提升機械精度設(shè)計關(guān)鍵技能的實踐教學(xué)模式改革

1、    提升機械精度設(shè)計關(guān)鍵技能的實踐教學(xué)模式改革    李麗慧+李必文+胡良斌+周炬【摘 要】針對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)，提出提升本專業(yè)學(xué)生機械精度設(shè)計關(guān)鍵技能的實踐教學(xué)改革辦法。以南華大學(xué)船山學(xué)院機械精度cad與誤差檢測綜合實驗課程為例，闡述教學(xué)內(nèi)容整合、教學(xué)進(jìn)度編排、教學(xué)方法探索、教學(xué)效果評價等方法措施。這些舉措在2014-2015學(xué)年得以實施，實踐教學(xué)效果得到了明顯提升，受到學(xué)生的歡迎。【關(guān)鍵詞】機械精度；誤差檢測；實踐教學(xué)【abstract】as to the practical teaching for the mechanica

2、l design manufacturing and automation， this paper puts forward some methods to improve the critical skills of design of mechanical precision. it takes the mechanical precision cad and comprehensive experiment error detection from chuanshan college in university of south china for example， and states

3、 the integration of teaching context， the arrangement of teaching schedule， the investigation of teaching method， the evaluation of teaching effect and so on. it has gained a good effect since these measures token during 2014 between 2015 school year.【key words】mechanical precision； error detection；

4、 practical teaching0 前言現(xiàn)代機械工程綜合性、多樣性、跨學(xué)科交融的特點，倒逼我國機械工程高等教育必須深入研究學(xué)科交叉、課程設(shè)置及其內(nèi)涵、面向工業(yè)界等方面的課題并付諸實踐，以適應(yīng)機械工程科技發(fā)展的需要。按照“進(jìn)一步強化實踐、突出應(yīng)用、注重創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”的原則，南華大學(xué)船山學(xué)院機電與信息工程系2015年新版機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案專門設(shè)置了“獨立實驗課程”和“就業(yè)導(dǎo)向課程”兩個模塊，其中“獨立實驗課程”包括了物理實驗、機械精度cad與誤差檢測綜合實驗、特種加工與3d打印綜合實驗三門課程，這是在人才培養(yǎng)過程中注重綜合性、實踐性和創(chuàng)新性統(tǒng)一的具體體現(xiàn)。我校船山學(xué)院機械專業(yè)

5、的人才培養(yǎng)，重點在于功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度與剛度設(shè)計、精度設(shè)計、工藝設(shè)計、先進(jìn)制造技術(shù)等方面的專業(yè)知識、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)、基本技能和創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)，互換性與技術(shù)測量正是基于培養(yǎng)學(xué)生幾何量精度設(shè)計工程能力和檢測操作基本技能而開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。多年以來，這門課程的課內(nèi)實驗一直設(shè)置為6大項目共計8個學(xué)時。2015年新版培養(yǎng)方案將機械精度cad與誤差檢測綜合實驗納入“獨立實驗課程”模塊，實驗課時由原來的8個學(xué)時加強至16個學(xué)時。從本質(zhì)上來講，機械精度cad與誤差檢測綜合實驗就是在“獨立實驗課程”環(huán)節(jié)增加并整合精度設(shè)計和檢測的關(guān)鍵技能，學(xué)、練、用并行合一，啟發(fā)和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，以很好地實現(xiàn)學(xué)術(shù)

6、愿望和就業(yè)訴求。從更高層次來講，就是以“獨立實驗課程”環(huán)節(jié)為平臺，通過“理論+技術(shù)實踐+多種專業(yè)知識的交叉應(yīng)用”，力求將學(xué)生培養(yǎng)成技術(shù)集成的創(chuàng)新人才。但是，即使“獨立實驗課程”學(xué)時加強至16個學(xué)時，教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時時限的矛盾、學(xué)生學(xué)術(shù)愿望與學(xué)習(xí)精力的矛盾依然十分突出。在實踐教學(xué)過程中，實驗教學(xué)大綱的編寫、教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)進(jìn)度的編排、教學(xué)過程的監(jiān)控、教學(xué)效果的評價等均成為亟待研究解決的問題。1 相關(guān)研究綜述互換性與技術(shù)測量課程的特點是抽象概念多、術(shù)語定義多、敘述性內(nèi)容多、需要記憶的內(nèi)容多、部分內(nèi)容晦澀難懂，而許多高校使用的理論和實驗教材存在對學(xué)科性教育和職業(yè)性教育的內(nèi)容糅合不夠充分、未以適當(dāng)篇

7、幅反映交叉學(xué)科和跨學(xué)科研究的發(fā)展動向、未以現(xiàn)代化內(nèi)容拉近讀者與現(xiàn)代計量技術(shù)發(fā)展的距離等缺陷，這是因為課程的理論體系和內(nèi)部邏輯不足以設(shè)計出適合當(dāng)代科技進(jìn)步、經(jīng)濟與社會發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容。隨著我國幾何量公差標(biāo)準(zhǔn)已與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌、貫標(biāo)工作在實際開展并有效推進(jìn)、測量技術(shù)及裝備在不斷發(fā)展與進(jìn)步，我國機械工程高等教育工作者已經(jīng)認(rèn)識到任何課程都無法取代互換性與技術(shù)測量課程，特別是實驗課程在教學(xué)計劃中的特殊作用。又鑒于在工業(yè)國家，本課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)具有相當(dāng)?shù)牡匚缓统晒Φ慕?jīng)驗，但由于地區(qū)經(jīng)濟差異和國情不同，其教學(xué)資源內(nèi)容、教學(xué)資源和教學(xué)模式等不適合我國對本科生的培養(yǎng)目標(biāo)。因此，相關(guān)人士在本課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)上作了

8、一些改革、探索和實踐，如將一些驗證型實驗整合優(yōu)化為三性實驗、因地制宜地設(shè)置實驗項目、用現(xiàn)場教學(xué)替代部分實驗教學(xué)項目，等等。但是，在以下方面做得還很不到位：（1）囿于學(xué)時時限，教研教改的成功經(jīng)驗、實際工程項目實例、科研成果等未能有效地向?qū)嶒灲虒W(xué)資源轉(zhuǎn)化。（2）實驗教學(xué)內(nèi)容與解決工程實際問題的社會需求之間未建立明確的聯(lián)系，“以問題為中心”的實踐性課程普遍欠缺，即使有開展也未達(dá)到普惠的目的。（3）針對復(fù)雜機電工程精度設(shè)計問題，培養(yǎng)學(xué)生選擇、使用與開發(fā)cad/cae等現(xiàn)代工程工具、信息技術(shù)工具和技術(shù)資源對其進(jìn)行過程模擬仿真與結(jié)果預(yù)測的工作嚴(yán)重滯后。目前，徘徊觀望，以期借鑒成功的經(jīng)驗和資源的居多。針對這

9、些問題，我們經(jīng)過長期的探索和實踐，總結(jié)以下改革措施。2 實踐教學(xué)改革舉措本文作者及其教學(xué)團隊以機械精度cad與誤差檢測綜合實驗為載體，以南華大學(xué)船山學(xué)院機械制造及其自動化專業(yè)學(xué)生為授課對象，以促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)為課程教學(xué)計劃的基本原理，對所制訂和施行的該課程實驗教學(xué)大綱不斷完善。通過在本“獨立實驗課程”中整合、增加機械精度設(shè)計關(guān)鍵技能的內(nèi)容與活動，通過“學(xué)、練、用并行合一”，啟發(fā)和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性；通過“理論+技術(shù)實踐+多種專業(yè)知識的交叉應(yīng)用”，將學(xué)生培養(yǎng)成技術(shù)集成的創(chuàng)新人才。具體舉措如下： 2.1 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)進(jìn)度改革1）打造了一支穩(wěn)定的獨立實驗課程教學(xué)團隊，通過有效組織與

10、合理分工，高質(zhì)量地完成了實驗教學(xué)大綱的編寫，不斷優(yōu)化改進(jìn)機械精度cad與誤差檢測綜合實驗的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評價系統(tǒng)。2）對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了合理整合、對教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行了合理編排，將教學(xué)內(nèi)容拓展為三個體系，以解決教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時時限之間的矛盾，使學(xué)生了解掌握典型三性實驗項目、經(jīng)典工程應(yīng)用項目案例、代表性科研項目案例，能使學(xué)生具備自學(xué)和舉一反三的能力。3）以我院已有的機械精度設(shè)計與檢測課程虛實協(xié)同實驗及工程能力拓展系統(tǒng)為實例，不斷吸納、培養(yǎng)部分學(xué)有專長的學(xué)生參與擴展、完善該系統(tǒng)，使得學(xué)生知其然并知其所以然。4）將職業(yè)性教育的內(nèi)容貫穿課程教學(xué)過程的始終，拉近學(xué)生與機械精度設(shè)計工程實際、工作情境、現(xiàn)代

11、測量技術(shù)及裝發(fā)展的距離。5）課堂教學(xué)引入并行設(shè)計理論和方法，以增強學(xué)生在精度設(shè)計和檢測方面的自學(xué)、觀察、實驗操作能力，進(jìn)一步增強生產(chǎn)組織和管理能力。6）2014年我校實現(xiàn)“三學(xué)期制”改革，設(shè)定夏季短學(xué)期，將夏季學(xué)期設(shè)定為集中實踐教學(xué)階段。采用相對獨立且集中的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將有助于學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)中的全身心投入，從而取得較好的實踐教學(xué)效果。2.2 教學(xué)方式改革采用“以問題為中心”的教學(xué)方式，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，解決學(xué)生學(xué)術(shù)愿望與學(xué)習(xí)精力之間的矛盾。促進(jìn)課前自主學(xué)習(xí)、課中數(shù)據(jù)處理、課后知識綜合運用等教學(xué)活動的開展，并對學(xué)生逐漸向?qū)I(yè)發(fā)展、不因循守舊、增強創(chuàng)新思維能力有所裨益。以問題為中心的教學(xué)模式

12、，能夠?qū)崿F(xiàn)四個教學(xué)目標(biāo)：減少由中途輟學(xué)、延長學(xué)習(xí)年限、課程安排不當(dāng)所造成的教育資源浪費；增強學(xué)生的自信心、靈活性和創(chuàng)造性，改善學(xué)生的交流技能和共事能力；訓(xùn)練學(xué)生在同時考慮社會、經(jīng)濟、政治和技術(shù)因素下，全面解決復(fù)雜問題；培訓(xùn)教師，使其不僅能講課，還會提出問題和解決問題。2.3 教學(xué)效果評價方式改革對學(xué)習(xí)的過程進(jìn)行評價，對學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)、課中數(shù)據(jù)處理、課后知識綜合運用拓展等環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)效果以客觀、恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行評價。根據(jù)課程各環(huán)節(jié)支撐的畢業(yè)要求，采用系統(tǒng)工程分析方法，通過座談、問卷及走訪，建立評價目標(biāo)樹，確定評價目標(biāo)的內(nèi)容，運用強制判定法（fd法）設(shè)置加權(quán)系數(shù)，從而構(gòu)建課程支撐的畢業(yè)要求多因素分析

13、與評定模型。在教學(xué)實踐過程中通過數(shù)學(xué)處理對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行過程性量化評價?？隙ǔ煽?，找出問題，促使學(xué)生對學(xué)習(xí)的過程進(jìn)行積極地反思和總結(jié)；發(fā)現(xiàn)苗子加以重點培養(yǎng)。對課程可以支撐的畢業(yè)要求進(jìn)行評估組織校內(nèi)專家、企業(yè)專家、本專業(yè)畢業(yè)生，根據(jù)課程性質(zhì)、擬定的教學(xué)大綱，對照工程教育專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求達(dá)成度評價機制，對機械精度cad與誤差檢測綜合實驗課程可以支撐的畢業(yè)要求進(jìn)行評估，具體設(shè)計為：誤差數(shù)據(jù)處理能力，誤差來源分析能力；實驗結(jié)果表達(dá)能力，精度設(shè)計優(yōu)劣性評價能力；使用現(xiàn)代工具能力，舉一反三能力；綜合實驗設(shè)計能力，仿真能力。并根據(jù)評估結(jié)果對課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行針對性的調(diào)整和改進(jìn)。對學(xué)生普遍關(guān)心的涉及mat

14、lab語言與應(yīng)用、大學(xué)計算機、cad/cam、數(shù)值分析、機械優(yōu)化設(shè)計等課程的相關(guān)內(nèi)容，做出精心合理的教學(xué)編排。3 總結(jié)與展望自從2014年以來，南華大學(xué)實行“三學(xué)期制”改革。夏季小學(xué)期的出現(xiàn)為機械精度cad與誤差檢測綜合實驗的統(tǒng)籌規(guī)劃和整合提供了非常有利的條件。它使得此課程的實踐教學(xué)能在相對較短的夏季學(xué)期集中進(jìn)行。在我院現(xiàn)有的辦學(xué)條件下，通過“理論+技術(shù)實踐+多種專業(yè)知識的交叉應(yīng)用”、“學(xué)、練、用并行合一”， 拉近學(xué)生與機械精度設(shè)計工程實際、工作情境、現(xiàn)代測量技術(shù)及裝發(fā)展的距離，使課程理論學(xué)習(xí)有落實的時間、空間和手段，充分利用學(xué)制時限激發(fā)學(xué)生興趣、增強學(xué)生成就感、縮短學(xué)生工作適應(yīng)期、知識結(jié)構(gòu)和動手能力與時俱進(jìn)、具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合素質(zhì)的目的。此次課程改革探索基本取得了成功，受到學(xué)生的歡迎?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1王伯平，孫大剛，武美先.建設(shè)“互換性與技術(shù)測量”精品課程的實踐與探索j.高教論壇，2011（02）.2毛璽，徐巧玉，蔡海潮.改革互換性與技術(shù)測量實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生實踐能力j.中國現(xiàn)代教