基于信息化環(huán)境下零件尺寸測(cè)量的實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)

韓淑玲

（濰坊職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 262737）

《中國(guó)制造2025》開(kāi)篇指出，制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。而測(cè)量技術(shù)是制造業(yè)的基本要素，是制造業(yè)人才的必備之技。培養(yǎng)具有工匠精神的測(cè)量技術(shù)人才是制造業(yè)提升的前提。傳統(tǒng)《公差配合與技術(shù)測(cè)量》當(dāng)中的實(shí)訓(xùn)教學(xué)多以教師講授和操作演示為主，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，掌握的技術(shù)技能熟練程度不高，不能較好地滿足制造業(yè)對(duì)技術(shù)技能人才的需求。結(jié)合高職學(xué)生特點(diǎn)，將現(xiàn)代信息化技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)手段結(jié)合起來(lái)，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的吸引力，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究、主動(dòng)操作練習(xí)，既是公差配合與技術(shù)測(cè)量實(shí)訓(xùn)教學(xué)提高教學(xué)效果的需求，也是教育信息化背景下公差配合與技術(shù)測(cè)量實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的必然路徑。本文以“典型的軸類零件尺寸測(cè)量”實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)為例，闡述如何利用信息化手段優(yōu)化實(shí)訓(xùn)課堂教學(xué)，提高教學(xué)效果。

1 教學(xué)分析

本單元選自機(jī)電一體化專業(yè)基礎(chǔ)課《公差配合與技術(shù)測(cè)量》中的情境一任務(wù)四，教學(xué)內(nèi)容是完成軸類零件的測(cè)量，課時(shí)安排2學(xué)時(shí)。根據(jù)高職院校教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和公差配合新標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的速查手冊(cè)，選用普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》和3D版交互式數(shù)字教材組織教學(xué)。本單元的授課對(duì)象為機(jī)電一體化專業(yè)大二學(xué)生，他們熟練并熱衷網(wǎng)絡(luò)信息的使用，樂(lè)于動(dòng)手，但是工作規(guī)范意識(shí)淡薄，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的操作意識(shí)和工作態(tài)度。在學(xué)習(xí)本部分知識(shí)之前，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)繪圖等基礎(chǔ)課程，掌握了一定的讀圖、識(shí)圖能力和軸類零件尺寸合格的判斷依據(jù)，但對(duì)于測(cè)量知識(shí)了解較少。

基于機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合崗位標(biāo)準(zhǔn)，初步確定了本單元的知識(shí)、能力、職業(yè)素養(yǎng)三大教學(xué)目標(biāo)。其中，知識(shí)目標(biāo)為掌握軸類尺寸合格的判斷依據(jù)，掌握測(cè)量?jī)x表的結(jié)構(gòu)原理和讀數(shù)方法以及掌握測(cè)量?jī)x表的操作規(guī)范；能力目標(biāo)為能夠利用所學(xué)讀數(shù)及測(cè)量方法測(cè)量軸類零件的相關(guān)尺寸，具備判斷是否規(guī)范操作的能力；職業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)為培養(yǎng)規(guī)范操作的意識(shí)和精益求精的工匠精神，鍛煉團(tuán)隊(duì)合作能力。

為了實(shí)現(xiàn)以上教學(xué)目標(biāo)，確定本節(jié)課的重點(diǎn)是測(cè)量?jī)x器的正確識(shí)讀；教學(xué)難點(diǎn)是軸類零件尺寸測(cè)量的規(guī)范操作。

2 教學(xué)策略

為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，運(yùn)用信息化手段，以仿真軟件為依托，以典型軸類零件為載體，以測(cè)量軸徑和軸長(zhǎng)為任務(wù)，通過(guò)自主學(xué)習(xí)、分組討論、分層指導(dǎo)等方法，實(shí)現(xiàn)公差配合與技術(shù)測(cè)量課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)的“教學(xué)做”一體化。結(jié)合高職學(xué)生具象思維優(yōu)于邏輯思維的特點(diǎn)，引入動(dòng)畫(huà)、微課、仿真軟件、云課程、3D版交互式數(shù)字教材、實(shí)時(shí)投屏系統(tǒng)以及AR技術(shù)等信息化手段，逐層破解重點(diǎn)難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生完成原理研究、虛擬仿真、模擬實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)，從而順利完成實(shí)操測(cè)量。

3 教學(xué)過(guò)程

課前教師利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布任務(wù)單。學(xué)生登錄教學(xué)平臺(tái)，觀看相關(guān)微課和教學(xué)視頻等，學(xué)習(xí)軸類零件測(cè)量的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行在線討論，自主完成課前學(xué)習(xí)和課前測(cè)試。教師及時(shí)掌握學(xué)生預(yù)習(xí)情況及課前測(cè)試結(jié)果，根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)并對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組。

課堂上，為了更好體現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”的理念，將教學(xué)內(nèi)容分為析圖紙、練仿真、做實(shí)操、驗(yàn)結(jié)果和評(píng)表現(xiàn)5個(gè)環(huán)節(jié)。

3.1 創(chuàng)情境，析圖紙

通過(guò)動(dòng)畫(huà)創(chuàng)設(shè)情境：軸類零件通常用來(lái)支撐傳動(dòng)零部件，有較高的加工精度要求。那么，如何判斷已加工軸類零件的合格性呢？學(xué)生們帶著問(wèn)題進(jìn)入課堂。

利用云課堂“搖一搖”功能，隨機(jī)請(qǐng)學(xué)生回答圖紙某一尺寸的合格條件，活躍課堂氣氛，了解學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握情況。

3.2 識(shí)儀表，練仿真

課前學(xué)生已經(jīng)借助3D教材利用AR技術(shù)學(xué)習(xí)了測(cè)量器具的結(jié)構(gòu)。學(xué)生代表借助測(cè)量?jī)x器實(shí)物詳細(xì)介紹其各部分結(jié)構(gòu)及在測(cè)量過(guò)程中的作用，在考察學(xué)生自學(xué)能力的同時(shí)，鍛煉他們的表達(dá)能力。軸類零件尺寸的測(cè)量，儀表的正確識(shí)讀是教學(xué)重點(diǎn)。教師利用教學(xué)課件講解測(cè)量?jī)x表的原理和讀數(shù)方法。學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)版仿真軟件進(jìn)行模擬讀數(shù)，模擬過(guò)程中一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，平臺(tái)將予以提示。出現(xiàn)錯(cuò)誤，后臺(tái)將扣分。教師通過(guò)后臺(tái)反饋的信息組織學(xué)生分小組討論解決模擬讀數(shù)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并對(duì)容易讀錯(cuò)的地方進(jìn)行小結(jié)。直至所有學(xué)生滿分通過(guò)。這一過(guò)程克服了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中由于學(xué)生人數(shù)眾多，教師不能一對(duì)一指導(dǎo)，導(dǎo)致每位學(xué)生的讀數(shù)情況無(wú)法驗(yàn)證的問(wèn)題，突破了教學(xué)重點(diǎn)。

3.3 選儀表，做實(shí)操

測(cè)量精度不同，所選用的測(cè)量工具也不同。如何根據(jù)零件精度選擇合適的測(cè)量工具呢？在傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，學(xué)生需要查零件及測(cè)量?jī)x器不確定度相關(guān)數(shù)值選擇合適的測(cè)量?jī)x器，此過(guò)程數(shù)據(jù)查找繁瑣，且在完成數(shù)值測(cè)量前無(wú)法檢驗(yàn)儀器選擇的正確性，為改變這種狀況，我們自主開(kāi)發(fā)了測(cè)量?jī)x器選擇軟件，幫助學(xué)生輕松掌握儀器選擇原理及方法，降低學(xué)習(xí)難度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

測(cè)量時(shí)，將測(cè)量過(guò)程分為兩個(gè)子任務(wù)。第一個(gè)任務(wù)就是用游標(biāo)卡尺進(jìn)行規(guī)范測(cè)量。軸類零件尺寸的測(cè)量，包括步驟方法、操作要領(lǐng)以及注意事項(xiàng)，是操作難點(diǎn)。教師首先根據(jù)測(cè)量任務(wù)，示范講解操作過(guò)程以及注意事項(xiàng)，借助實(shí)時(shí)投屏系統(tǒng)，清晰放大教師操作細(xì)節(jié)，清楚地展示操作步驟。個(gè)別學(xué)生感覺(jué)有問(wèn)題，可以登錄教學(xué)平臺(tái)反復(fù)觀看教師提前制作的微視頻。之后，借助教學(xué)平臺(tái)，組織學(xué)生查找操作過(guò)程中不規(guī)范或錯(cuò)誤之處，并隨機(jī)請(qǐng)學(xué)生講解、演示正確的操作方法，幫助學(xué)生進(jìn)一步加深印象，規(guī)范操作過(guò)程。學(xué)生分組進(jìn)行測(cè)量，小組成員進(jìn)行分工，并將測(cè)量過(guò)程拍攝視頻上傳平臺(tái)，全體學(xué)生參與討論操作的規(guī)范性并對(duì)照自己查找問(wèn)題，進(jìn)行互評(píng)。各小組將測(cè)量結(jié)果做好記錄。教師進(jìn)行簡(jiǎn)單小結(jié)并在線對(duì)小組進(jìn)行評(píng)價(jià)，隨后組織同學(xué)維護(hù)測(cè)量工具并放入指定容器中。第二個(gè)任務(wù)要求用千分尺完成規(guī)范測(cè)量。在運(yùn)用游標(biāo)卡尺規(guī)范測(cè)量的基礎(chǔ)上，學(xué)生登陸教學(xué)平臺(tái)自主學(xué)習(xí)與千分尺測(cè)量相關(guān)的微課與視頻，小組討論學(xué)習(xí)后，利用仿真系統(tǒng)完成模擬操作，規(guī)范操作步驟。教師實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的操作，巡回指導(dǎo)并及時(shí)予以糾正。這一過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，提高了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

兩個(gè)子任務(wù)順利實(shí)施，完成測(cè)量任務(wù)，整個(gè)環(huán)節(jié)解決了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中學(xué)生操作不規(guī)范無(wú)法及時(shí)糾正的難題，同時(shí)，通過(guò)小組合作使學(xué)生掌握了操作要領(lǐng)，提高了規(guī)范操作的意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、精益求精的“工匠”精神，真正突破了教學(xué)難點(diǎn)。

3.4 驗(yàn)結(jié)果，拓視野

為了驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，帶領(lǐng)學(xué)生到逆向工程實(shí)驗(yàn)室，借助三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x將被測(cè)工件生成三維模型，形成檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行驗(yàn)證，作為實(shí)操環(huán)節(jié)的成果評(píng)價(jià)。同時(shí)，通過(guò)這一環(huán)節(jié)讓學(xué)生感受高精密測(cè)量的魅力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。

3.5 注過(guò)程，評(píng)表現(xiàn)

教師點(diǎn)評(píng)學(xué)生課前自學(xué)、課堂學(xué)習(xí)和實(shí)操情況，在教學(xué)平臺(tái)上整合各環(huán)節(jié)階段性評(píng)價(jià)結(jié)果，公布綜合成績(jī)。

課后學(xué)生登錄教學(xué)平臺(tái)，完成課后任務(wù)，進(jìn)一步鞏固教學(xué)內(nèi)容。教師利用云課堂互動(dòng)專區(qū)就零件內(nèi)孔如何測(cè)量發(fā)起討論，進(jìn)一步拓寬學(xué)生的思維，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)展。

4 教學(xué)效果

在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，游標(biāo)卡尺、千分尺等操作不規(guī)范、錯(cuò)誤讀數(shù)等原因造成加工軸類零件不合格的事件時(shí)有發(fā)生，造成經(jīng)濟(jì)損失。公差配合與技術(shù)測(cè)量課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)要培養(yǎng)合格的測(cè)量技術(shù)人才，就應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作的意識(shí)和能力。公差配合與技術(shù)測(cè)量課程實(shí)訓(xùn)通過(guò)引入信息化教學(xué)手段，大幅度提高了學(xué)生讀數(shù)的準(zhǔn)確性、操作的規(guī)范性以及獨(dú)立完成率。由于前期基礎(chǔ)知識(shí)掌握較為扎實(shí)，學(xué)生通過(guò)本實(shí)訓(xùn)課后測(cè)量技能得到明顯提高，后期進(jìn)行數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)等專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)時(shí)，對(duì)于游標(biāo)卡尺、千分尺的使用能夠達(dá)到快速、準(zhǔn)確、規(guī)范，實(shí)際數(shù)值測(cè)量準(zhǔn)確率達(dá)到95%。

5 設(shè)計(jì)創(chuàng)新

傳統(tǒng)的公差配合與技術(shù)測(cè)量課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)多采用教師講解和演示相結(jié)合的方法，這種方法雖然直觀，但是存在難以克服的問(wèn)題，主要是學(xué)生眾多，教師難以對(duì)學(xué)生一對(duì)一地實(shí)時(shí)指導(dǎo)，過(guò)程性監(jiān)控和考核難以落實(shí)，學(xué)生操作的規(guī)范性與讀數(shù)的準(zhǔn)確性無(wú)法得到保證，實(shí)操過(guò)程中存在的問(wèn)題難以及時(shí)糾正。

將引入信息化教學(xué)資源引入實(shí)訓(xùn)課堂，是公差配合與技術(shù)測(cè)量課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的創(chuàng)新之舉。信息化教學(xué)資源的引入，有效克服了上述問(wèn)題的制約，提高了教學(xué)效益，主要體現(xiàn)在：學(xué)生利用教學(xué)平臺(tái)自我學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)；3D數(shù)字教材和AR技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了共享資源，突破了學(xué)習(xí)時(shí)域性；多個(gè)仿真軟件輔助教學(xué)，規(guī)范了操作，提高了讀數(shù)準(zhǔn)確率；自主開(kāi)發(fā)教學(xué)軟件降低了學(xué)習(xí)難度，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)投屏系統(tǒng)實(shí)時(shí)放大細(xì)節(jié)，明確了操作過(guò)程和動(dòng)作的規(guī)范性。這些都促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和對(duì)技能的掌握，同時(shí)在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力的同時(shí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的“工匠”意識(shí)，提高了學(xué)生的綜合職業(yè)能力。