基于工程教育認證的“互換性與技術測量”教學改革探索

姜春曉

（煙臺大學機電汽車工程學院 山東 煙臺 264005）

“互換性與技術測量”課程是機械設計制造及其自動化專業的一門核心基礎課程，是專業基礎課和實踐課之間的橋梁，同時也是一門行業國標課，在課程體系中占有重要地位[1]。

工程教育認證標準首先重點要求能夠增強學生對基礎知識的掌握能力，其次要求能夠提升學生分析復雜工程問題的能力。“互換性與技術測量”的教學內容以機械零件幾何參數的互換性和測量技術為主線，重視知識目標的實現，突出工程能力的培養。本課程的研究對象是零件的幾何參數的精度設計和常用的測量技術理論。通過學習，學生能夠掌握零件的幾何參數的精度設計和測量技術，讀懂工程圖紙上的精度技術要求，設計出合理的產品質量檢驗方案，正確地處理測量結果。

1 基于工程教育認證的“互換性與技術測量”課程教學改革的措施

機械設計制造及其自動化專業培養方案要求“互換性與技術測量”課程支撐3 個畢業要求。根據3 個畢業要求和本課程自身的屬性，遵循學校的培養定位，對課程目標、教學內容、考核方式、持續改進、實踐教學和課程思政等方面分別提出了相應改革措施。

1.1 明確課程目標

為了保證課程目標適應于畢業要求，支撐畢業要求的達成，并為教學內容、教學方法和考核方式提供依據，將課程目標細化為以下4 個目標。

課程目標1：學習互換性和標準化的基本概念術語，掌握機械產品尺寸精度、幾何精度和表面精度的基本術語和概念，熟悉通用機械零部件和產品精度的基本理論和國家標準。了解機械產品幾何參數的精度設計及幾何參數測試的前沿趨勢，培養學生的工程意識和責任感。

課程目標2：掌握通用機械零部件和典型機械產品的尺寸精度設計及圖樣標注、幾何精度設計及圖樣標注、表面粗糙度評定參數選用及圖樣標注、公差原則要求的正確分析和應用，具備通用機械零部件和產品的幾何量精度分析和設計能力。

課程目標3：了解測量技術的相關知識，掌握零件尺寸精度、幾何精度和表面粗糙度檢測的實驗方法，獲得實驗設計和實驗數據處理的基本技能。

課程目標4：熟悉常用長度測量儀器的測量原理和測量方法，具備合理選擇通用測量儀器進行產品質量檢測的能力。

明確課程目標后，建立了課程目標對畢業要求支撐關系[2]表1，表中課程目標清晰、明確、高效地支撐了畢業要求，其中課程目標1 和2 對應畢業要求中的“問題分析”，課程目標3 對應畢業要求中的“研究”，課程目標4 對應畢業要求中的“使用現代工具”。

表1 課程目標對畢業要求的支撐關系

1.2 重構教學內容

“互換性與技術測量”課程的知識內容體系煩冗，學生要完全掌握整個知識體系已經比較困難，要求靈活運用則難度更大。本次教學改革探索針對理論教學中的諸多不足，對既往教學內容進行了適應性調整與重構，以提升教學效果。

課程內容多，學時少，做不到面面俱到。依據“面向工程教育要求”，從培養學生目的的角度出發，結合后續的機械設計課程設計、機械制造基礎課程設計、機制工藝學及畢業設計中反映出來的問題，將課程內容進行了模塊化設計，合理取舍每個模塊的重點內容，重新分配課時，力求實現主次分明的課程結構。重構后的教學內容如表2 所示，表中的教學模塊、章節內容、課程目標對應關系明確，滿足了工程教育專業認證的要求[3]。

表2 教學內容與課程目標之間的關系

幾何參數精度設計模塊中的配合與公差是精度設計的重中之重，也是授課中需要重點講解的內容。但是不要求學生會計算具體的公差值，而是要求學生一定要會查表，會選擇合適的公差和配合，并正確規范地標注在工程圖上。

測量技術模塊，要求學生了解數據處理，重點是光滑極限量規和儀器的使用。因此減少測量技術的理論課時，安排4 個實驗，共8 個學時。

典型零部件的互換模塊，是前面2 個知識模塊的實踐應用。重點是標準件的精度選型及其配合件的精度設計。如了解不同精度等級的軸承的使用場合即可，重點掌握與軸承配合的軸和外殼孔的精度設計，并能將精度要求準確規范地標注在工程圖上。

1.3 改革考核方式，完善達成度計算

根據優化后的“互換性與技術測量”的課程目標與教學內容，使用科學方法對成績比例以及評分標準進行設定，讓課程完善度評價標準更加詳細。為課程目標達成度評價和畢業要求達成度評價提供測算依據。

1.3.1 課程考核方式與課程目標關系

“互換性與技術測量”課程考核主要包括4 部分：平時考核、單元測試、期末考試和實驗。其中平時考核包括平時考勤、課后作業、課堂表現、課后總結等多樣化、多維度的方法。單元測試以選擇判斷題為主，通過學習通平臺發布試題進行限時作答提交，教師評判得分。期末試題根據課程目標要求出題，以簡答題、分析計算題、應用題和綜合分析題為主，并設置期末考試成績及格線。實驗成績包括實驗考勤、實驗過程表現、實驗報告等。

總成績評定=平時考核成績×20%+單元測試成績×20%+期末測試成績×50%+實驗成績×10%，課程考核方式及權重，如表3 所示。

表3 課程評價方式與課程目標關系

1.3.2 課程目標達成度的計算方法

每個課程目標達成度與每個課程目標i和目標權重有關，所有考核項目得分與權重i相乘的總和除以對應考核點的總分[4]。設有課程目標i（i=1，2，...，n）個，每個課程目標的達成度為Di，則用公式（1）表示。

其中：Di表示第i個課程目標達成度；k表示不同考核方式；Aij表示第i個課程目標中第j種考核方式的學生得分值；Tij表示在第i個課程目標中第j種考核方式的設定總分值；Pj表示第j種考核方式相比于總成績的權重

1.3.3 畢業要求指標點達成度計算方法

畢業要求指標達成度與不同課程目標達成度Di和不同課程目標權重有關。設有畢業要求指標點m（m=1，2，...，n）個，不同課程目標權重用Qi（i=1，2，...，n）表示，每個畢業要求指標點達成度為Bm，則用公式（2）表示。

其中：Bm表示不同畢業要求指標點達成度；m 表示畢業要求指標點數；表示第i個課程目標達成度；Qi代表第i個課程目標權重。

2 以達成度評價促進教學質量持續改進

課程結束后，各任課老師以教學大綱為基礎，將平時考核成績、單元測試成績、期末考試成績和實驗成績相整合，綜合評價分析，依據不同課程目標達成度，分析教學中的問題并對其進行改進。

2.1 課程目標及畢業要求指標點達成情況分析

根據達成度目標計算方法，表4 中是近兩年的課程目標達成情況。從表中可以看出，總體達成度、課程目標2、3和課程目標4 與去年相比均略有上升，但課程目標1 有所下降。這是由于培養方案的學時限制，授課內容上做了合理刪減，有些基本概念讓學生自行學習消化，考核結果反映學生自主學習能力較差。在結合課程目標的基礎上對不同畢業要求指標進行計算，可看出3 個指標達成度均較好，都在0.7 以上，如表5 所示。

表4 近兩年課程目標達成情況

表5 近兩年畢業要求指標點達成情況

2.2 持續改進措施

根據近兩年課程目標達成情況，分析原因，并對每個課程目標提出持續改進措施，從而提升畢業要求指標點的達成度值。

課程目標1：加強課程基礎知識和專業術語的教學過程，增加微視頻預習環節，增加課堂快速提問搶答環節，增加師生互動，提高學生的學習積極性，加強鞏固基礎知識，以及對基本概念術語的掌握。

課程目標2：繼續加強知識綜合應用的課堂教學過程，加深學生對各種通用機械零件的精度設計、標準選用的理解；嚴格設置和實施作業獨立完成的督促管理制度，建立課程學習群平臺，加強師生及學生之間的學習交流。

課程目標3：繼續加強測量技術的課堂教學，加強學生實驗數據處理能力的平時考核，使學生熟悉各種精度檢測的實驗方法，提升實驗數據處理的能力。

課程目標4：繼續加強測量技術的實踐教學過程，規范實驗過程，提高學生使用長度測量儀器的能力，讓學生了解其使用原理和方法，并理解其局限性。

3 增設實踐環節

改革前的“互換性與技術測量”課程只有實驗實踐環節，導致理論教學與實踐教學分離，學生應用能力欠缺。為了加強學生知識的應用能力，探索并建立了“機械設計”“互換性與技術測量”和“機械制造基礎”深度融合的課程設計教學新模式[5]。

機械設計制造及其自動化專業的“機械設計”課程設計的內容是對減速器進行結構設計，而減速器的主要零部件，如齒輪及軸、軸承、鍵、箱蓋和箱座上的螺紋緊固件連接都是“互換性與技術測量”課程中所學的重點知識。因此在授課中，著重以減速器為分析案例，講解各種零件的精度設計知識。在“機械設計”課程設計中關注結構設計和計算；在“機械制造基礎”課程設計中選擇減速器中的零件，先對零件進行詳細的精度設計及幾何公差的規范標注，然后進行零件的成型工藝設計。三者課程設計內容相互融合，相互貫通，做到理論和實踐相結合，提高了學生的實踐能力。

4 立德樹人，做好課程思政

根據工程教育認證對課程思政的要求，積極提煉思政元素，改進教學設計和教學方法，充實教學過程，探索建立“以教師為主導，以學生為主體，以學習為中心”的全員參與的協作育人機制。探索建立“線上與線下相結合、理論與實踐相結合、校園學習與社會實踐相結合”的全方位育人模式。將煙大精神、歷史人物、重要成就和貢獻等與課程內容有機融合，引導學生傳承煙大精神，堅持社會主義核心價值觀，樹立立足崗位的創新意識與責任擔當。講“好”故事，使學生能夠在春風化雨、潤物無聲之中感受和自覺接受正確的價值觀和理念。

5 結語

工程教育認證體系強調，教學要秉承“學生中心、產出導向、持續改進”的核心思想，逐步提高完善工程人才培養要求，改革工程教育體系和課程體系。在“互換性與技術測量”課程的教學研究中，明確了課程目標，進一步重構了教學內容，使評價方式更加科學合理化。通過課程目標達成度和畢業要求達成度計算，對課程目標做出了持續改進，增設了實踐環節，提高了學生的知識應用能力，促進了教學質量提升。明確導向，挖掘課程思政元素，落實立德樹人根本目標，滿足工程教育認證對課程變化的要求，極大提升了工程教育認證在培養創新型人才方面的引領作用。