基于CDIO理念的《互换性与测量技术》课程教学的优化研究

郭瑞瑞 曹福来

摘 要：《互换性与技术测量》是理论和实践性强的机械类专业的重要应用型基础课程，是整个工科课程中由专业基础课过渡到綜合课程的桥梁。传统的教学过程中偏重理论教学，导致学生的工程实践能力较差。文章基于CDIO 工程理念，根据《互换性与技术测量技术》课程特点，结合许昌学院建设应用型本科院校实际情况，课程改革项目组教师对教学内容、教学方法与教学手段、考核办法进行了重新设计和探讨。

关键词：CDIO;互换性与测量技术;教学优化

中图分类号：G420 文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）16-196-03

Abstract： "Interchangeability and Technical Measurement" is an important applied basic course for mechanical majors with strong theory and practice， and it is a bridge from the basic course to the comprehensive course in the entire engineering course. The traditional teaching process emphasizes theoretical teaching， resulting in poor engineering practice ability of students. This article is based on the CDIO engineering concept， according to the characteristics of the "Inter -changeability and Technical Measurement Technology" course， combined with the actual situation of Xuchang College s construction of application-oriented undergraduate colleges. Redesigned and discussed.

Keywords： Cdio; Interchangeability And Measurement Technology; Teaching Optimization

CLC NO.： G420  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）16-196-03

1 CDIO教学模式背景分析

为了满足工程技术高素质人才的需求，应用型本科院校不仅要培养一定理论知识的人才，对具有一定综合设计能力和工程实践能力的人才培养已成为工程教育的重要目标。CDIO（C：Conceive，构思;D：Design，设计;I：Implement，实现;O：Operate运作）程教育模式于2005年在中国引入，并已在许多工程学院和专业中得到实施和认可。基于CDIO理念的教学模式是以学生为中心，以产品开发的整个生命周期为载体，通过师生的互动与合作，实现理论和实践有机关联的教学场景，最终目标是大幅提高学生的工程基础知识、个人能力、团队意识和实践应用能力。

2 课程现状

作为面向机械设计和制造及其自动化、机械电子工程、汽车服务工程等专业的基础课程，《互换性和测量技术》课程不仅包括互换性原理、基本公差（公差配合，几何公差，表面粗糙度）等理论知识，还包括典型的结构公差（光滑规格公差、角度和锥度公差、螺纹公差、键和花键公差、齿轮公差的实践知识）、检测技术和尺寸链等应用型知识。理论知识具有很多术语、标准项目及抽象概念，涉及知识面广。对于应用型知识部分，由于以往教学过程中缺乏教师对学生的工程实践指导，且学生对已有知识缺乏深入的理解、很难有效地将理论应用与实际联系起来，使得教学效果较差。这主要是由传统的课堂教学活动和教学评价两个方面的因素造成的。传统的课程教学活动多为学生被动的满堂灌学习模式，几乎没有针对实际项目和团队工作的能力培训，学习过程较为枯燥、课堂抬头率不高。传统的教学评价方法主要是试卷考核，形式单一，且往往忽略过程性评价，学生只能根据教学大纲复习相应的知识点，而不能评价获得的实践能力及解决实际问题的能力。为适应学校应用型人才培养的要求，在结合《互换性与技术测量》课程特点的基础上，进行基于CDIO 工程理念的课程教学优化的研究。

3 按CDIO 理念构建课程建设思路

《互换性与技术测量》课程主要培养学生机械方面产品设计和检测产品精度的能力，理论和实践性均很强。以机械设计制造及其自动化专业为例，为了达成专业人才培养目标的要求，如表1所示，制定了《互换性与测量技术》课程的教学目标，即培养学生具有互换性、标准化和测量技术的基本理论知识;培养学生测量技术的基本技能及测量数据的处理;在强调基础的同时，加强对学生综合能力的培养，使学生具有分析和解决工程问题的能力。

4 《互换性与测量技术基础》课程建设的实施

4.1 教学内容的改革

明确课程在实践中的应用以进行课程教学内容的改革是前提。通过调研机械设计、机械加工制造等有关企业岗位对专业能力的要求发现：具备公差基本知识并熟练掌握和应用公差知识及使用设计手册完成设计是机械设计人员的必备能力之一;对于现场技术员，应熟知各种加工方法能加到的精度，并结合加工需求和实际加工能本选择合适的加工方案的能力;对于维修和质检岗位，则要求具备运用通用、专用检测设备完成精度检测、判断产品是否合格等基本能力。因此，《互换性与测量技术》课程根据岗位能力需求，为缩短学生毕业后由学生向企业人角色转变的时间，在CDIO工程理念的基础上将原来分散的知识进行重新整合，形成体系化，体现构思-设计-实施-操作四个过程。其具体的整合方法为，在构想阶段让学生具备课程几何精度设计基础及检测基础方面的基本理论，为后续的提升和设计打好基础。在设计阶段让学生通过对零件尺寸的测量、形位公差的测量及表面粗糙度的测量，巩固前面所学理论知识、锻炼动手操作能力。在实施阶段，结合典型工程实践案例，让学生能够综合解决常见轴类、箱体类、盘类等零件的设计方案。最后，让学生进行独立的产品精度设计及产品检验的操作过程。通过内容重构，让教学更贴近企业对人才的要求，让学生能够学以致用。

4.2 与金工实习结合

金工实习是机械类专业学生的必修课，是在工程背景下对学生进行实践能力的培养。以往我校金工实习多与理论课程脱节，难以让学生做到学习致用，实习效果也较差。通过对我校金工实习内容与本课程知识对比分析，找到二者的结合点，提升学生的学习效果。金工实习中的一项任务是让学生加工制造一把小锤子，而加工锤子的过程中涉及读图纸、测量、检验等过程均与《互换性与测量技术》课程紧密连接。在普通车床上加工锤柄类零件时，主要教学目标是让学生了解车床的组成和能实现的加工面，读懂并遵循图纸，选取适当的加工方案独立完成加工过程。最后，让学生对加工完的零件进行测量和检验，结合撰写报告让学生了解加工后出现的形位公差是由于操作中的哪一部分造成以及误差对产品的影响是什么，同时选取专用测量仪器进行表面粗糙度的测量，分析不同因素造成的影响等。具体的结合思路如图1所示。这样，通过金工实习让学生的学习与真实的加工场景结合，让学生做中学、学中做，体验理论与实践结合的学习过程，获得成就感。

4.3 改进教学方法，增强课堂互动

结合课程所讲授对象为大二学生，具有一定的专业基础，同时思维活跃、理解能力强。为了改变传统被动式教学模式，培养学生的学习兴趣和主动学习的习惯，借助工程实践典型案例进行课程知识的学习。比如在公差设计的教学内容中，为了锻炼学生的工程能力，改进课堂教学方法，不妨以减速器中的端盖类零件为案例进行精度的设计，通过具体的工程任务让学生掌握查表、计算、标注、选用等知识。在进行工程案例实施的过程中，课前的工程案例的选择、学生的自主学习，课堂中分组、讨论、展示、评价等各教学环节的设计和控制是关键，以减速器端盖类零件的精度设计为例，通过选择实际的工廠项目来提高学生的学习兴趣，锻炼学生企业岗位职业标准的意识。并且，设置具体的课堂环节可以使课堂变得活跃、高效。课堂中具体的互动学习环节实施过程分解如表2。在教学前，教师需收集图片、实物、视频等教学资源、设置相应的案例或项目，安排学生查阅有关文献和参考书为课堂学习进行准备。课堂中在教师的引导下进行分小组讨论、互动探究完成规定学习任务并对学习结果进行PPT汇报或视频展示，教师对学生学习情况进行总结和点评。课后通过选择代表性强、难易适中且具有一定思考性的习题让学生对所学知识加以巩固。

4.4 注重过程性的考核方式

传统的教学评价方法往往以单一考试的形式评估学生是否掌握了有关知识。这既造成了学生平时学习不积极、课堂抬头率不高、期末考试死记硬背书本知识点的现象，同时也忽略了对学生学习的过程性评价以及所获得的工程应用能力锻炼的要求。因此基于CDIO工程理念，为了更好完成课程教学目标的达成度，调动学生的学习积极主动性，改变以往采用出勤和课后作业作为平时成绩的依据，依据学生课堂的PPT汇报和展示、课堂互动以及查阅文献资料撰写报告进行知识总结的能力等作为平时成绩，让学生真正做到重视平时基础知识的理解和在工程实践中的应用。

5 结论

本教学研究以CDIO工程理念为导向，根据应用型大学培养目标进行《互换性与测量技术》教学内容的优化与教学组织形式的创新。通过对课本知识进行工程理念式的梳理与整合，克服传统教学中存在知识分散、缺乏连贯性的弊端;尝试转变了原来填鸭式的被动教学形式，借住引入相关工程案例通过一系列课前设计、课堂实施与课后反馈等环节，激发课堂气氛;引导学生主动完成课程知识的学习，同时强调学生学习的过程性评价及实践能力的培养。此外，对于教学过程中反馈的问题，项目组老师后续不断完善和修正，让学生有更高的学习兴趣和学习质量。

参考文献

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