提升機械精度設計關(guān)鍵技能的實踐教學模式改革

1、    提升機械精度設計關(guān)鍵技能的實踐教學模式改革    李麗慧+李必文+胡良斌+周炬【摘 要】針對機械設計制造及其自動化專業(yè)實踐教學，提出提升本專業(yè)學生機械精度設計關(guān)鍵技能的實踐教學改革辦法。以南華大學船山學院機械精度cad與誤差檢測綜合實驗課程為例，闡述教學內(nèi)容整合、教學進度編排、教學方法探索、教學效果評價等方法措施。這些舉措在2014-2015學年得以實施，實踐教學效果得到了明顯提升，受到學生的歡迎。【關(guān)鍵詞】機械精度；誤差檢測；實踐教學【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科交叉、課程設置及其內(nèi)涵、面向工業(yè)界等方面的課題并付諸實踐，以適應機械工程科技發(fā)展的需要。按照“進一步強化實踐、突出應用、注重創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”的原則，南華大學船山學院機電與信息工程系2015年新版機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案專門設置了“獨立實驗課程”和“就業(yè)導向課程”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)。我校船山學院機械專業(yè)

5、的人才培養(yǎng)，重點在于功能設計、結(jié)構(gòu)設計、強度與剛度設計、精度設計、工藝設計、先進制造技術(shù)等方面的專業(yè)知識、基礎業(yè)務、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)學生幾何量精度設計工程能力和檢測操作基本技能而開設的專業(yè)基礎課程。多年以來，這門課程的課內(nèi)實驗一直設置為6大項目共計8個學時。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個學時加強至16個學時。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)增加并整合精度設計和檢測的關(guān)鍵技能，學、練、用并行合一，啟發(fā)和調(diào)動學生的學習積極性和主動性，以很好地實現(xiàn)學術(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)知識的交叉應用”，力求將學生培養(yǎng)成技術(shù)集成的創(chuàng)新人才。但是，即使“獨立實驗課程”學時加強至16個學時，教學內(nèi)容與學時時限的矛盾、學生學術(shù)愿望與學習精力的矛盾依然十分突出。在實踐教學過程中，實驗教學大綱的編寫、教學內(nèi)容的整合、教學進度的編排、教學過程的監(jiān)控、教學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、未以適當篇

7、幅反映交叉學科和跨學科研究的發(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)部邏輯不足以設計出適合當代科技進步、經(jīng)濟與社會發(fā)展的教學內(nèi)容。隨著我國幾何量公差標準已與國際標準接軌、貫標工作在實際開展并有效推進、測量技術(shù)及裝備在不斷發(fā)展與進步，我國機械工程高等教育工作者已經(jīng)認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，本課程的實踐教學環(huán)節(jié)具有相當?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，其教學資源內(nèi)容、教學資源和教學模式等不適合我國對本科生的培養(yǎng)目標。因此，相關(guān)人士在本課程的實踐教學環(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、因地制宜地設置實驗項目、用現(xiàn)場教學替代部分實驗教學項目，等等。但是，在以下方面做得還很不到位：（1）囿于學時時限，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資源轉(zhuǎn)化。（2）實驗教學內(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，即使有開展也未達到普惠的目的。（3）針對復雜機電工程精度設計問題，培養(yǎng)學生選擇、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)資源對其進行過程模擬仿真與結(jié)果預測的工作嚴重滯后。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 實踐教學改革舉措本文作者及其教學團隊以機械精度cad與誤差檢測綜合實驗為載體，以南華大學船山學院機械制造及其自動化專業(yè)學生為授課對象，以促進學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)為課程教學計劃的基本原理，對所制訂和施行的該課程實驗教學大綱不斷完善。通過在本“獨立實驗課程”中整合、增加機械精度設計關(guān)鍵技能的內(nèi)容與活動，通過“學、練、用并行合一”，啟發(fā)和調(diào)動學生的學習積極性和主動性；通過“理論+技術(shù)實踐+多種專業(yè)知識的交叉應用”，將學生培養(yǎng)成技術(shù)集成的創(chuàng)新人才。具體舉措如下： 2.1 教學內(nèi)容與教學進度改革1）打造了一支穩(wěn)定的獨立實驗課程教學團隊，通過有效組織與

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

11、測量技術(shù)及裝發(fā)展的距離。5）課堂教學引入并行設計理論和方法，以增強學生在精度設計和檢測方面的自學、觀察、實驗操作能力，進一步增強生產(chǎn)組織和管理能力。6）2014年我校實現(xiàn)“三學期制”改革，設定夏季短學期，將夏季學期設定為集中實踐教學階段。采用相對獨立且集中的實踐教學環(huán)節(jié)，將有助于學生在實踐環(huán)節(jié)中的全身心投入，從而取得較好的實踐教學效果。2.2 教學方式改革采用“以問題為中心”的教學方式，調(diào)動學生的學習積極性，解決學生學術(shù)愿望與學習精力之間的矛盾。促進課前自主學習、課中數(shù)據(jù)處理、課后知識綜合運用等教學活動的開展，并對學生逐漸向?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模式

12、，能夠?qū)崿F(xiàn)四個教學目標：減少由中途輟學、延長學習年限、課程安排不當所造成的教育資源浪費；增強學生的自信心、靈活性和創(chuàng)造性，改善學生的交流技能和共事能力；訓練學生在同時考慮社會、經(jīng)濟、政治和技術(shù)因素下，全面解決復雜問題；培訓教師，使其不僅能講課，還會提出問題和解決問題。2.3 教學效果評價方式改革對學習的過程進行評價，對學生課前自主學習、課中數(shù)據(jù)處理、課后知識綜合運用拓展等環(huán)節(jié)的學習效果以客觀、恰當?shù)姆绞竭M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，建立評價目標樹，確定評價目標的內(nèi)容，運用強制判定法（fd法）設置加權(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。在教學實踐過程中通過數(shù)學處理對學習效果進行過程性量化評價?？隙ǔ煽?，找出問題，促使學生對學習的過程進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)、擬定的教學大綱，對照工程教育專業(yè)認證的畢業(yè)要求達成度評價機制，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)要求進行評估，具體設計為：誤差數(shù)據(jù)處理能力，誤差來源分析能力；實驗結(jié)果表達能力，精度設計優(yōu)劣性評價能力；使用現(xiàn)代工具能力，舉一反三能力；綜合實驗設計能力，仿真能力。并根據(jù)評估結(jié)果對課程目標、教學內(nèi)容進行針對性的調(diào)整和改進。對學生普遍關(guān)心的涉及mat

14、lab語言與應用、大學計算機、cad/cam、數(shù)值分析、機械優(yōu)化設計等課程的相關(guān)內(nèi)容，做出精心合理的教學編排。3 總結(jié)與展望自從2014年以來，南華大學實行“三學期制”改革。夏季小學期的出現(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能在相對較短的夏季學期集中進行。在我院現(xiàn)有的辦學條件下，通過“理論+技術(shù)實踐+多種專業(yè)知識的交叉應用”、“學、練、用并行合一”， 拉近學生與機械精度設計工程實際、工作情境、現(xiàn)代測量技術(shù)及裝發(fā)展的距離，使課程理論學習有落實的時間、空間和手段，充分利用學制時限激發(fā)學生興趣、增強學生成就感、縮短學生工作適應期、知識結(jié)構(gòu)和動手能力與時俱進、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，受到學生的歡迎?！緟⒖嘉墨I】1王伯平，孫大剛，武美先.建設“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)測量實驗教學培養(yǎng)學生實踐能力j.中國現(xiàn)代教