新工科背景下現代檢測分析實訓教學內容與教學方法研究

李新凱，隋欣夢

（桂林電子科技大學機電工程學院，廣西 桂林 541004）

現有機械工程訓練主要由傳統車、銑、鉗和數控加工等構成，學生對于所加工零部件認知多停留在尺寸是否合格層面[1]。零部件在實際應用前還需經過裝配精度、表面性能和尺寸等檢測工藝流程。因此，搭建針對傳統工程訓練所加工零部件的檢測實訓室顯得尤為重要[2]。本研究通過探究現代檢測實訓教學的課程內容和評分標準等，切實提高學生的工程實踐能力與綜合創新能力。

1 課程建設思路與內容

現代檢測分析實訓教學是依托于桂林電子科技大學國家級實驗教學示范中心——機電綜合工程訓練中心。本課程主要讓學生熟悉各類檢測工具，掌握典型零部件的檢測方法，了解零件表面質量檢測工藝[3]。培養學生的檢測分析認知能力和初步實操能力，有機銜接傳統工種所加工零部件的檢測工藝。

1.1 基于新工科背景下基礎量具與先進檢測設備平臺的構建

為打通智能檢測分析實訓室與其他工種的橋梁，讓學生在工程訓練中完整體驗實訓作品設計、制作與檢測的真正內涵，本課題提出建設“常用量具熟練應用，智能檢測認知學習”檢測智能實訓室。針對車、銑、鉗、焊各工種實訓中對于測量工具的應用教學需要，將常用測量工具整合與拓展，構建基礎測量工具平臺；以實訓作品表面質量、形位公差、組織分析等檢測需要，構建先進檢測設備平臺。

1.2 基于新工科背景下“基礎層+認知層”課程體系的建立

針對不同專業、不同階段和不同層次的教學需要，將基礎量具應用教學與先進檢測設備普及教學、基本技能訓練與綜合檢測分析能力培養有機結合，構建“基礎層+認知層”教學體系[4]。以常用測量工具測試方法與讀數準則為訓練重點，以多種典型零件（孔、軸、螺紋、齒輪等）為測試對象，實現多學科、多層次學生對于測量工具熟練使用的教學目標；以先進檢測設備使用方法與應用示范為教學亮點，以實訓作品為檢測對象，倡導新設備、新方法、新技術的全面認知教學，培養學生的大工程視野；體系化檢測分析設備應用教學更為學生提供科學研究第二課堂[5]。

2 教學設計

2.1 實驗設備

2.1.1 知識目標

（1）能夠掌握游標卡尺、千分尺、高度尺、百分表的使用方法與測量準則；（2）工科和理科同學能夠掌握洛氏硬度計、金相顯微鏡、表面粗糙度儀、手持式粗糙度儀的測量法方法和工作原理；（3）熟悉超聲波探傷儀、超聲波測厚儀、三坐標測量儀的使用方法。

2.2 能力目標

（1）根據所學知識，能夠準確測量車、銑、鉗、焊工種所加工零部件；（2）工科和理科同學能夠掌握標準螺紋、孔、軸、槽的測量方法，并完成多組異形件檢測與公差標注；（3）工科和理科同學掌握，其他學科同學了解前期實訓作品表面質量的檢測，包括：硬度、耐磨性、晶粒度和表面粗糙度等。

2.3 素質目標

（1）對從事零部件檢測相關工作，充滿熱情；（2）有較強的求知欲，善于利用現代檢測設備對常見零部件和產品進行尺寸和性能的檢測；（3）形成和保持對技術的興趣和學習愿望，具有正確的工程訓練技術觀和創新能力；（4）形成良好的技術與方法創新思維，就有團隊合作精神。

2.4 課程體系和實施方法

本實訓室主要面向一年級或二年學生進行智能檢測分析實訓教學，具體課程體系如圖1（P177）所示。

圖1 “基礎層+認知層”課程體系

（1）基礎測量工具課程體系：本課程主要提前于基礎實訓教學環節開展，在此環節，學生可以親手操作后續實訓所需測量工具，熟練掌握測量工具使用技巧與讀數準則。教學內容：游標卡尺、千分尺、高度尺、百分表的應用范圍與測量準則；塞規、卡規每組標準件尺寸與最少片數準則；精密測量工具保養與不當操作說明。檢測內容：標準螺紋、孔、軸、槽的測量（機械工程認知、機械工程訓練I）；多組異形件檢測與公差標注（機械工程訓練I）。

（2）智能設備課程體系：本課程主要針對車、銑、刨、磨等實訓作品進行質量檢測評估，在此環節，學生可以對前期實訓作品有整體質量認知，讓學生了解零件生產質檢的重要性。教學內容：使用拋光機對錘頭試樣（10mm×10mm×10mm）進行拋光，達到鏡面效果。制備4%硝酸酒精溶液，對拋光面進行腐蝕（時間5-10s）。采用光學顯微鏡觀測錘頭試樣組織，并與淬火、鍛造等45鋼試樣進行對比分析；講解超聲波探傷儀、測厚儀的基本原理和主要特點，理解儀器與探頭的選擇、耦合與補償的基本原理，了解缺陷的位置、大小和性質及其影響因素（探傷儀），了解材料屬性對厚度測量的影響（厚度儀）。檢測內容：焊縫裂紋檢測與質量評估（機械工程認知、機械工程訓練I）。

3 創新點

基于“系統訓練、實踐育人”的思路，建設了智能分析檢測實訓教學平臺。依托國家級實驗教學示范中心的公共基礎實踐教學平臺，以“基礎測量工具+先進檢測設備”多維度式硬件設備為分析實訓室硬件基礎，以“基礎層+認知層”定制化課程內容為分析實訓室教學體系，科學構筑了新工科背景下“量具教學平臺+檢測認知平臺+分析科研平臺”三位一體的創新創業教育服務生態平臺。

基于“量具應用+作品檢測”的針對性教學，實現了智能檢測分析實訓室與其他實訓室的有機銜接。針對學生不熟悉常用量具測量方法的現狀，以檢測實訓室為牽引，增設其他工訓模塊量具使用基礎課程內容；針對學生實訓作品評價體系缺失的問題，增設粗糙度、形位公差、裂紋檢測、組織分析等認知教學內容。實現工訓教學閉環模式，強化了學生基礎應用能力、開闊了學生分析檢測視野。

4 結語

根據當前社會的人才需求，面向新工科人才培養體系下的工程訓練新工種的建立與實踐，通過合理設置現代檢測分析實訓平臺，構建“基礎量具+先進檢測”相結合的硬件平臺和“基礎層+認知層”多維一體的課程體系，完善工程訓練“制作—檢測—分析”的培養架構，可極大提高學生工程實踐能力、綜合創新能力和團隊協作能力。通過現代檢測實訓室的建立，為非工科類同學拓展了新工程認知，為工科類同學提供了“科研+”測試平臺，為學生課外科技活動的開展創造優越條件。