构建多位一体的互换性课程实验教学模式路径探析

【摘 要】 互换性与技术测量课程的实验教学存在着方法程式化、内容偏重“实验化”、实验手段与生产实践有较大偏离等问题。本文以福建工程学院为例，提出了构建多位一体的课程实验教学模式及其实现路径，主张采用“比较”式实验教学；引进先进设备，推动实验手段的多样化；开设专周环节，引入企业产品开发项目，激发学生的兴趣与主观能动性。

【关键词】 互换性与技术测量；教学改革；课程实验；多位一体

互换性与技术测量课程是机械类各专业学生必修的一门专业技术基础课，具有覆盖领域较广、概念术语多、符号多，理论性、实践性和实用性强等特点，课程的内容设置与国家标准紧密相关，特色也十分鲜明，是机械设计、工艺与制造等课程必不可少的基础。在教学中，实验教学是其重要的组成部分。它对学生巩固课堂知识、机械零、部件几何参数的精度设计的基本技能起着显著的作用。为提高课程教学效果，必须精心安排课程实验，以培养“能在基层一线胜任某个岗位工作、能够在工程现场解决具体问题的应用型人才”为宗旨，为此机械专业学生无论在后续专业课程学习过程中还是在今后实际工作中，都会接触到公差配合、互换性与检测方面的知识。这就要求该课程在整个教学过程中不仅要强调理论知识点的重要性，而且还要注重实际工程能力和综合能力的培养。据此，我们将文立足教学、结合实践提出构建多位一体的课程实验教学方法研究，对本课程的实验教学改革提出几点设想。

一、目前实验教学存在的问题

1、实验方法程式化

以往的每一个实验都有固定的实验指导书。指导书详细介绍实验的目的、内容、方法及步骤； 实验所需的仪器、原理以及实验报告的格式等。实验所需的仪器和设备也均由实验教师事先准备好，学生只需按照规定的测量方法测量就是了，最后得出结论，对所有的学生都是统一的时间要求和内容，没有重视学生的基础个性差异和兴趣，导致学生不重视实验，实验中出现问题完全依赖实验教师帮助解决，学生完全处于完成实验的被动状态，有些学生甚至等待其他同学作完实验后，照抄实验数据及最后测量结果，完全缺少独立思考和发挥潜力的空间这样完全不利于发挥学生积极性和主动性，更不利于学生的实践能力和创新精神的培养，更谈不上应用性人才的培养。为此，本项目对实验教学方法做了改革探讨，拟采用“比较”式实验教学法。

2、实验手段与生产实践有较大偏离

目前，形位与位置公差实验室所开设的实验项目多是一些比较常规仪器进行测量，但随着计算机技术与信息技术的发展，一些新型的、测量精度较高的测量设备与仪器被广泛地应用在企业生产中，且操作简便，因此现在的教学手段出现落后于生产实践的现象。为此，本项目对实验教学手段做了改革探讨，从机电一体化公差测量设备的测量原理出发，增设人机交互的CAT测量平台，让学生们可以较快的得到测量结果，也便于同传统实验数据计算结果相验证；同时，根据资源条件可以适当增设先进测量设备的实验教学项目，从而有效地增加学生对于实验内容的兴趣，增强学生的主动性，有效地提高实验教学的效果。

3、实验内容偏重“实验化”

目前学生进行实验主要是跟据实验指导书的操作步骤作简单的重复，学生对实验对像的工程应用背景及项目要求都不是十分明确，只是为了做实验而“做实验”，处于被动状态，为此，本项目对实验内容进行改革探讨。首先，介绍被测对像的工程应用环境，为学生提供一些典型机械零件的图纸和实物，要求判断零件的合格性，实验内容与工程实际一致。尤其是引入企业测量项目，充公调动学生的主动性，激发学生的兴趣与爱好，培养学生的创新能力，提高学生的职业能力。

综上，目前的实验教学存在着许多的不足之处，对构建“基本技能”、“专项能力”、“综合运用”不同训练层次的“测量技术”实验体系有着严重的影响，为此选择以传统实践教学环节为基础，以开放实验、兴趣小组为补充，以企业创新实践项目为激励的“多维一体”实践教学模式作为实验教学改革目标，着力在实验方法、手段和内容等方面上进行优化与改进，使实验内容尽可能与工程实际要求相一致，争取做到课堂与岗位的零距离，以提高学生的职业能力。

二、构建多位一体的实验教学模式的路径

多位一体的实验教学体现在课程教环节突出学习重点的基础之上，实验环节强调动手实践、专周环节提升综合能力、对比环节力主创新思维与方法，从多角度、多方位在有限的时间内完成本科教育的培养目标，使学生掌握有关几何量公差与测量技术方面的基本知识、基本理论和精度设计基本技能。

1、采用“比较”式实验教学

实验课教学可以采用两种方式进行， 一种是以教师讲解示范为主，该部分实验学生不必动手操，以让学生了解实验设备特点、功能及测量过程为目的；一种是以学生独立实验为主，该方式也是目前多数高校采用的一种实验教学方式。而“比较”式实验教学是在后者实验教学方式上进行创新，以求在比较短的时间内，用较少的实验项目达到相同的目的。改革的思路是：由学生被动学习变为主动学习，激发学生创造性思维，开拓意识等。在传统实验的基础上引入比较式实验， 并对此实验进行有益的探索和实践，寻求相同零件的最优性价比的测量方法。技术实施路线：对一个典型的企业产品，采用课程内的传授仪器与方法可实现测量结果1；同时，实验室内可提供多套解决方案，分别测量出测量结果2、结果3等，多组结果相互验证，寻找差别，并分析可能的成因，增强学生参与实验的兴趣和主动性。

2、引入先进的CAT的可视化公差测量平台，充分利用先进的机电一体化测量设备与仪器，实现手段的多样化

综合性、专业性实验属于应用性实验，是针对实验技能的全面训练，相关专业知识的综合应用。通过较复杂的实验问题，来开阔思路、增长科学知识，从而提高学生科学的思维能力。通过利用MATLAB软件平台，结合国家标准对各种形位公差项目及其它相关项目的测量原理与计算公式，在MATLAB中实现人机交互界面，由程序自动进行处理 ，最后，可以数据形式输出测量结果，也可用图形显示，从而实现公差项目的CAT测量；另外，可将我校现有一些比较先进的测量设备列入现有实验教学中，如三坐标测量机、关节臂式测量机、XR20表面粗糙度仪等，这些设备在汽车、航空工业及 数控加工中的应用已越来越广泛。因此，为了培养学生能适应21世纪对人才的需要和我国经济建设的需要，让学生了解、熟悉高精度的技术和设备，建议增设该设备的相关实验内容。

3、通过开设专周环节，引入企业产品开发项目，激发学生的兴趣与主观能动性

企业项目具有实用性强、经济性高、测量精度要求较高等特点，且具有较大的自主发挥空间，能力较好的学生可在完成传统实验的基础上，开设这样一个综合设计与测量的环节，在此过程中学生的自主性得以充分发挥，且极易调动大部分学生的积极性。但企业产品开发从产品的方案设计、结构设计到精度设计包含项目较广，如果项目选择不恰当，很难具有代表性且容易打击很多学生的好奇心，因此应结合课程教学的重点知识选择产品精度设计环节。学校选择了校办企业生产的ZW-512武夷台钻的主轴箱的产品精度设计作为专周环节，该产品具有典型的代表性。在设计完成后，学生可进入实验室对企业生产的一批产品进行实际检测、选择与装配，根据结果评价在精度设计过程需要改进或修正的环节。

而要构建这一教学模式，还需要以下条件作为保障。一是采用多媒体教学方式，尽可能多地收集国内外新的信息并提供给学生，用以拓宽学生的知识面，帮助他们提高理解能力。二是建立完善的考核制度。针对当前学生不重视实验课教学的普遍现象，要制定专门的考核制度，严格考勤。三是完善的实验设备是教学的重要保障仪器设备是实验教学的重要工具，是提高实验水平的手段，因此拥有一定数量和先进的实验仪器设备是实验室进行实验教学必备的物质基础。

三、结语

本文总结了互换性与技术测量实验教学存在的不足并提出了多位一体的改革措施，通过两年的实施， 根据后续专业教师的反映，在工艺设计和装备设计等环节比往届有明显进步。总之，企业和社会越来越重视学生的实际动手能力、知识综合运用能力和创新能力，为此学校在机械专业人才培养过程中应加强和重视互换性与技术测量实践与实验教学环节。

【参考文献】

[1] 彭丽.互换性与技术测量课程实验教学探索[J] .实验科学与技术， 2010.8（3） 108-111.

[2] 黄玲， 朱定见.“互换性与技术测量”课程实验教学方法的探讨[J] .机械管理开发，2008. 23（4）154-155.

[3] 王恒迪，武充沛，张发玉，等. 刍议互换性与技术测量课程的教学[J] . 2010.21.96-98.

[4] 朱定见，付正飞. 互换性与技术测量课程教学方法的探讨[J] .机械管理开发，2007.6.145-146.

[5] 于峰.互换性与技术测量理论在实验教学环节中的应用[J] .黑龙江高教研究，2008.8.172-173.