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【摘要】
文章分析了“互换性与技术测量”课程的特点，总结了目前课程教学现状和存在问题，从教学资源获取、理论教学形式、实践教学方式、应用能力培养、课程考核等角度探讨了改进教学的方法和途径。新的教学方法着眼于应用型人材培养，有利于培养学生的创新思维，提高学生的实践能力。
【关键词】
互换性；多媒体；案例式教学；实践教学
基金项目：
本文系航空科学基金项目“基于三维视频的大型飞行器风洞实验形位动态测量方法研究”（编号：2013ZD55007）和河南省精密制造技术与工程重点学科开放实验室开放基金项目“融合结构光和激光扫描的文物数字化存档系统研究”(编号：PMTE201307A)的研究成果。
“互换性与技术测量”是高等学校机械类专业的一门重要技术基础课程，是教学计划中联系设计课程和工艺课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度计算、刚度计算外，还必须要进行精度设计，机器的精度直接影响其工作性能、振动、噪声、寿命和可靠性。“互换性与技术测量”课程涉及精度设计，其教学往往处于两难境地。从教师角度来看，本课程有“四多一广”的特点，即名词术语多、标准项目多、抽象概念多、符号代号多，涉及的知识面广，教学难度大，教学质量不理想；从学生角度来看，普遍认为该课程难学，术语定义难记忆，概念不易理解，更谈不上灵活应用到课程设计和毕业设计中去了。
一、“互换性与技术测量”教学方法现状及问题
1.教材重理论轻应用
目前“互换性与技术测量”教材大多强调课程内容的系统性和完整性，与工程实际联系不够，教材内容可分为两大类知识：一类是涉及概念和原理的“陈述性知识”，占比例较大；另一类是涉及实践和技能的“过程性知识”，有利于培养学生实际应用知识的能力，现行教材中这部分内容所占比例偏小。现在多数教材侧重于标准项目和名词术语的解释，缺乏对公差项目和公差等级具体工程应用的实例介绍。即便有少数例题涉及工程应用，其应用场合也往往相互独立，没有关联。换句话说，课程教材没有从一台机器或设备精度设计和检测的角度系统地展开各知识点的介绍，这不利于学生工程思想的培养和实践能力的提高。
2.理论教学环节形式单一
目前课程教学主要采用“灌输式”的教学方法，教师讲、学生听。虽然大多已采用多媒体教学，降低了教师板书和作图的工作量，学生能更加直观地理解有关定义和原理，但PPT课件往往省略推导或演进过程，学生思考的机会减少，课堂上师生间的互动性环节也相应减少，常常是教师满堂灌，学生越听越乏味。另外，由于教学学时有限，陈述性知识多、涉及面广，知识又相对独立，教学内容抽象，教师往往会花大量时间试图把理论讲清楚，越讲陷得越深，学生越迷茫，且所授内容与实践脱节较大。这种状况不利于提高学生的学习兴趣，限制了学生主观能动性的发挥，显然这种模式也难以适应素质教育对创新型人才的培养要求。
3.实践教学环节薄弱
根据机械类人材培养要求，课程教学应使学生具备以下知识和技能：第一，能看懂零件图上技术要求的含义；第二，熟悉国家有关零件精度的相关标准，并具有查阅标准手册的能力；第三，在零件测绘时能根据实物的实际情况给出合理的零件精度要求；第四，具有常用零件精度检测的能力；第五，在零件设计时能够合理设计零件的精度。多数学校开设有课内实验和金工实习等实践环节的训练，但相对于理论教学，很多学校和学生对实践教学未给予足够重视，实验也往往以提交实验报告为目标。另外，金工实习时间安排过早，学生还没有公差和测量的概念，甚至无法读懂图样上的公差标注，更谈不上理论联系实际，进行精度设计和误差测量了。结果是大多学生虽然顺利拿到了课程学分，但动手能力和实际应用能力还远远达不到工程实践的要求。
4.考核方式简单片面
“互换性与技术测量”课程目前主流的考核方法仍旧是传统的闭卷或开卷笔试考试，大多数学生都能顺利通过考核，但从应用能力来看，在课程设计和毕业设计中，许多学生在设计减速器零件时对于公差项目和公差等级的选用很盲目，不知该对零件提出什么公差要求，公差值也不知如何选取，只是照抄样图，而且标注方式极不规范。这说明这种考核方式过于片面，不利于引导学生重视对所学知识的应用训练和实际动手能力的培养。因此，应结合本门课程和其他专业课程关联性强、实践性强的特点，更加重视对学生动手能力和知识应用能力的考查，这就需要加强实践环节的考核。
二、改进“互换性与技术测量”教学方法的初步探索
1.教学资源多元化
现代化教学手段即利用多媒体课件进行教学，多媒体课件不仅信息量大，而且通过图例可把抽象的文字信息变得更直观、更具体。在互联网时代，教师更应该利用好网络这个数据库，除了以教材内容作为课件的基本素材来源外，应充分利用网络资源积累与课程有关的图片、动画、视频、实物等教学资源，丰富课件内容，在降低学习难度的同时提高学生对本门课程的兴趣。如在讲到“热变形对汽缸和活塞配合的影响”时，可根据学生对汽车普遍感兴趣的特点，先放一段发动机工作原理的动画视频，学生就很容易理解发动机的工作过程，这样一方面抓住了学生的注意力，激发了学生的学习积级性，另一方面可使学生对气缸和活塞的工况、热变形等背景问题有全面的了解，使理论问题具体化，学习起来更有针对性。再如讲解标注时，协调使用多媒体课件和板书，现场进行计算标注，学生更容易理解。讲解查表计算时，利用多媒体课件在课堂上演示，让每个学生都清楚该怎么查表，带着学生现场练习查表，提高学生的动手能力。
2.理论教学形式多样化
（1）精选教学内容，理论联系实际。
“互换性与技术测量”课程内容较多，但很多院校采用短课时教学，这就要求教师对知识点的把握更到位，抓住难点和关键点，凡讲必透。同时要了解授课对象，相信学生的自学能力，不必面面俱到。在概念讲解透彻后，最好能联系实际，举出生活中常见的实例，让概念真正落实。如讨论系统误差有关概念时，可以联系学生常见的称体重的例子：假设有一台称在称重之前的示值为1Kg，某学生站上后，示值为71Kg，问此时的“示值误差”“修正值”“实际值”“系统误差”分别是多少。由于有实际的生活经验，绝大多数学生都能很快给出正确答案，在提高学习兴趣的同时加深了对计量器具指标和误差的理解。
（2）案例式教学。
案例式教学是一种启发式教学方法，容易激发学生的学习兴趣。在理论知识介绍之前，引入一个具体案例，让学生带着问题去主动学习。譬如在介绍“活塞与气缸的配合设计”时，可先回顾在“机械原理”课程中学习过的曲柄滑块机构以及内燃机的工作原理，说明活塞与气缸之间的配合为间隙配合，同时考虑到铝合金活塞和钢制气缸内壁材料线膨胀系数和工作温度的不同，设计时还要考虑热变形的补偿。这样既对已学知识进行了复习，又使学生的主体性得到发挥，能启发学生自主地学习。值得注意的是，案例并不给出“正确答案”，也没有唯一的“最佳答案”，教学型案例仅提供给学生争端、问题、选择以及信息，希望学生找到解决方法。教师要适时引导、调控课堂气氛，激发学生的参与热情，积极投入到案例讨论中去。
（3）自主式教学。
自主式教学是国外常用的一种教学方法，着力于培养学生的自学能力。教学过程可以这样安排：教师在上课前列出本堂课的学习提纲，用10分钟时间对本堂课的内容进行概括，向学生提出自学要求，同时对一些容易混淆的概念和比较抽象的内容设问，让学生带着问题自学，寻找答案；然后，学生用30~40分钟的时间按提纲自学，期间可以针对问题进行局部讨论；最后，教师作总结性的精讲，先对重点和难点以及自学中存在的共性问题进行详细剖析和讲解，启发学生对已经分析解决的一系列问题进行前后联系，找出相互关系加以概括，使一个个问题连贯起来变成一个整体，从而使内容系统化。
（4）项目教学法。
项目教学法是一种以学生为中心的教学方法，学生在教师的指导下通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动，在这一过程中学习掌握教学计划内的教学内容。由于“互换性与技术测量”课程的“纽带”“桥梁”的地位，与其他专业课程紧密联系，涉及面广，因而更适合采用项目教学法，通过共同参与一个或若干项目的方式，将理论和实践结合起来，使学生在学中用、用中学，知识和能力也得到同步提高。项目教学法要求教师本身具备较强的工程实践能力，教师不能仅满足于三尺讲台，更要能与社会生产实际相结合，不断地参与生产和科研实践，提高自身专业水平。
3.加强实践教学环节与应用能力培养
实验是培养学生的动手能力和掌握测量技术的重要环节，通过实验学生一方面可以得到更多的基本技能训练，掌握工厂常用测量器具的使用方法，学会一些常用的测量技术；另一方面可以扩大眼界，了解本学科的发展趋势。在实验内容的选择上要注意典型性、启发性和生产实用性，除了必做实验之外，还可根据条件进行一些选做实验或演示实验。我们应该认识到，精度设计和测量测试能力的培养不是“互换性与技术测量”一门课程能独立承担的，教学设计上也不应该局限于一个集中的时间段内完成，可分散到多个教学环节以达成教学目标：在“机械制图”课程让学生初步涉及零件技术要求，学会看图；金工实习阶段，实纲中提出加工精度的要求，安排专门环节讲解车、铣、磨等常见机加方法所能达到的精度并检测验证，让学生建立感性认识；机械课程设计阶段，设计任务书上需对减速器零件精度提出明确要求；毕业实习阶段，通过参观工厂的实际质检环节，了解先进的检测设备和检测流程；毕业设计中，在设计任务书上对精度方面提出明确要求。这样通过多个阶段的综合训练，使学生具备独立完成零件精度设计和质量检测的能力。
4.考核方式创新
考核的作用除了检查学生的学习效果外，还起着指挥棒的作用，考核的内容与形式将引导学生学习的方向。根据“互换性与技术测量”课程实践性强的特点，应该分别进行理论部分和实践部分的考核。理论部分可以采用闭卷与开卷相结合的考试方式：闭卷部分主要考查学生对基本理论的掌握情况，要保证足够的知识点覆盖面和评分的客观性；开卷部分主要考查学生的实际动手能力和知识应用能力，可涉及某些几何参数精度的选择、公差值的确定等。这部分试题要注意问题设置的综合性，使学生能根据已学过的理论并结合公差表格，通过一定的综合、分析和计算来寻找问题的答案。实践部分可根据条件要求学生独立进行，如独立完成一次测量过程，独立进行一个典型案例分析，独立进行某特定零件的精度设计等。对于侧重于应用型人材培养的高职类院校，也可以通过几个应用环节来评定成绩。能够进行项目式教学的单位，可根据各学生在项目中的参与度、工作量、贡献大小等指标评定成绩。“互换性与技术测量”是机械类专业的“纽带”和“桥梁”型课程，对其理论的掌握和灵活应用是进一步专业学习的基础。传统教学中存在教材内容陈旧、教学形式单一、实践环节薄弱、考核方式片面等缺陷。本文从教学资源的积累、授课形式的多样化、学生动手实践能力的培养、考核方式的创新等方面对本课程教学改革进行了初步探索，希望能够给广大同行提供一些参考。需要指出的是，课程教改不可能一蹴而就，教师只有通过不断的学习，提高自身素质与专业水平，持续进行教改实践，才能使课堂变得生动，学生的学习兴趣高涨，创新设计能力和工程实践能力得到增强。
作者：刘建伟 侯军兴 蒋志强 单位：郑州航空工业管理学院机电工程学院 郑州航空工业管理学院
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