在线开放课程互换性与技术测量教学单元组织探讨

杜文辽 孟凡念 王良文

摘 要：本研究从大学工科互换性与技术测量课程特点及适应在线开放课程线上自主学习的要求出发，提出以知识点为形式，从不同层次构造教学单元的观点并将互换性与技术测量与课程思政相联系。对知识点的科学组织，既符合线上课程构造知识点的形式要求，又能把相关知识内容有机组织起来，取得了较好的教学效果。

关键词：在线课程;知识点构造;互换性与技术测量

互换性与技术测量是机械类大学生必修的一门专业基础课。掌握互换性与技术测量的有关精度设计和测量技术知识是对一名优秀机械工程师的基本要求。在传统课堂教学实践中，这门课体现出名词多、概念多、术语多、定义多、符号多（俗称“五多”）的特点，给教与学都带来了很大的挑战。自2012年以来，MOOC（慕课）迅速在世界范围内兴起，这种新型的教学模式打破了教育的时空界限，以知识点的形式组织教学，更加契合以学生为中心的工程教育理念。2015年，教育部颁布了《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》，为互联网环境下灵活开展教学提供了指导性意见。近年，MOOC、SPOC、智慧树等各种在线教学资源平台相继出现。

在组织MOOC或SPOC课程的教学素材中，课程知识点的提炼是保障线上课程质量的基础，如果按照传统的知识点组织形式，学生对整个课程将无法形成整体的知识概念，再加上课程自身“五多”的特点，更容易使学生产生厌学的情绪。因此，在具体的线上课程建设中，我们有必要结合课程自身知识结构的特点，科学组织知识点。这样符合线上课程10分钟左右知识容量的知识点的结构形式，又能把知识点有机组织起来，构造整个课程的知识体系。

一、课程知识点的分层次构建

在线开放课程每节课都有时间限制，当前普遍接受的视频时长为10～15分钟。在这么短的时间内，要清楚介绍一个知识点，必须做到知识边界清晰、知识点内容高度集中。

（一）细分教材内容，构造一级知识点

一级知识点是承载课程主要内容的载体，科学地组织一级知识点既能够保证课程内容上不重不漏，又能够做到形式上相互独立、边界清晰。同时，还要注意突破传统课堂知识介绍的弊端，注意与工程实际相结合，具体构造过程如下所述。

从工程实践中引出知识点。互换性课程与机械工程实际联系紧密，在教学中，由工程背景引入相关的概念，一方面可以向学生传递这门课相关知识对于解决实际工程问题的重要性;另一方面，可以借工程问题引起学生的思考，提高学生的学习兴趣，加深对相关内容的理解。比如在引入“互换性”的概念时，通过实际工程图纸与缺少精度设计图纸的比较，学生可以明白互换性是什么，以及零件互换性是依靠公差来实现的。

從知识的延续引出新的知识点。知识点是独立的，但是知识是连续的。因此，在组织课程的知识点时，要注意知识点之间的逻辑关系，以知识点形式上的碎片化承载相关知识的延续性。在引入“形位公差项目”这个知识点时，通过实例引导学生认识到即使尺寸精度再高，如果没有相应的形位精度设计，依然达不到零件的功能要求，这样，自然地把新的知识——各种形位公差项目引入进来。过去学生在学习的时候往往苦于知识过碎，不易记忆。经过知识点逻辑化的组织，大大提高了学习的效率。

（二）连点成线构造二级知识点

为了突破在线课堂课时短的局限，在进行知识点组织的时候要特别注意知识点之间的逻辑关系，将相关的知识内容连点成线，加强相关知识的横向联系。

第一个方法是从概念出发，同时联系具体的应用实例，将课本上分散在不同章节的知识从概念到应用贯穿起来。比如极限尺寸判断原则——泰勒原则，相当一部分学生觉得概念抽象，不易掌握。我们就把教材中相关的应用实例引入进来，第一个例子就是用光滑极限量规检验工件尺寸的合格性，通过通规、止规的应用来理解泰勒原则的内容;第二个例子就是螺纹中径合格性的判断。这样在一个知识点的内容中，我们就把课本前中后的有关内容串接在了一起。

第二个方法就是通过知识粒度的细化再组装，从枝到叶来组织知识点的内容。在进行“孔、轴尺寸精度及配合的设计”知识点设计的时候，将基准制的选择、加工精度和加工方法的选择、配合制的选择及相关影响因素的考虑等几个一级知识点作为较细的知识粒度有机组织起来，既解决了尺寸精度设计这一互换性设计的重要问题，又强化了相关的知识脉络，便于学生理解和掌握相关知识。

（三）拼线成面构造三级知识点

互换性与技术测量课程内容和实际的工程应用相联系，在工程背景的指引下表现出很强的逻辑性。在组织知识点的时候，应充分认识和利用这一特点，将相关知识点拼线成面，加强知识的工程联系。

一种方法是利用相关知识不同情况下所体现出的不同形式，以提问方式引导出新的知识点。比如，针对配合公差与相配合的孔、轴公差之间的关系，在分析孔轴配合公差的时候，实际相配合的孔、轴公差之和就是二者的配合公差，即Tf=TH+TS。其中Tf为配合工差，TH、TS分别是孔、轴尺寸公差;在进行孔、轴配合设计的时候，给定配合公差Tf，要合理地把该公差分配给孔和轴，在分配的时候，满足Tf=TH+TS，但是由于公差是标准化的值，因此，最终实现的孔、轴公差必须满足Tf实际≥TH+TS，以及Tf要求=TH+TS，这体现了孔、轴配合的公差要求。

另外一种方法是将同一个问题针对不同主题的回答放在一个知识点内容下。一方面可以使学生更深刻理解问题的内涵，能够更清楚不同主题所强调内容的差异;另一方面可以使学生更全面把握相同问题在不同主题下的解决办法，更准确把握有关的概念和知识。以精度设计误差评定原则为例，极限尺寸判断原则是泰勒原则，形状误差的判断原则是最小条件原则，方向误差判定原则为定向最小原则，位置误差的评定原则为定位最小原则。虽然这四部分内容分布在课程的不同章节，但是作为误差评定原则同时呈现在一个知识点里，使学生对“误差评定原则”更容易有全面的认识。

（四）从面成体构造顶级知识点

在机械工程学科中，互换性与技术测量不是作为孤立的知识而存在，必须把它看作整个系统的一个有机组成部分。通过该课程的学习，一方面要使学生“窥一斑而知全豹”，教师把针对工程实际中的问题所采取的认识、思考、解决等一般方法教给学生，贯彻工程教育中所强调的“以学生为中心”的教育理念;另一方面，互换性与技术测量课程在机械工程学科中又有本身的独特作用，它既是联系专业基础课和专业课的纽带，又是设计类课程和制造类课程的桥梁。在教学中，教师要通过知识点的形式把这门课的这些内容呈现出来，具体就是通过以知识点为形式的知识面构造整个机械工程的知识体系。

在构造知识体系的时候，教师要着力加强课程思政的建设，将职业道德、工匠精神、爱国主义这些具体的内容与知识点的构建有机结合起来。当前，新冠肺炎疫情肆虐全球，我们国家在付出了千辛万苦的努力后，逐渐控制住疫情，并有能力支援全球抗疫，这些离不开我国在医疗设备方面的设计、制造实力。教师把这些设备在精度设计方面的相关知识带到课堂，对学生不仅产生很强的冲击力，而且大大增强了他们的专业自豪感。

二、建设成效

在线课程是完全开放的课程建设形式，虽然教学目标与课堂面授是一样的，但是它的建设思路、表现形式都与传统的课堂教学不一样。针对学校互换性与技术测量在线课程建设，为全面贯彻工程教育认证思想、实现预定的教学目标，在知识点的构造过程中，我们进行了一系列探索和创新，并在授课过程中通过采用爱课程平台、QQ直播、钉钉直播等形式进行了实践，同时对建设成效进行了追踪分析。相关课程讨论话题的参与度达到44%，学生对线上课程的满意度达到97.9%，教师与学生的互动非常满意和基本满意率达到100%。

三、结语

在线教学模式打破了教育的时空界限，本研究结合互换性与技术测量教学单元，探索了在在线课程实施中以学生为中心的工程教育理念。在教学中贯彻课程思政的要求，将职业道德、工匠精神、爱国主义等内容有机融入知识点中。根据线上教学系统的反馈和对学生的调查情况可知，本研究所提供的知识点的构建思路和实践是成功的。

参考文献：

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[4]熊南峰，薛广红，郭继东.在线教育背景下互换性与技术测量课程教学改革探讨[J].教育教学论坛，2018，（19）.

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责编：艾 和