多（俗稱“五多”）的特點(diǎn)，給教與學(xué)都帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。自2012年以來(lái)，MOOC（慕課）迅速在世界范圍內(nèi)興起，這種新型的教學(xué)模式打破了教育的時(shí)空界限，以知識(shí)點(diǎn)的形式組織教學(xué)，更加契合以學(xué)生為中心的工程教育理念。2015年，教育部頒布了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見(jiàn)》，為互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下靈活開展教學(xué)提供了指導(dǎo)性意見(jiàn)。近年，MOOC、SPOC、智慧樹等各種在線教學(xué)資源平臺(tái)相繼出現(xiàn)。

在組織MOOC或SPOC課程的教學(xué)素材中，課程知識(shí)點(diǎn)的提煉是保障線上課程質(zhì)量的基礎(chǔ)，如果按照傳統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)組織形式，學(xué)生對(duì)整個(gè)課程將無(wú)法形成整體的知識(shí)概念，再加上課程自身“五多”的特點(diǎn)，更容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。因此，在具體的線上課程建設(shè)中，我們有必要結(jié)合課程自身知識(shí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，科學(xué)組織知識(shí)點(diǎn)。這樣符合線上課程10分鐘左右知識(shí)容量的知識(shí)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式，又能把知識(shí)點(diǎn)有機(jī)組織起來(lái)，構(gòu)造整個(gè)課程的知識(shí)體系。

一、課程知識(shí)點(diǎn)的分層次構(gòu)建

在線開放課程每節(jié)課都有時(shí)間限制，當(dāng)前普遍接受的視頻時(shí)長(zhǎng)為10～15分鐘。在這么短的時(shí)間內(nèi)，要清楚介紹一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，必須做到知識(shí)邊界清晰、知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容高度集中。

（一）細(xì)分教材內(nèi)容，構(gòu)造一級(jí)知識(shí)點(diǎn)

一級(jí)知識(shí)點(diǎn)是承載課程主要內(nèi)容的載體，科學(xué)地組織一級(jí)知識(shí)點(diǎn)既能夠保證課程內(nèi)容上不重不漏，又能夠做到形式上相互獨(dú)立、邊界清晰。同時(shí)，還要注意突破傳統(tǒng)課堂知識(shí)介紹的弊端，注意與工程實(shí)際相結(jié)合，具體構(gòu)造過(guò)程如下所述。

從工程實(shí)踐中引出知識(shí)點(diǎn)?；Q性課程與機(jī)械工程實(shí)際聯(lián)系緊密，在教學(xué)中，由工程背景引入相關(guān)的概念，一方面可以向?qū)W生傳遞這門課相關(guān)知識(shí)對(duì)于解決實(shí)際工程問(wèn)題的重要性;另一方面，可以借工程問(wèn)題引起學(xué)生的思考，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解。比如在引入“互換性”的概念時(shí)，通過(guò)實(shí)際工程圖紙與缺少精度設(shè)計(jì)圖紙的比較，學(xué)生可以明白互換性是什么，以及零件互換性是依靠公差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

從知識(shí)的延續(xù)引出新的知識(shí)點(diǎn)。知識(shí)點(diǎn)是獨(dú)立的，但是知識(shí)是連續(xù)的。因此，在組織課程的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，要注意知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，以知識(shí)點(diǎn)形式上的碎片化承載相關(guān)知識(shí)的延續(xù)性。在引入“形位公差項(xiàng)目”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，通過(guò)實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到即使尺寸精度再高，如果沒(méi)有相應(yīng)的形位精度設(shè)計(jì)，依然達(dá)不到零件的功能要求，這樣，自然地把新的知識(shí)——各種形位公差項(xiàng)目引入進(jìn)來(lái)。過(guò)去學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候往往苦于知識(shí)過(guò)碎，不易記憶。經(jīng)過(guò)知識(shí)點(diǎn)邏輯化的組織，大大提高了學(xué)習(xí)的效率。

（二）連點(diǎn)成線構(gòu)造二級(jí)知識(shí)點(diǎn)

為了突破在線課堂課時(shí)短的局限，在進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)組織的時(shí)候要特別注意知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，將相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容連點(diǎn)成線，加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)的橫向聯(lián)系。

第一個(gè)方法是從概念出發(fā)，同時(shí)聯(lián)系具體的應(yīng)用實(shí)例，將課本上分散在不同章節(jié)的知識(shí)從概念到應(yīng)用貫穿起來(lái)。比如極限尺寸判斷原則——泰勒原則，相當(dāng)一部分學(xué)生覺(jué)得概念抽象，不易掌握。我們就把教材中相關(guān)的應(yīng)用實(shí)例引入進(jìn)來(lái)，第一個(gè)例子就是用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)工件尺寸的合格性，通過(guò)通規(guī)、止規(guī)的應(yīng)用來(lái)理解泰勒原則的內(nèi)容;第二個(gè)例子就是螺紋中徑合格性的判斷。這樣在一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容中，我們就把課本前中后的有關(guān)內(nèi)容串接在了一起。

第二個(gè)方法就是通過(guò)知識(shí)粒度的細(xì)化再組裝，從枝到葉來(lái)組織知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容。在進(jìn)行“孔、軸尺寸精度及配合的設(shè)計(jì)”知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)的時(shí)候，將基準(zhǔn)制的選擇、加工精度和加工方法的選擇、配合制的選擇及相關(guān)影響因素的考慮等幾個(gè)一級(jí)知識(shí)點(diǎn)作為較細(xì)的知識(shí)粒度有機(jī)組織起來(lái)，既解決了尺寸精度設(shè)計(jì)這一互換性設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題，又強(qiáng)化了相關(guān)的知識(shí)脈絡(luò)，便于學(xué)生理解和掌握相關(guān)知識(shí)。

（三）拼線成面構(gòu)造三級(jí)知識(shí)點(diǎn)

互換性與技術(shù)測(cè)量課程內(nèi)容和實(shí)際的工程應(yīng)用相聯(lián)系，在工程背景的指引下表現(xiàn)出很強(qiáng)的邏輯性。在組織知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)和利用這一特點(diǎn)，將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)拼線成面，加強(qiáng)知識(shí)的工程聯(lián)系。

一種方法是利用相關(guān)知識(shí)不同情況下所體現(xiàn)出的不同形式，以提問(wèn)方式引導(dǎo)出新的知識(shí)點(diǎn)。比如，針對(duì)配合公差與相配合的孔、軸公差之間的關(guān)系，在分析孔軸配合公差的時(shí)候，實(shí)際相配合的孔、軸公差之和就是二者的配合公差，即Tf=TH+TS。其中Tf為配合工差，TH、TS分別是孔、軸尺寸公差;在進(jìn)行孔、軸配合設(shè)計(jì)的時(shí)候，給定配合公差Tf，要合理地把該公差分配給孔和軸，在分配的時(shí)候，滿足Tf=TH+TS，但是由于公差是標(biāo)準(zhǔn)化的值，因此，最終實(shí)現(xiàn)的孔、軸公差必須滿足Tf實(shí)際≥TH+TS，以及Tf要求=TH+TS，這體現(xiàn)了孔、軸配合的公差要求。

另外一種方法是將同一個(gè)問(wèn)題針對(duì)不同主題的回答放在一個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容下。一方面可以使學(xué)生更深刻理解問(wèn)題的內(nèi)涵，能夠更清楚不同主題所強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的差異;另一方面可以使學(xué)生更全面把握相同問(wèn)題在不同主題下的解決辦法，更準(zhǔn)確把握有關(guān)的概念和知識(shí)。以精度設(shè)計(jì)誤差評(píng)定原則為例，極限尺寸判斷原則是泰勒原則，形狀誤差的判斷原則是最小條件原則，方向誤差判定原則為定向最小原則，位置誤差的評(píng)定原則為定位最小原則。雖然這四部分內(nèi)容分布在課程的不同章節(jié)，但是作為誤差評(píng)定原則同時(shí)呈現(xiàn)在一個(gè)知識(shí)點(diǎn)里，使學(xué)生對(duì)“誤差評(píng)定原則”更容易有全面的認(rèn)識(shí)。

（四）從面成體構(gòu)造頂級(jí)知識(shí)點(diǎn)

在機(jī)械工程學(xué)科中，互換性與技術(shù)測(cè)量不是作為孤立的知識(shí)而存在，必須把它看作整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)組成部分。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，一方面要使學(xué)生“窺一斑而知全豹”，教師把針對(duì)工程實(shí)際中的問(wèn)題所采取的認(rèn)識(shí)、思考、解決等一般方法教給學(xué)生，貫徹工程教育中所強(qiáng)調(diào)的“以學(xué)生為中心”的教育理念;另一方面，互換性與技術(shù)測(cè)量課程在機(jī)械工程學(xué)科中又有本身的獨(dú)特作用，它既是聯(lián)系專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的紐帶，又是設(shè)計(jì)類課程和制造類課程的橋梁。在教學(xué)中，教師要通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的形式把這門課的這些內(nèi)容呈現(xiàn)出來(lái)，具體就是通過(guò)以知識(shí)點(diǎn)為形式的知識(shí)面構(gòu)造整個(gè)機(jī)械工程的知識(shí)體系。

在構(gòu)造知識(shí)體系的時(shí)候，教師要著力加強(qiáng)課程思政的建設(shè)，將職業(yè)道德、工匠精神、愛(ài)國(guó)主義這些具體的內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)的構(gòu)建有機(jī)結(jié)合起來(lái)。當(dāng)前，新冠肺炎疫情肆虐全球，我們國(guó)家在付出了千辛萬(wàn)苦的努力后，逐漸控制住疫情，并有能力支援全球抗疫，這些離不開我國(guó)在醫(yī)療設(shè)備方面的設(shè)計(jì)、制造實(shí)力。教師把這些設(shè)備在精度設(shè)計(jì)方面的相關(guān)知識(shí)帶到課堂，對(duì)學(xué)生不僅產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊力，而且大大增強(qiáng)了他們的專業(yè)自豪感。

二、建設(shè)成效

在線課程是完全開放的課程建設(shè)形式，雖然教學(xué)目標(biāo)與課堂面授是一樣的，但是它的建設(shè)思路、表現(xiàn)形式都與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)不一樣。針對(duì)學(xué)校互換性與技術(shù)測(cè)量在線課程建設(shè)，為全面貫徹工程教育認(rèn)證思想、實(shí)現(xiàn)預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)，在知識(shí)點(diǎn)的構(gòu)造過(guò)程中，我們進(jìn)行了一系列探索和創(chuàng)新，并在授課過(guò)程中通過(guò)采用愛(ài)課程平臺(tái)、QQ直播、釘釘直播等形式進(jìn)行了實(shí)踐，同時(shí)對(duì)建設(shè)成效進(jìn)行了追蹤分析。相關(guān)課程討論話題的參與度達(dá)到44%，學(xué)生對(duì)線上課程的滿意度達(dá)到97.9%，教師與學(xué)生的互動(dòng)非常滿意和基本滿意率達(dá)到100%。

三、結(jié)語(yǔ)

在線教學(xué)模式打破了教育的時(shí)空界限，本研究結(jié)合互換性與技術(shù)測(cè)量教學(xué)單元，探索了在在線課程實(shí)施中以學(xué)生為中心的工程教育理念。在教學(xué)中貫徹課程思政的要求，將職業(yè)道德、工匠精神、愛(ài)國(guó)主義等內(nèi)容有機(jī)融入知識(shí)點(diǎn)中。根據(jù)線上教學(xué)系統(tǒng)的反饋和對(duì)學(xué)生的調(diào)查情況可知，本研究所提供的知識(shí)點(diǎn)的構(gòu)建思路和實(shí)踐是成功的。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭麗，李靜，趙雪芹，等.應(yīng)用型人才培養(yǎng)在互換性與技術(shù)測(cè)量課程中的實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2017，（5）.

[2]吳彥春，胡業(yè)發(fā).基于愛(ài)課程和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+慕課建設(shè)的實(shí)踐研究——以我校國(guó)家精品在線開放課程互換性與測(cè)量技術(shù)為例[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，（9）.

[3]于歆杰.在線開放課程需要建以致用[J].中國(guó)高等教育，2015，（24）.

[4]熊南峰，薛廣紅，郭繼東.在線教育背景下互換性與技術(shù)測(cè)量課程教學(xué)改革探討[J].教育教學(xué)論壇，2018，（19）.

[5]王翔，鄭高峰，李文望.新工科背景下互換性與技術(shù)測(cè)量教學(xué)模式改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2019，（52）.

責(zé)編：艾 和