依托虚拟教研室的“互换性与技术测量”课程建设

尹欣 王金凤 常绪成 刘元朋

关键词： 虚拟教研室 互换性与技术测量 混合式教学 课程建设

“互换性与技术测量”是机械设计、制造及自动化专业重要的专业基础课，旨在让学生掌握机械产品精度设计相关规范并将其应用于生产实际，同时要求学生通过学习该门课程可具备较强的几何量测量动手能力与素养，课程在机器的准确性、稳定性、重复性和精确性方面提供了技术支持。从工艺课程教学与设计课程教学现状来看，“互换性与测量技术”起到重要连接作用，能将基础课程教学与专业课程教学有效衔接。因此，在教学过程中对传统教学知识点进行优化，对互换性与测量技术课程进行改革，以满足高端制造技术快速发展对人才的需求，显得尤为迫切[1]。

2021 年7 月，教育部高等教育司发布《关于开展虚拟教研室试点建设工作的通知》，规定新型基层教学组织的虚拟教研室，既具有一般科研学术共同体的自主性、自觉性和自律性等特点，又有其特殊性。该文依托校级机械设计制造及其自动化虚拟教研室，对“互换性与技術测量”课程进行改革探索，创新了教研形态，增强了师资力量，共建了教学资源，完善了教学研究，使教学成效得到了显著提升。

1 优化教学目标，重构教学内容

“互换性与技术测量”面向该校机械工程、车辆工程、材料成型及控制工程、飞行器动力工程、飞行器设计工程、可靠性工程、适航技术和工业工程等专业的本科生。通过该课程的学习，学生可具备以下知识和能力：（1）熟练掌握有关标准化与互换性、尺寸公差与配合、几何公差、公差原则、表面粗糙度及典型零部件公差与配合方面的基本知识；（2）能够根据零件的使用要求与工作条件，查阅和使用公差与配合方面的相关国家标准，合理选择和使用各类公差与表面粗糙度；（3）掌握有关尺寸误差、几何误差、表面粗糙度方面的测量方法和测量器具，并具备分析测量结果的能力；（4）针对机械和航空制造领域中的相关测量问题，能设计正确的实验测量方案，合理选择通用计量器具和设计专用计量器具，检测相关的尺寸、几何误差和表面粗糙度。

该教学目标确定需要相关教研室老师同时进行交流研讨和论证，传统教研室受限于参与教师的行政管理关系，其动态性、开放性不足，不能有效解决多学科教师的协同教研问题，建立虚拟教研平台，可以从基础性和实用性等方面，同时结合各个专业不同的培养方向、专业环境等进行论证，使教学内容更加明确，教学目标可评估性也大大提高[2]。

1. 1 优化课程内容，突出教学重点

“互换性与技术测量”有其课程的特殊性，总课时比较少、课程内容很繁琐、涉及的知识面也很广泛，并且实用性比较强。按照教学安排，几乎不可能完成课程所规定的全部内容，所以实际教学中要尽量优化整体内容、突出教学的重难点。为此，课程组教师经过多次线上线下教学研讨，对课程内容进行了多轮修改，并与其他专业教研室教师共同交流，修改不同专业课程培养方案，利用虚拟教研室协同教研新形态，促进课程进一步改革[3]。

1. 2 新旧标准衔接过渡安排

随着社会的进步，我国互换性与测量的国家标准也在不断完善，新旧标准处于更替交换过渡时期，目前各类企业对标准的使用也处于新老结合阶段，所以教学过程中要充分考虑到这个问题，这就需要依靠虚拟教研室这个平台，共同探讨，要求教师在教学过程中必须大量查阅资料，结合专业实际，新旧标准对比讲授。

1. 3 现代信息技术的应用

《互换性与技术测量》具有抽象性和实践性强等特点，难以引起学生学习兴趣。针对这种情况，教学过程中要改进教学方法。在理论课学习中，运用多媒体动画演示、图纸分析、视频学习、现场3D 图形演示，更形象地向学生展示点、线、面之间的关系和运用场合。利用建模软件展示公差与配合，反映基本概念间的关系与运用条件；在实践教学中，引入精度设计虚拟仿真实验，这样做不仅可以解决学生多，实验设备少的难题，同时可以提高实践教学质量。利用虚拟教研室，不同专业的教师也可以共建优质共享的实践教学资源库[4]。

依据以上目标及优化方向，面向专业工程教育认证要求，对课本上的教学内容进行重新解构，构架逻辑关系，突出重、难点，选择贴合教学内容，新活、饱满的案例，提炼精华，给学生以启发。同时，保证教学内容体系结构严谨、合理，以对课程目标形成有效支撑。教学内容与毕业要求指标点及课程目标之间的对应关系具体见表1。

2 改革教学模式，促进线上线下结合

新时代对大学生的知识、能力、素质提出了新的要求，学生接受知识的方式也在不断变化，这都需要课程与教学改革与时俱进。结合该校办学特色，“互换性与技术测量”课程教学既要向学生传授书本上的理论知识，又要选择实用的典型航空案例进一步加深学生的理解。

2. 1 改变传统单向的、知识灌输式的授课方式

教学中适时采用启发式的案例式教学，结合学校“航空为本、管工结合”办学特色，建立思政案例库，采用温故导入、问题导入、直观导入等方式进行课堂知识点内容引入，培养学生发现问题和分析问题的能力。比如：在理论知识介绍前引入具体案例，让学生带着问题去主动学习。

2. 2 感性认知—理性分析—实践应用相结合

采用多种教学方法，结合线上资源库，设置丰富多彩的测验环节，引导学生能够主动学习，互相沟通交流，从而提高他们的学习兴趣和学习积极性，针对不同专业的学生列举该专业熟悉的实例或产品，如对航空专业的学生选择航空零配件的设计案例。

2. 3 项目式教学

学生可以在老师的指导下协同完成完整的“项目”工作，进而在此过程中可以学习并掌握整个教学计划内容，使学生在“学中用、用中学”，知识与能力同步提高。

2. 4 线上线下混合式教学模式

“互换性与技术测量”校级在线课程已获立项，并用于辅助课堂教学，学生随时随地可以在线学习，方便快捷，提高效率。目前，线上资源已涵盖课件、大纲、电子参考资料、视频、试题库和作业库，学生在课外可以选择相应的内容学习，同时也有利用学生进行期末复习和老师的答疑，教学团队通过多种方式举办说课活动，研讨线上教学的教学设计和教学方法，预判潜在的线上教学问题并做好预案。利用平台的大数据，实现学情分析，可精准地监控学生自主学习、线上学习的过程，了解知识被掌握的程度，实时掌握学生学习状态，分析学生学习行为、学习效果和教师教学行为，并及时进行调整，切实提高教学质量[5]。目前，利用网站学习的学生人数占到学生总人数的95% 以上。在线运行的几个学期中，学生评价良好，评教成绩均在90 分以上。参与评价的学生认为授课教师责任心强、专业理论水平高、讲课生动有趣、知识点覆盖全。

2. 5 结合线上线下改革考核模式

经过课程教学模式改革，建立多元化学习评价体系，加大过程性考核占比，促进学生自主性学习、过程性学习和体验式学习。（1）过程性考核，通过学生线上课程，思政案例库学习，结合线上作业，测验、课堂表现及参与情况来合理给分。（2）期末试卷考核，结合符合OBE 要求的毕业要求指标点及能力评价，规范出卷，能够考核学生掌握理论知识的情况。（3）实验考核，考核学生认真准备，全程参与，独立完成并按时提交实验报告情况。

3 改进教学方法，完善教学实施过程

“互换性与技术测量”课程教学内容包括理论教学和实践教学两部分，课程组通过对教学方法的不断实践研究，目前教学内容组织实施情况如下。

3. 1 理论教学

3.1.1 课前在线開放课程

课前教师发“通知”，布置学习任务，学生自主学习，在学习通上观看精度设计、国家标准等方面的教学视频、课件。有问题可以在讨论区留言，教师或学生参与解答。通过课前学习，学生对所学知识有初步认知，培养学生自主学习能力。

3.1.2 课堂（含在线开放部分）

教师讲授课程内容，利用学习通平台和雨课堂平台与学生互动讨论，学生在教师的引导下通过参与式、讨论式、辩论式、探究式、合作式等方式分析解答问题。此外，授课过程中，穿插播放“大国重器”等相关的高端装备制造的网络视频资源，将思政从课内引申到课外。

3.1.3 课后在线开放课程

教师在学习通布置基础的课后测验习题和有难度、综合性的作业题。从而巩固学生对课本知识的理解，以及培养学生分析、解决复杂问题的能力。在此过程中，教师通过学习通、微信或钉钉随时给予答疑解惑。

3. 2 实践教学

（1）课内实验：教师讲解机床设备操作，学生分组完成实验，撰写实验报告。

（2）课外延申：引入虚实结合仿真实验平台，学生可结合课内实验和理论知识点自行选择进行下一步验证。

（3）企业实习： 校外企业工程技术人员向学生讲解机械产品加工过程、各种标准的应用，以及企业产品研制历程、精度的选择，学生需完成实习报告。

4 构建“多位一体”实践教学体系

笔者学校每年有近千名本科生学习该课程，从实验教学基本现状来看，教学过程中开展的多为演示验证性实验，缺乏系统化、规范化的综合性实验，很难保证实践教学质量。通过实现个体与组织、时间与空间、线上与线下协同发展，以开放实验、兴趣小组为补充，以企业创新项目为拔高培养的教学内容，最大限度地实现资源共享，推动构建“多位一体”实践教学体系。

（1）校企共建OBE 模式下机械精度设计与质量控制课程实验大纲制定和协同育人联合培养基地建设。扎实推进产学研深度融合，共同实施产学研协同育人项目。通过企业将行业与技术前沿引入机械精度设计与质量控制实验教学中去，研发虚拟仿真实验教学平台，设计制作机械精度设计与质量控制虚拟仿真实验教学内容，让学生在实践过程中不断提升专业兴趣，提高动手能力，达到想做会做。

（2）结合网络技术、信息技术及其他现代化技术手段，依托学校现有智能制造平台建立虚实结合实验教学模式，线下实验和虚拟实验相结合，改善实验教学效果，提高实验教学质量。通过平台使学生基本掌握实验的操作过程和理论知识，结合实验室线下实验，从而提高学生的兴趣和动力，同时也可以解决实验仪器不足，实验场地有限等因素，更有利于提高教学质量，实现资源共享[6]。

（3）融入航空零件精度测量典型案例，建立OBE模式下机械工程案例实训平台及项目案例资源库，学生在此平台上独立完成作品，通过学校考核验收，可以认定创新学分。

5 机械设计制造及自动化虚拟教研室在课程建设中的价值

5. 1 实现优势资源共享，带动教师专业发展

教学资源包括教材、教学课件、教学案例、教学视频、习题库和话题库等。通过虚拟实验室，可以突破实体教研室各方面的限制，实现教学资源共享，推动教学质量建设。虚拟教研室将由不同学科专业的教师组成，可随时开展教学活动、课程内容研讨、专题的案例分析会议等，有效凝聚该校相关专业教师参与培养方案的修订，不断提高自身的业务水平。

5. 2 深入教学研究，激发教研活力

以虚拟教研室为研究基地，对教育教学前沿性问题开展探索性研究，力争催生原创性、较高理论深度的研究成果。虚拟教研室的研究任务根据教学热点问题、教师共性需求、教育教学发展趋向，及时调整方向和主题；虚拟教研室保持开放氛围，从成员个体到组织本身，积极追踪教学学术前沿，不断深化教学实践创新，持续提升发展个人教学能力，激发教研活力，并辐射带动学科乃至学校教学质量的不断进步。

5. 3 健全保障机制，促进持续发展

对比传统教研室，虚拟教研室是一项全新的工作，要建立和健全规范有序的教研室运转及培训机制。组织开展常态化教师培训，加强跨专业、跨学科、跨学校、跨地域的教研交流，发挥教研室中优秀课程团队、教学名师和一流课程的引领作用，推广精品教学资源库、优秀教学案例库、优质教师培训资源库，课程实施方案等，促进一线教师教学发展及教研室的持续发展。

6 结语

该校“互换性与技术测量”课程作为一门河南省一流本科课程，后续仍将持续建设发展，虚拟教研室作为信息化时代新型基层教学组织，为课程的建设在内容、方法、实施以及师资培训等方面提供了新思路新途径。在今后的建设过程中，还要注重在线上线下相结合，在学科竞赛进课堂、远程教学等方面开展进一步研究。