以工程能力为导向的《互换性与技术测量》教学改革实践

龚婵媛　张德义　陶丽佳　袁明新

【摘 要】通过对《互换性与技术测量》课程教学现状的分析，结合苏州理工学院“培养应用型人才”的教学宗旨，从优化课程体系、梳理教学内容、精选优秀教材、转变教学模式、创新教学手段、拓展课外科技活动等方面进行了探索和实践。实践证明，这些改革的实施有效地提高了教学质量，增强了学生的工程实践能力和创新设计能力。

【关键词】互换性与技术测量；工程能力培养；教学改革

中图分类号： TP311.12-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）17-0008-003

The Reform and Practice of "Interchangeability and Technology Measurement" Guided by Engineering Capacity

GONG Chan-yuan ZHANG De-yi TAO li-jia YUAN Ming-xin

（Jiangsu university of science and technology， suzhou institute of technology， school of electrical and

mechanical engineering，zhangjiagang jiangsu 2015600，China）

【Abstract】Interchangeability and technical measurement from the Angle of the curriculum teaching present situation analysis， combining with the Suzhou institute of technology， the teaching purpose of cultivating applied talents ， the optimization of curriculum system， teaching content， choice of excellent teaching material， change teaching mode， the development of innovative teaching methods， extracurricular activities and so on has carried on the exploration and practice of science and technology.Practice has proved that the implementation of the reform of teaching quality is improved effectively， enhance the students' ability of engineering practice ability and innovative design.

【Key words】Interchangeability and Measuring Technology； Engineering ability training ；Teaching reform

0 引言

《互换性与技术测量》课程作为机制专业的核心基础课程之一，是以产品的设计、制造、检测、质量控制等诸环节为基本内容，理论性和实践性都很强，这门课为学生今后从事机械工程及机电产品设计提供了必要的基础知识和基本技能。但从多年的教学实践中，发现普遍存在一个严重的问题，学生并没有“学以致用”，在课程设计、毕业设计等环节中无法熟练运用所学知识，致使理论与实践严重脱节[1]。学生毕业之后无法很快地适应实际工作需要，由于学生工程能力的缺乏，导致很多用人单位不愿招聘刚畢业的大学生。究其原因，一是该课程的教学中没有处理好理论知识和实践应用的有机结合，二是传统的课程体系、陈旧的教学模式等都制约着教学质量的提高。

如何提高学生的工程应用能力，培养出受企事业单位欢迎的、既有扎实理论基础、又能适应实际工作岗位需要的应用型人才，是教育教学工作者们面对的新课题。结合苏州理工学院教学实际，笔者针对课程教学环节中存在的不足，以培养学生的工程能力为导向，对课程体系进行优化，对教学内容进行梳理，对教学方法、教学手段大胆尝新，在实践中探索课程的教学改革问题，旨在促进应用型人才培养模式下课程教学质量的提高。

1 课程教学现状分析

1.1 课程体系设置不够清晰

笔者同时承担“互换性”和“工程图学”两门课程的教学工作，发现两门课程存在着过多的重复性教学，比如互换性课程中的“公差与配合”与工程图学课程中的“零件的技术要求”存在交叉，且这两门课程都在第3学期同时进行，学生有些不知所措。这种知识的重复性讲解并没有带来好的教学效果，在后续的课程设计“零部件测绘”环节，图样上的标注千奇百怪、错误百出，或者依葫芦画瓢，知其然不知其所以然。

1.2 教材工程应用体现不足

目前各高校使用的教材大都雷同，多是强调课程内容的系统性和完整性，与工程应用联系不够紧密。教材分为理论基础和技术测量两大部分，其中理论部分侧重于对国家标准的理解，缺乏对公差项目和公差等级如何选用的实例介绍；测量部分侧重于对测量原理的理解和测量仪器的使用方法，各被测对象彼此孤立、没有关联。总而言之，现形教材的通病就是没有从一台设备或机器的精度设计与检测的角度系统地展开各知识点的介绍。

1.3 实验教学单调乏味

实验教学是人才培养的重要环节，对学生工程应用能力的培养有着重要的作用[2]。尽管我院对实验教学的重视程度较以前有很大提高，陆续引进了先进的实验设备，提供了良好的实验条件，但依然存在较多问题。实验内容单一，传统内容多，体现前沿科学技术的实验少；演示验证型实验多，学生自主设计型实验少；单一项目检测实验多，综合测量实验少。指导老师先给学生做示范，学生模仿完成实验，得出实验数据，简单进行分析处理，然后填写实验报告。学生也就是担当了“观察员”“记录员”的角色，仅有的收获就是认识了一些量仪和量具而已。另外，因为实验设备有限，学生需要分作多批次进行，实验教师面对单调的重复性工作也苦不堪言。学生在这样的实践教学中无法独自思考问题、分析问题和解决问题，实验教学变得毫无意义。endprint

2 具体教学改革措施

2.1 优化课程体系，梳理教学内容，精选优秀教材

根据课程的特点，从本院实际情况出发，在与相关教师进行良好的沟通之后，重新编订了教学大纲和授课计划，使之既能自成体系，又能与《工程图学》、《零部件测绘》、《机械设计》、《机械制造工艺学》等专业基础课紧密衔接。比如“公差与配合”、“表面粗糙度”等内容在《工程图学》课程中作为一般了解的要求，仅要求学生会按国家标准进行正确地标注，至于更深的内涵安排在《互换性》课程中，作为重点掌握的内容讲解。互换性中原有“尺寸链”的内容安排在《机械制造工艺学》课程中讲解。在典型零部件的互换性中，将实际应用少或不用的“圆锥的公差与配合”、“螺纹的公差与配合”划去不讲，保留应用较多的“滚动轴承”、“键与花键”和“圆柱齿轮”等内容。

再以模块化思想为指导[3]，对教学内容进行整合，整合后内容如表1所示。从教学框架来看，原绪论中互换性、标准、优先数等概念有机地融合在一块；孔轴的极限与配合、几何公差、表面粗糙度等内容整合在一块，使得学生能够更好地从宏观的角度理解零件实现互换性的必备条件。模块一到模块四由浅入深、循序渐进，教学过程符合认知规律。每一模块的教学紧紧围绕知识点展开，以学习目标和技能目标为准绳，理论内容与实验内容紧密联系，让学生真正做到学以致用，有效提高学生的工程应用能力。

为教师和学生选择一本优秀的教材是首要的任务。笔者承担“互换性”这门课程近三年，用过好几本口碑还不错的教材，但发现这些教材还是有些通病。很难找到一本教材能够将理论内容和实训内容融合在一起的，一般都是编辑成独立的两册。做得稍好的也有，比如由机械工业出版的王伯平教授主编的《互换性与测量技术基础》这本教材[4]，是将实验指导书安排在章节的最后。但笔者认为，这种依然是换汤不换药的做法，没有从本质上改变理论与实践脱节的现状。近年由同济大学出版的《公差配合与技术测量》一书倒是让人耳目一新，该书从实用性、可操作性和创新性的角度出发，以模块化的方式将各知识点进行整合，以案例化的方式将检测实训项目分散融合到每一模块中[5]。这种编排与工程能力培养理念不谋而合，让学生通过实践的方式将课程之间进行有机的联系，能够以项目为主导，在“做中学”和“学中做”。

2.2 转变教学模式，改革教学方法，提高授课艺术

积极探索崭新的教学模式，引入项目式、案例式、任务驱动式等多样化的教学方法，注重课堂的讲课艺术，提高教学效果。

（1）转变教学模式，理论与实践并重

打破传统的“先理论课、后实验课”的僵硬模式，灵活处理理论教学和实验教学，使两者能交叉进行，让理论知识为实验过程铺路，让实验操作夯实理论基础，两者相辅相成、紧密结合。比如在讲解尺寸公差与配合的内容时，安排长度检测实验，让学生根据被测工件图纸要求，合理选用量具，判断尺寸的合格性。在掌握了游标卡尺、千分尺、光学比较仪等量仪的使用方法的同时，也进一步加深了对基本尺寸、极限尺寸、误差、公差、偏差等基本概念的深刻理解。

表1 模块化互换性与技术测量教学内容

（2）创新多种教学方法，提高教学效果

由于本门课程专业术语多、名词概念多、国家标准多，学生普遍感觉晦涩难懂，提不起学习兴趣。为了调动学生的学习兴趣，可以针对不同教学内容，灵活选取教学方法和手段。在讲解概念、定义的时候，可以采用启发式教学法，有效调动其学习的积极性和创造性。采用项目教学法实施实验环节，将实验任务以项目书的形式交给学生，学生需要去查阅资料手册，弄懂相关原理和概念，提出质疑、相互讨论、找出解决任务的方法。这样的方式激发了学生对知识的求索欲望，锻炼了学生自主解决问题的实际操作能力，也培养了学生团队合作的精神。比如以典型装置减速器的精度检测设计为例，该项目要求学生完成减速器装配图中配合尺寸的标注，零件图中尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的标注。

（3）讲好绪论课，激发学生学习兴趣

兴趣是学习的原动力，它可以引导求知者去主动探索事物的底蕴，直接促进学习效率的提高。绪论课是学生初次认知该门课程的窗口，上好绪论课对于激发学生的学习热情、提高学习兴趣起着重要的作用[6]。笔者精心设计了绪论课的讲课内容，在上课开始先给同学们播放了第七届环太湖国际公路自行车赛的精彩视频，该赛事于2016年在毗邻城市江苏无锡举办，一下子拉近了和学生的距离，吸引了学生的眼球。然后由赛车自然过渡到同学们日常生活中骑行的普通自行车，给出几种不同品牌的自行车图片和单价，提问学生为什么价格悬殊这么大，让学生积极参与讨论，如果是你会选购什么价位的自行车。在轻松活跃的气氛中，引入机械产品零部件的加工精度问题，零部件的加工精度直接影响整机的性能和质量，逐渐切入本门课程的主要内容----机械产品的精度设计与检测。在讲解标准化是实现互换性的前提时，通过引入老爷车的辉煌历史，曾经创下史无前例的销量的根本原因，就是其所有的零部件的生产制造都标准化，从而让学生明白标准化的重要性。在介绍优先数的由来的过程中，穿插19世纪法国军官雷偌先生的趣味故事，让学生在领略科学巨匠的风姿中了解专业术语的含义。就这样使学生们逐渐从感性上接受这门课程并产生了浓厚的兴趣，并深刻体会到这门课程的重要性和工程实用性。

2.3 充分利用科技竞赛活动，提高学生的实践应用能力

教师应该鼓励学生积极参与各类科技竞赛活动、教师科研项目，并能将互换性课程的理论知识应用到创新设计中，实现理论知识与实践应用的有机结合。在创新设计的图纸标注环节，指导教师对如何进行公差与配合的选取、表面粗糙度的选用等理论内容进行点拨，培养学生的创新能力和实践能力，实现理论教学和科技实践的良好循环。比如在第七届“浩辰杯”华东区CAD应用技能竞赛中苏州理工学院斩获佳绩，获得团体和个人的多项机械工程图、机械三维建模的奖项。指导教师在工程图样的标注中，向学生借机渗透执行国家标准的意识，使得图纸中的尺寸、公差、粗糙度等标注符合标准要求。又如在2017年中国工程机器人大赛中，苏州理工学院学生在仿人竞速、竞技体操、仿人搏击、搬运工程等赛项中也获得佳绩（图2、图3所示）。

图2 学生赛前调试程序

图3 站在领奖台的学生们

3 改革实施后的效果及分析

2016-2017学年第二学期，我院将机械设计制造及自动化专业作为改革实验班，在期末考试中，学生成绩与往届相比有很大的提高，优秀率为28%，良好率为30%，分别高出往届8和3分百分点，不及格率仅4%，比往届少13个百分点，具体情况见表2和表3所示。这表明改革实施后的教学效果显著。

4 结束语

总之，为了提高教学效果和学习效果，苏州理工学院互换性与技术测量课题组根据教学现状及存在的问题，采取了一系列卓有成效的改革措施，在短短的时间内取得了比较好的教学效果，提高了学生的工程应用能力和创新设计能力。

【参考文献】

[1]李学磊，刘唯，蔡池兰，等.基于企业项目导向的互换性及测量技术课程的建设与探索[J].上海第二工业大学学报，2014，31（3）：268-271.

[2]胡凤兰，程玉兰，董丽君.应用型本科互换性与技术测量课程研究型教学的探索与实践[J].湖南工程学院学报，2013，23（4）：86-88

[3]白琨，赵茂俞，蒙争争.基于模块化教学的互换性于技术测量实验教学研究[J].赤峰学院学报（自然科学版），第32卷第4期，2016年4月。

[4]王伯平.互换性与技术测量基础（第三版）[M].机械工业出版社，2012.2

[5]吳爽，李健，等.公差配合与技术测量[M].同济大学出版社，2015.11.

[6]刘桂珍，殷宝麟.互换性与测量技术基础课程教学改革与实践[J]. 黑龙江高教研究，2010，No.8：167-169.endprint