基于信息化环境下零件尺寸测量的实训教学设计

韩淑玲

（潍坊职业学院，山东 潍坊 262737）

《中国制造2025》开篇指出，制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。而测量技术是制造业的基本要素，是制造业人才的必备之技。培养具有工匠精神的测量技术人才是制造业提升的前提。传统《公差配合与技术测量》当中的实训教学多以教师讲授和操作演示为主，学生被动接受知识，缺乏学习主动性和积极性，掌握的技术技能熟练程度不高，不能较好地满足制造业对技术技能人才的需求。结合高职学生特点，将现代信息化技术和传统教学手段结合起来，提高实训教学的吸引力，促进学生主动学习、主动探究、主动操作练习，既是公差配合与技术测量实训教学提高教学效果的需求，也是教育信息化背景下公差配合与技术测量实训教学改革的必然路径。本文以“典型的轴类零件尺寸测量”实训教学设计为例，阐述如何利用信息化手段优化实训课堂教学，提高教学效果。

1 教学分析

本单元选自机电一体化专业基础课《公差配合与技术测量》中的情境一任务四，教学内容是完成轴类零件的测量，课时安排2学时。根据高职院校教学标准和公差配合新标准以及相关的速查手册，选用普通高等教育“十二五”规划教材《互换性与测量技术基础》和3D版交互式数字教材组织教学。本单元的授课对象为机电一体化专业大二学生，他们熟练并热衷网络信息的使用，乐于动手，但是工作规范意识淡薄，缺乏严谨、细致的操作意识和工作态度。在学习本部分知识之前，他们已经学习了机械制图、计算机绘图等基础课程，掌握了一定的读图、识图能力和轴类零件尺寸合格的判断依据，但对于测量知识了解较少。

基于机电一体化专业人才培养方案，结合岗位标准，初步确定了本单元的知识、能力、职业素养三大教学目标。其中，知识目标为掌握轴类尺寸合格的判断依据，掌握测量仪表的结构原理和读数方法以及掌握测量仪表的操作规范；能力目标为能够利用所学读数及测量方法测量轴类零件的相关尺寸，具备判断是否规范操作的能力；职业素养目标为培养规范操作的意识和精益求精的工匠精神，锻炼团队合作能力。

为了实现以上教学目标，确定本节课的重点是测量仪器的正确识读；教学难点是轴类零件尺寸测量的规范操作。

2 教学策略

为了实现教学目标、突出重点、突破难点，运用信息化手段，以仿真软件为依托，以典型轴类零件为载体，以测量轴径和轴长为任务，通过自主学习、分组讨论、分层指导等方法，实现公差配合与技术测量课程实训教学的“教学做”一体化。结合高职学生具象思维优于逻辑思维的特点，引入动画、微课、仿真软件、云课程、3D版交互式数字教材、实时投屏系统以及AR技术等信息化手段，逐层破解重点难点，引导学生完成原理研究、虚拟仿真、模拟实训等环节，从而顺利完成实操测量。

3 教学过程

课前教师利用网络平台发布任务单。学生登录教学平台，观看相关微课和教学视频等，学习轴类零件测量的相关知识，进行在线讨论，自主完成课前学习和课前测试。教师及时掌握学生预习情况及课前测试结果，根据学生对知识点的掌握程度优化教学设计并对学生进行分组。

课堂上，为了更好体现“做中学、学中做”的理念，将教学内容分为析图纸、练仿真、做实操、验结果和评表现5个环节。

3.1 创情境，析图纸

通过动画创设情境：轴类零件通常用来支撑传动零部件，有较高的加工精度要求。那么，如何判断已加工轴类零件的合格性呢？学生们带着问题进入课堂。

利用云课堂“摇一摇”功能，随机请学生回答图纸某一尺寸的合格条件，活跃课堂气氛，了解学生对相关知识的掌握情况。

3.2 识仪表，练仿真

课前学生已经借助3D教材利用AR技术学习了测量器具的结构。学生代表借助测量仪器实物详细介绍其各部分结构及在测量过程中的作用，在考察学生自学能力的同时，锻炼他们的表达能力。轴类零件尺寸的测量，仪表的正确识读是教学重点。教师利用教学课件讲解测量仪表的原理和读数方法。学生借助网络版仿真软件进行模拟读数，模拟过程中一旦出现错误，平台将予以提示。出现错误，后台将扣分。教师通过后台反馈的信息组织学生分小组讨论解决模拟读数过程中出现的问题，并对容易读错的地方进行小结。直至所有学生满分通过。这一过程克服了传统实训教学中由于学生人数众多，教师不能一对一指导，导致每位学生的读数情况无法验证的问题，突破了教学重点。

3.3 选仪表，做实操

测量精度不同，所选用的测量工具也不同。如何根据零件精度选择合适的测量工具呢？在传统实训教学中，学生需要查零件及测量仪器不确定度相关数值选择合适的测量仪器，此过程数据查找繁琐，且在完成数值测量前无法检验仪器选择的正确性，为改变这种状况，我们自主开发了测量仪器选择软件，帮助学生轻松掌握仪器选择原理及方法，降低学习难度，激发学生学习兴趣。

测量时，将测量过程分为两个子任务。第一个任务就是用游标卡尺进行规范测量。轴类零件尺寸的测量，包括步骤方法、操作要领以及注意事项，是操作难点。教师首先根据测量任务，示范讲解操作过程以及注意事项，借助实时投屏系统，清晰放大教师操作细节，清楚地展示操作步骤。个别学生感觉有问题，可以登录教学平台反复观看教师提前制作的微视频。之后，借助教学平台，组织学生查找操作过程中不规范或错误之处，并随机请学生讲解、演示正确的操作方法，帮助学生进一步加深印象，规范操作过程。学生分组进行测量，小组成员进行分工，并将测量过程拍摄视频上传平台，全体学生参与讨论操作的规范性并对照自己查找问题，进行互评。各小组将测量结果做好记录。教师进行简单小结并在线对小组进行评价，随后组织同学维护测量工具并放入指定容器中。第二个任务要求用千分尺完成规范测量。在运用游标卡尺规范测量的基础上，学生登陆教学平台自主学习与千分尺测量相关的微课与视频，小组讨论学习后，利用仿真系统完成模拟操作，规范操作步骤。教师实时监控学生的操作，巡回指导并及时予以纠正。这一过程培养了学生的自学能力，变“要我学”为“我要学”，提高了学习的主动性。

两个子任务顺利实施，完成测量任务，整个环节解决了传统实训教学中学生操作不规范无法及时纠正的难题，同时，通过小组合作使学生掌握了操作要领，提高了规范操作的意识和团队协作能力，培养了严谨认真、精益求精的“工匠”精神，真正突破了教学难点。

3.4 验结果，拓视野

为了验证测量结果的准确性，带领学生到逆向工程实验室，借助三坐标测量仪将被测工件生成三维模型，形成检测报告进行验证，作为实操环节的成果评价。同时，通过这一环节让学生感受高精密测量的魅力，激发学生学习兴趣，为后续课程的学习做准备。

3.5 注过程，评表现

教师点评学生课前自学、课堂学习和实操情况，在教学平台上整合各环节阶段性评价结果，公布综合成绩。

课后学生登录教学平台，完成课后任务，进一步巩固教学内容。教师利用云课堂互动专区就零件内孔如何测量发起讨论，进一步拓宽学生的思维，实现教学内容的扩展。

4 教学效果

在企业实际生产中，游标卡尺、千分尺等操作不规范、错误读数等原因造成加工轴类零件不合格的事件时有发生，造成经济损失。公差配合与技术测量课程实训教学要培养合格的测量技术人才，就应重视培养学生规范操作的意识和能力。公差配合与技术测量课程实训通过引入信息化教学手段，大幅度提高了学生读数的准确性、操作的规范性以及独立完成率。由于前期基础知识掌握较为扎实，学生通过本实训课后测量技能得到明显提高，后期进行数控车床实训等专业课程实训时，对于游标卡尺、千分尺的使用能够达到快速、准确、规范，实际数值测量准确率达到95%。

5 设计创新

传统的公差配合与技术测量课程实训教学多采用教师讲解和演示相结合的方法，这种方法虽然直观，但是存在难以克服的问题，主要是学生众多，教师难以对学生一对一地实时指导，过程性监控和考核难以落实，学生操作的规范性与读数的准确性无法得到保证，实操过程中存在的问题难以及时纠正。

将引入信息化教学资源引入实训课堂，是公差配合与技术测量课程实训教学改革的创新之举。信息化教学资源的引入，有效克服了上述问题的制约，提高了教学效益，主要体现在：学生利用教学平台自我学习，实现实时评价；3D数字教材和AR技术的运用，实现了共享资源，突破了学习时域性；多个仿真软件辅助教学，规范了操作，提高了读数准确率；自主开发教学软件降低了学习难度，提高了学生的学习兴趣；通过投屏系统实时放大细节，明确了操作过程和动作的规范性。这些都促进了学生对知识的理解和对技能的掌握，同时在培养学生专业能力的同时，注重培养学生的“工匠”意识，提高了学生的综合职业能力。