“互换性与技术测量”的应用型课堂教学改革探索

万怡男，单瑞霞

（烟台理工学院机电工程学院，山东 烟台 264005）

“互换性与技术测量”是高等院校机电类专业的一门重要的专业课程。也叫“机械精度设计”，是设计类和制造类课程之间的衔接纽带，主要教学产品的加工精度以及精度和经济效益之间的关系，是一门综合应用课程。机械精度水平高低可以说是一个国家机械工业发展的一个重要衡量标准[1]。许多高校在“互换性与技术测量”课程教学改革方面做了大量研究工作。近几年结合烟台理工学院机电工程学院应用型高校的特点，“互换性与技术测量”课程组进行了一系列的教学改革，从教学内容、教学方法、实验等方面进行了全面的改革，取得了较大的成绩，授课内容基本完善。由于互换性课程内容多、标准多、应用的选择复杂，如果学生只满足课堂上的死记硬背那么在今后的设计加工工作中将造成很大的困难。在教学改革方案实行过程中，我们深刻认识到课堂教学改革要与时俱进，要符合大学生脑科学关于思维的特点，大力发展学生的创新性思维，完善知识体系。本文概述烟台理工学院机电工程学院“互换性与技术测量”课程教学改革措施，为应用型课程教学改革提供参考。

“互换性与技术测量”这门课程与“机械原理”“机械设计”“机械制图”和“机械制造工艺学”等课程之间密不可分。学生应具有一定的零件结构知识，才能对产品的精度进行分析设计，从而确定零件的质量要求。以机械设计制造及其自动化专业为例，首先修改培养方案中的课程设置顺序，把互换性这门课开设在“机械制图”课程之后，与“机械设计”同期开设。以便把制图中的减速器图纸内容作为巩固性练习，“机械设计”的课程设计的零件选用、零件图、装配图的公差、表面粗糙度标注等内容作为提升练习，使同学们在设计时更好地理解精度如何设计。后期的“机械制造工艺”课程设计内容初步与实践相结合，得到进一步的能力提升；
“数控编程”“模具设计”等专业课可以进行精度设计内容的验证，机电创新大赛、互联网加等大赛进行实际演练和应用；
最后通过校企合作项目与实际生产实现接轨。整个融合过程中遵循“循序渐进”“六步逐步提升原则”。既要训练学生掌握基本原则、基本方法，又要训练学生运用所学知识解决实际问题的能力，整个教学过程的练习以减速器的精度设计为主线，从尺寸设计到几何公差设计、表面粗糙度设计，最后到加工及装配，提高了学生的积极性和主动性，整体构架如图1所示。

图1 知识体系构架

作为教师要了解脑科学、善于分析教学过程、提高教学的技巧。使每一堂课都有丰富的内容、符合心理科学与教育科学，达到很好的教学效果。在课堂上通过创造性的课题，使学生学会辩证性的思维、创造性的思维[4]。为实现这一目的，需要有几种特殊的思维情景，这些情景可分为3类：认识（理论）情景、评价（批判）情景、生产（实践）的情景。认识的情景是运用现有的知识获得新知识，认识新事物。评价情景即批改练习使学生能更深刻地理解所取得的知识，实践情景是培养学生善于把知识运用到实践中，具有高度的观察力和理解力。把这些教学理论用于“互换性与技术测量”的课堂上，形成了一套新的课堂教学流程：以实践应用为目标，以问题为导向，学中练，练中学，培养学生的分析问题解决问题的能力、发现新问题、提出新问题以及创新能力。问、思、学、练、做、反思的一体化课堂教学模式。

2.1 教学总流程

课前教师提出发展思维的各种探索性问题；
学生根据问题利用线上资源进行预习，大部分问题都能得到解决，少数不能解决的问题带到课堂从老师的授课中解决。极少数问题通过和老师、同学的共同讨论探索得到解决。随后通过练习进一步加强理解，练习的难度从基础练习到拓展提升到批改练习最后到实践应用。课后通过线上资源进行拓展提升[2]。每个章节学生课后用思维导图形式写出反思。

2.2 融入思政内容

根据互换性的课程特点，提炼出互换性的思政内容，形成我校的思政特色：在教学过程中体现标准意识、诚信意识、质量意识、辩证唯物意识、大国工匠意识、民族自豪意识。不同的课题融入不同的思政。

2.3 课堂教学过程

以表面粗糙度及检测章节为例详细说明课堂教学过程。课前布置问题：①日常生活中的粗糙度和机械制造中的粗糙度是否相同；
②粗糙度对机械产品有哪些影响，如何评定粗糙度；
③机械制造中粗糙度如何正确选择标注。

导课：通过北京冬奥会的100 m速滑比赛视频，引出冬奥会我国首次采用二氧化碳环保制冰技术，被世界称为最环保的奥运会。既增强学生的民族自豪感，又引出粗糙度的概念。

授课过程：在授课中采用比较、启发的教学方法使学生理解粗糙度的概念及作用，用虚拟实验和实物实验辅助讲述轮廓算数平均偏差参数。学生采用小组讨论、互批互评的方式完成练习题，最后是大作业。粗糙度参数部分老师重点讲述轮廓算数平均偏差参数的含义，并展示3种检验方式：比较法（企业车间常用）、针描法（能很好理解参数的含义）、便携测量仪（科技发展的结果，现在被一些较大企业广泛采用）。轮廓最大高度及宽度幅度参数作为拓展自学内容。粗糙度的选择部分学习流程：复习在机械制造技术基础中所学的车削、铣削、磨削等加工方法的特点、表面特征所及对应的Ra参数值，引导学生用辩证的思维理解选择原则，即在满足使用要求的前提下选择较大Ra参数提高经济效益。粗糙度的符号以机械切削加工小视频辅助学生理解记忆，符号在图纸上的画法使用顺口溜帮助记忆：脚踩大地高举右手，尖端从材料外指向材料内等。随后的练习先让学生标注常见零件的粗糙度，然后提高难度通过观看减速器视频分组讨论评价在课程设计中设计的减速器图纸，最后各小组展示评价结果图2所示。最后布置课后大作业减速器齿轮轴的表面粗糙度设计，要求同学们翻阅大量文献资料，进行拓展提高[2]。

图2 减速器输出轴练习

这样的课堂设计能很好地利用三类情景、线上线下资源、实验资源等提高学生兴趣及探究精神。特别是评价情景能使学生更深刻地理解所学的知识，扩大运用知识到实践的可能性，才可能有创造性活动。

信息时代、智能时代的到来，对教师提出了更高的要求，教学方式不能墨守成规，要不断学习掌握学生的心理特点、记忆理解特点、思维方法的知识，灵活运用线上线下学习资源及实验等相关资源，激发学生的学习兴趣，提高学生的主动学习精神，遵循学生的性格特征，培养学生的探究愿望，使大部分学生具有创造性，创造性只有在真正发展和培养性教学的条件下才能实现。