“新工科”下“精密測量”課程實踐教學改革

葛夢瀅，劉 利，劉江麗

（上海大學工程訓練國家級實驗教學示范中心，上海200444）

“現(xiàn)代精密測量技術”是集光學、電子、傳感器、圖像、制造及計算機技術于一體的綜合性交叉學科，涉及學科非常廣泛，許多高校的工程類專業(yè)都開設了“精密測量”這門課程。本課程培養(yǎng)學生了解測量技術的發(fā)展史，掌握精密測量的基本理論知識和專業(yè)實踐技能。隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，智能制造技術、智能設備如雨后春筍般涌現(xiàn)于實際生產中，傳統(tǒng)的“精密測量”實踐教學逐漸不能適應加工制造業(yè)的需要。為了實現(xiàn)“教學過程”和“生產過程”的準確對接，貫徹落實卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，培養(yǎng)和造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質量創(chuàng)新型工程技術人才，“精密測量”實踐教學環(huán)節(jié)亟待優(yōu)化[1]。本文針對“精密測量”實踐課程，從改革創(chuàng)新教學模式、教學方法和課程體系等方面進行探討和交流。

1 “精密測量”實踐教學的現(xiàn)狀分析

1.1 測量設備類型單一與工程實際存在差別

目前，制造企業(yè)面臨“高自動化”和“高產量”的生產需求，為了提升生產效率，生產過程中廣泛使用自動化加工設備。同時，通過使用全自動精密測量設備和測量分析軟件，借助直觀的操作界面和智能化的全特征自動識別功能，提升企業(yè)的產品質量控制能力[2]。但是，一些高校仍使用傳統(tǒng)的未配備測量分析軟件的手動測量設備進行教學，造成教學內容滯后于工程技術發(fā)展，對學生的就業(yè)產生影響。

1.2 實踐教學內容簡單陳舊

“精密測量”教學的主要內容有測量技術概述、測量設備簡介、精密測量實踐等[3]。由于一些高校對課程教學培養(yǎng)目標不夠明確，長期延用往年實踐項目進行教學，造成實踐教學內容簡單陳舊，與實際工程相脫節(jié)，對學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)產生影響。

1.3 實踐教學缺乏較為完整的課程體系

課程體系由特定的課程觀、課程目標、課程內容、課程結構和課程活動方式共同組成[4]。有些高校只把教師講授和學生學習的預定知識內容作為課程內容的唯一要素，卻沒有重視將學生從具體的課題教學活動中所獲得的實踐經(jīng)驗也作為課程內容的組成部分，導致教師和學生只是作為課程開發(fā)的旁觀者與局外人，逐漸失去了課程建構者與創(chuàng)造者的能力與價值。

1.4 實踐教學缺乏較為完整的課程體系

目前，許多高校沒有根據(jù)教學實際和學生自身情況采取合理的評價方式對學生進行實驗考核，開設的傳統(tǒng)實踐教學內容偏重于知識的終結性評價,很大程度上取決于實驗報告的成績，只重視學生在實踐中獲得的最終結果，而忽視了實踐過程中對學生所展現(xiàn)的創(chuàng)新意識、實踐技能、個人素養(yǎng)等方面進行評估，無法充分調動學生對實驗課程學習的主動性和創(chuàng)造性，限制了學生的創(chuàng)造思維和可持續(xù)發(fā)展[5-6]。

2 “精密測量”實踐教學環(huán)節(jié)的思考

2.1 建立創(chuàng)新與能力并重的教學模式

“大學教育要改變目前這種因循守舊的狀況，使教育培養(yǎng)出來的人都能帶著滿腦子的問題進入社會，在工作中創(chuàng)新、改革。大批具有創(chuàng)新意識的人不斷地在實踐中探索問題、解決問題，國家就會興旺，社會就會大步前進。”錢偉長先生的教學理念推動了國家創(chuàng)新教育的改革進程[7]。創(chuàng)新教育即是挖掘人的潛能，促進人主動學習發(fā)展的啟發(fā)式教育。高校創(chuàng)新教育應貫徹教育與生產勞動、教育與社會實踐相結合的要求，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。因此，“精密測量”實踐教學應建立一種創(chuàng)新與能力并重的教學模式，注重培養(yǎng)學生運用知識理論解決實際問題的能力。

采用任務驅動模式實現(xiàn)“理論實踐一體化”教學[8]。從具體工作任務出發(fā)設計項目教學過程，通過典型零件測量和質量控制項目，促使學生為完成任務主動獲取精密測量和質量控制相關知識，帶著問題學習測量設備的工作原理和使用方法，逐漸領會實際工程的實施要求，在“教、學、做”綜合教學過程中實現(xiàn)專業(yè)知識、實踐能力、創(chuàng)新態(tài)度的教學目標。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代對課堂教學提出了嚴格的要求。教師要擅于運用諸如多媒體教學、網(wǎng)絡教學等現(xiàn)代教育技術，將課堂知識點的傳授改革為線上教育，學生可在課前了解實踐內容，擴展學習完善課前準備，充分發(fā)揮學生學習的靈活性。同時，采用“翻轉課堂”教學理念設計線下實踐教學內容，學生帶著問題進課堂，通過師生面對面的探討交流，促進學生吸收和應用所學知識，培養(yǎng)學生的探究能力、表達能力和組織能力，促使學生在感受現(xiàn)代科學技術成果的過程中激發(fā)自身的創(chuàng)新思維。鼓勵教師發(fā)揮主導性，創(chuàng)造性地教；促進學生發(fā)揮主動性，創(chuàng)造性地學[9]。

2.2 聚焦行業(yè)趨勢，開展特色鮮明的教學內容

現(xiàn)如今，人們身處在一個科技經(jīng)濟快速發(fā)展的時代，社會面貌日新月異。這就要求高校聚焦行業(yè)趨勢，將教學與科研、社會服務相滲透，開展產學研相結合工作，培育系統(tǒng)性且能及時反映社會科技經(jīng)濟文化發(fā)展的實踐項目。

精密測量在產品生產全流程中扮演著不可或缺的角色，主要作用是將被測量與同性質的標準量進行精密比較，檢驗產品是否符合要求，從而全方位保證產品質量。為了加深學生對產品質量控制的理解，“精密測量”實踐教學應緊密聯(lián)系過程質量控制技術。

目前，許多制造企業(yè)普遍采用統(tǒng)計過程控制軟件（SPC）對產品進行測量檢驗，通過各類數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析手段對過程質量進行監(jiān)控、預警，并基于數(shù)據(jù)對制造過程中的各類產品質量問題進行分析，提高企業(yè)質量管理水平[10-11]。

“精密測量”實踐教學項目可采用校企合作的真實項目，依據(jù)企業(yè)機械產品質量檢測和控制過程，以企業(yè)典型工程任務為教學載體，將新知識、新技術、新設備融入課程內容，確保教學內容緊跟行業(yè)發(fā)展步伐，保證學生具備企業(yè)要求的工作能力[12]。同時，“精密測量”實踐教學通過配套使用精密檢測儀器和統(tǒng)計過程控制軟件，培養(yǎng)學生根據(jù)不同的實際工程情況，設計數(shù)據(jù)采集解決方案，繪制質量控制圖表，分析質量失控原因，提出質量優(yōu)化措施，提升學生利用現(xiàn)代化質量控制方法解決實際工程問題的能力。融合SPC技術的“精密測量”實踐教學過程如圖1所示。

圖1 融合SPC技術的“精密測量”實踐教學過程

2.3 立足學生培養(yǎng)，構建多層級的課程體系

在“新工科”背景下，對卓越工程師的培養(yǎng)，強化大學生在專業(yè)課程學習中自主積極性的提升和創(chuàng)造力的展現(xiàn)，專業(yè)實驗項目的革新是實現(xiàn)這一轉變的內在動力和強化手段[13]。因此，高校應著力構建多層級的創(chuàng)新性實驗課程體系，將主要面向機械專業(yè)本科生的“精密測量”實踐課程，同時向所有相關專業(yè)方向及其他對測量實驗、實踐環(huán)節(jié)感興趣的大學生開放與共享，促進學科交叉融合發(fā)展，有利于培養(yǎng)新時代復合型人才[14]。

多層級課程體系體現(xiàn)了“因材施教，綜合發(fā)展”的教學理念，主要包括基礎實驗、綜合實驗和研究性實驗?；A實驗面向對象為本科低年級學生，培養(yǎng)學生在實踐過程中掌握專業(yè)知識，提高動手能力；綜合實驗指由教師為主導，提供實驗方案，學生在教師的指導下開展學科內的實驗，著重培養(yǎng)學生有機結合所學知識的能力，了解設計實驗的思路和解決問題的方法，提升系統(tǒng)化思考能力和應用實踐能力；本科高年級學生已具備基礎專業(yè)知識和學習能力，可將研究性實驗融入實踐教學中，教師通過廣泛調研，提出與生產實踐和科學研究緊密結合的課題，指導學生自主查閱文獻資料、設計實驗方案、進行實驗操作、發(fā)現(xiàn)提出問題、優(yōu)化解決方案、撰寫實踐報告，充分發(fā)揮學生探索學習的主動性和積極性，激發(fā)學生的科研熱情和創(chuàng)新意識，提升學生解決復雜工程問題和創(chuàng)新能力?！熬軠y量”實踐教學課程體系如圖2所示。

圖2 “精密測量”實踐教學課程體系

2.4 建立多元化的實踐考核評價方式

隨著社會進步、科技發(fā)展，依據(jù)現(xiàn)代智能制造業(yè)的發(fā)展趨勢及需求，高校培養(yǎng)的新型人才結構逐步呈現(xiàn)多元化、綜合化、復合化的特點。因此，在構建“精密測量”實踐課程考評指標體系的過程中，一方面堅持將實踐操作結果作為重點考核內容，一方面也應注重社會對技術人才的具體需求，強調對學生科技、創(chuàng)新、心理等素質的培養(yǎng)[15]。

“精密測量”實踐教學應盡快打破以往評價主體單一、注重終結性評價的方式，建立多元化的實踐考核評價方式。

評價主體多元化。對學生的評價應該涵蓋教師評價、學生自評和小組互評幾個環(huán)節(jié)。學生是教學活動的主體，有效的評價可調動學生參與性，通過自評、互評激發(fā)學生的有效互動性、主觀能動性，促進對學生學習積極性、創(chuàng)造性的培養(yǎng)與發(fā)展。

評價環(huán)節(jié)多重化。實踐課程考核應當注重過程管理，重視過程評價，考核學生的學習態(tài)度、個人素養(yǎng)，促使學生由被動地按照實驗指導書記錄實驗數(shù)據(jù)，轉換為主動去思考實驗環(huán)節(jié)的設計，優(yōu)化實驗操作，培養(yǎng)學生交流表達、團結協(xié)作、勤于總結，持續(xù)改進的綜合能力。

評價內容多面化。結合實際情況，按照“精密測量”實踐教學特點，實現(xiàn)理論與實踐整合，技能與作業(yè)態(tài)度結合。評價考核類別應該涵蓋如下方面：自主學習能力（課前預習、吸收知識、獨立完成實踐項目的能力）、學習態(tài)度和主觀能動性（課堂考勤、課堂參與程度）、相互協(xié)作精神（組織協(xié)調能力、團結互助精神）、個人素養(yǎng)（行為舉止、操作規(guī)范）、過程型學習效果（階段性實踐任務完成質量）、表達能力（課堂發(fā)言、方案討論、報告總結）。有助于發(fā)揮學生開展技能訓練、科技創(chuàng)新、科學研究等活動的積極性。

評價方法科學化。實踐課程應從多方面對學生進行評價，采用定量和定性相結合的方式對評價指標進行科學描述及整合，制定公正科學的評價體系。對于定量指標，可采用實驗報告進行考核，如實驗技術、實驗設備等專業(yè)知識考核。對于定性指標，可采用等級描述的方式進行考核，按照評價體系表用事實或數(shù)據(jù)對指標反映的能力進行具體描述及清楚界定，并據(jù)此分級，考核時對照等級描述內容進行評價。

3 結論

在“新工科”背景下，響應國家對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求，結合”精密測量”實踐課程特點，建立了創(chuàng)新與能力并重的教學模式，綜合過程質量控制時融合SPC技術的教學內容，以培養(yǎng)基本操作、應用實踐、解決復雜工程問題、創(chuàng)新四大能力為目標，構建了基礎實驗、綜合實驗、研究性實驗的多層級課程體系，整合評價主體多元化、評價環(huán)節(jié)多重化、評價內容多面化、評價方法科學化四方面，建立多元化的實踐考核評價方式。通過持續(xù)推進“精密測量”教學改革進程，實現(xiàn)“教學過程”和“生產過程”準確對接，為社會發(fā)展源源不斷輸送“知行并舉，能力本位”的創(chuàng)新型復合人才。