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【摘要】
文章分析了“互換性與技術測量”課程的特點，總結了目前課程教學現狀和存在問題，從教學資源獲取、理論教學形式、實踐教學方式、應用能力培養、課程考核等角度探討了改進教學的方法和途徑。新的教學方法著眼于應用型人材培養，有利于培養學生的創新思維，提高學生的實踐能力。
【關鍵詞】
互換性；多媒體；案例式教學；實踐教學
基金項目：
本文系航空科學基金項目“基于三維視頻的大型飛行器風洞實驗形位動態測量方法研究”（編號：2013ZD55007）和河南省精密制造技術與工程重點學科開放實驗室開放基金項目“融合結構光和激光掃描的文物數字化存檔系統研究”(編號：PMTE201307A)的研究成果。
“互換性與技術測量”是高等學校機械類專業的一門重要技術基礎課程，是教學計劃中聯系設計課程和工藝課程的紐帶，是從基礎課學習過渡到專業課學習的橋梁。任何一臺機器的設計，除了運動分析、結構設計、強度計算、剛度計算外，還必須要進行精度設計，機器的精度直接影響其工作性能、振動、噪聲、壽命和可靠性。“互換性與技術測量”課程涉及精度設計，其教學往往處于兩難境地。從教師角度來看，本課程有“四多一廣”的特點，即名詞術語多、標準項目多、抽象概念多、符號代號多，涉及的知識面廣，教學難度大，教學質量不理想；從學生角度來看，普遍認為該課程難學，術語定義難記憶，概念不易理解，更談不上靈活應用到課程設計和畢業設計中去了。
一、“互換性與技術測量”教學方法現狀及問題
1.教材重理論輕應用
目前“互換性與技術測量”教材大多強調課程內容的系統性和完整性，與工程實際聯系不夠，教材內容可分為兩大類知識：一類是涉及概念和原理的“陳述性知識”，占比例較大；另一類是涉及實踐和技能的“過程性知識”，有利于培養學生實際應用知識的能力，現行教材中這部分內容所占比例偏小?，F在多數教材側重于標準項目和名詞術語的解釋，缺乏對公差項目和公差等級具體工程應用的實例介紹。即便有少數例題涉及工程應用，其應用場合也往往相互獨立，沒有關聯。換句話說，課程教材沒有從一臺機器或設備精度設計和檢測的角度系統地展開各知識點的介紹，這不利于學生工程思想的培養和實踐能力的提高。
2.理論教學環節形式單一
目前課程教學主要采用“灌輸式”的教學方法，教師講、學生聽。雖然大多已采用多媒體教學，降低了教師板書和作圖的工作量，學生能更加直觀地理解有關定義和原理，但PPT課件往往省略推導或演進過程，學生思考的機會減少，課堂上師生間的互動性環節也相應減少，常常是教師滿堂灌，學生越聽越乏味。另外，由于教學學時有限，陳述性知識多、涉及面廣，知識又相對獨立，教學內容抽象，教師往往會花大量時間試圖把理論講清楚，越講陷得越深，學生越迷茫，且所授內容與實踐脫節較大。這種狀況不利于提高學生的學習興趣，限制了學生主觀能動性的發揮，顯然這種模式也難以適應素質教育對創新型人才的培養要求。
3.實踐教學環節薄弱
根據機械類人材培養要求，課程教學應使學生具備以下知識和技能：第一，能看懂零件圖上技術要求的含義；第二，熟悉國家有關零件精度的相關標準，并具有查閱標準手冊的能力；第三，在零件測繪時能根據實物的實際情況給出合理的零件精度要求；第四，具有常用零件精度檢測的能力；第五，在零件設計時能夠合理設計零件的精度。多數學校開設有課內實驗和金工實習等實踐環節的訓練，但相對于理論教學，很多學校和學生對實踐教學未給予足夠重視，實驗也往往以提交實驗報告為目標。另外，金工實習時間安排過早，學生還沒有公差和測量的概念，甚至無法讀懂圖樣上的公差標注，更談不上理論聯系實際，進行精度設計和誤差測量了。結果是大多學生雖然順利拿到了課程學分，但動手能力和實際應用能力還遠遠達不到工程實踐的要求。
4.考核方式簡單片面
“互換性與技術測量”課程目前主流的考核方法仍舊是傳統的閉卷或開卷筆試考試，大多數學生都能順利通過考核，但從應用能力來看，在課程設計和畢業設計中，許多學生在設計減速器零件時對于公差項目和公差等級的選用很盲目，不知該對零件提出什么公差要求，公差值也不知如何選取，只是照抄樣圖，而且標注方式極不規范。這說明這種考核方式過于片面，不利于引導學生重視對所學知識的應用訓練和實際動手能力的培養。因此，應結合本門課程和其他專業課程關聯性強、實踐性強的特點，更加重視對學生動手能力和知識應用能力的考查，這就需要加強實踐環節的考核。
二、改進“互換性與技術測量”教學方法的初步探索
1.教學資源多元化
現代化教學手段即利用多媒體課件進行教學，多媒體課件不僅信息量大，而且通過圖例可把抽象的文字信息變得更直觀、更具體。在互聯網時代，教師更應該利用好網絡這個數據庫，除了以教材內容作為課件的基本素材來源外，應充分利用網絡資源積累與課程有關的圖片、動畫、視頻、實物等教學資源，豐富課件內容，在降低學習難度的同時提高學生對本門課程的興趣。如在講到“熱變形對汽缸和活塞配合的影響”時，可根據學生對汽車普遍感興趣的特點，先放一段發動機工作原理的動畫視頻，學生就很容易理解發動機的工作過程，這樣一方面抓住了學生的注意力，激發了學生的學習積級性，另一方面可使學生對氣缸和活塞的工況、熱變形等背景問題有全面的了解，使理論問題具體化，學習起來更有針對性。再如講解標注時，協調使用多媒體課件和板書，現場進行計算標注，學生更容易理解。講解查表計算時，利用多媒體課件在課堂上演示，讓每個學生都清楚該怎么查表，帶著學生現場練習查表，提高學生的動手能力。
2.理論教學形式多樣化
（1）精選教學內容，理論聯系實際。
“互換性與技術測量”課程內容較多，但很多院校采用短課時教學，這就要求教師對知識點的把握更到位，抓住難點和關鍵點，凡講必透。同時要了解授課對象，相信學生的自學能力，不必面面俱到。在概念講解透徹后，最好能聯系實際，舉出生活中常見的實例，讓概念真正落實。如討論系統誤差有關概念時，可以聯系學生常見的稱體重的例子：假設有一臺稱在稱重之前的示值為1Kg，某學生站上后，示值為71Kg，問此時的“示值誤差”“修正值”“實際值”“系統誤差”分別是多少。由于有實際的生活經驗，絕大多數學生都能很快給出正確答案，在提高學習興趣的同時加深了對計量器具指標和誤差的理解。
（2）案例式教學。
案例式教學是一種啟發式教學方法，容易激發學生的學習興趣。在理論知識介紹之前，引入一個具體案例，讓學生帶著問題去主動學習。譬如在介紹“活塞與氣缸的配合設計”時，可先回顧在“機械原理”課程中學習過的曲柄滑塊機構以及內燃機的工作原理，說明活塞與氣缸之間的配合為間隙配合，同時考慮到鋁合金活塞和鋼制氣缸內壁材料線膨脹系數和工作溫度的不同，設計時還要考慮熱變形的補償。這樣既對已學知識進行了復習，又使學生的主體性得到發揮，能啟發學生自主地學習。值得注意的是，案例并不給出“正確答案”，也沒有唯一的“最佳答案”，教學型案例僅提供給學生爭端、問題、選擇以及信息，希望學生找到解決方法。教師要適時引導、調控課堂氣氛，激發學生的參與熱情，積極投入到案例討論中去。
（3）自主式教學。
自主式教學是國外常用的一種教學方法，著力于培養學生的自學能力。教學過程可以這樣安排：教師在上課前列出本堂課的學習提綱，用10分鐘時間對本堂課的內容進行概括，向學生提出自學要求，同時對一些容易混淆的概念和比較抽象的內容設問，讓學生帶著問題自學，尋找答案；然后，學生用30~40分鐘的時間按提綱自學，期間可以針對問題進行局部討論；最后，教師作總結性的精講，先對重點和難點以及自學中存在的共性問題進行詳細剖析和講解，啟發學生對已經分析解決的一系列問題進行前后聯系，找出相互關系加以概括，使一個個問題連貫起來變成一個整體，從而使內容系統化。
（4）項目教學法。
項目教學法是一種以學生為中心的教學方法，學生在教師的指導下通過共同實施一個完整的“項目”工作而進行的教學活動，在這一過程中學習掌握教學計劃內的教學內容。由于“互換性與技術測量”課程的“紐帶”“橋梁”的地位，與其他專業課程緊密聯系，涉及面廣，因而更適合采用項目教學法，通過共同參與一個或若干項目的方式，將理論和實踐結合起來，使學生在學中用、用中學，知識和能力也得到同步提高。項目教學法要求教師本身具備較強的工程實踐能力，教師不能僅滿足于三尺講臺，更要能與社會生產實際相結合，不斷地參與生產和科研實踐，提高自身專業水平。
3.加強實踐教學環節與應用能力培養
實驗是培養學生的動手能力和掌握測量技術的重要環節，通過實驗學生一方面可以得到更多的基本技能訓練，掌握工廠常用測量器具的使用方法，學會一些常用的測量技術；另一方面可以擴大眼界，了解本學科的發展趨勢。在實驗內容的選擇上要注意典型性、啟發性和生產實用性，除了必做實驗之外，還可根據條件進行一些選做實驗或演示實驗。我們應該認識到，精度設計和測量測試能力的培養不是“互換性與技術測量”一門課程能獨立承擔的，教學設計上也不應該局限于一個集中的時間段內完成，可分散到多個教學環節以達成教學目標：在“機械制圖”課程讓學生初步涉及零件技術要求，學會看圖；金工實習階段，實綱中提出加工精度的要求，安排專門環節講解車、銑、磨等常見機加方法所能達到的精度并檢測驗證，讓學生建立感性認識；機械課程設計階段，設計任務書上需對減速器零件精度提出明確要求；畢業實習階段，通過參觀工廠的實際質檢環節，了解先進的檢測設備和檢測流程；畢業設計中，在設計任務書上對精度方面提出明確要求。這樣通過多個階段的綜合訓練，使學生具備獨立完成零件精度設計和質量檢測的能力。
4.考核方式創新
考核的作用除了檢查學生的學習效果外，還起著指揮棒的作用，考核的內容與形式將引導學生學習的方向。根據“互換性與技術測量”課程實踐性強的特點，應該分別進行理論部分和實踐部分的考核。理論部分可以采用閉卷與開卷相結合的考試方式：閉卷部分主要考查學生對基本理論的掌握情況，要保證足夠的知識點覆蓋面和評分的客觀性；開卷部分主要考查學生的實際動手能力和知識應用能力，可涉及某些幾何參數精度的選擇、公差值的確定等。這部分試題要注意問題設置的綜合性，使學生能根據已學過的理論并結合公差表格，通過一定的綜合、分析和計算來尋找問題的答案。實踐部分可根據條件要求學生獨立進行，如獨立完成一次測量過程，獨立進行一個典型案例分析，獨立進行某特定零件的精度設計等。對于側重于應用型人材培養的高職類院校，也可以通過幾個應用環節來評定成績。能夠進行項目式教學的單位，可根據各學生在項目中的參與度、工作量、貢獻大小等指標評定成績。“互換性與技術測量”是機械類專業的“紐帶”和“橋梁”型課程，對其理論的掌握和靈活應用是進一步專業學習的基礎。傳統教學中存在教材內容陳舊、教學形式單一、實踐環節薄弱、考核方式片面等缺陷。本文從教學資源的積累、授課形式的多樣化、學生動手實踐能力的培養、考核方式的創新等方面對本課程教學改革進行了初步探索，希望能夠給廣大同行提供一些參考。需要指出的是，課程教改不可能一蹴而就，教師只有通過不斷的學習，提高自身素質與專業水平，持續進行教改實踐，才能使課堂變得生動，學生的學習興趣高漲，創新設計能力和工程實踐能力得到增強。
作者：劉建偉 侯軍興 蔣志強 單位：鄭州航空工業管理學院機電工程學院 鄭州航空工業管理學院
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