依托虛擬教研室的“互換性與技術(shù)測量”課程建設(shè)

尹欣 王金鳳 常緒成 劉元朋

關(guān)鍵詞： 虛擬教研室 互換性與技術(shù)測量 混合式教學(xué) 課程建設(shè)

“互換性與技術(shù)測量”是機械設(shè)計、制造及自動化專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在讓學(xué)生掌握機械產(chǎn)品精度設(shè)計相關(guān)規(guī)范并將其應(yīng)用于生產(chǎn)實際，同時要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)該門課程可具備較強的幾何量測量動手能力與素養(yǎng)，課程在機器的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、重復(fù)性和精確性方面提供了技術(shù)支持。從工藝課程教學(xué)與設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀來看，“互換性與測量技術(shù)”起到重要連接作用，能將基礎(chǔ)課程教學(xué)與專業(yè)課程教學(xué)有效銜接。因此，在教學(xué)過程中對傳統(tǒng)教學(xué)知識點進(jìn)行優(yōu)化，對互換性與測量技術(shù)課程進(jìn)行改革，以滿足高端制造技術(shù)快速發(fā)展對人才的需求，顯得尤為迫切[1]。

2021 年7 月，教育部高等教育司發(fā)布《關(guān)于開展虛擬教研室試點建設(shè)工作的通知》，規(guī)定新型基層教學(xué)組織的虛擬教研室，既具有一般科研學(xué)術(shù)共同體的自主性、自覺性和自律性等特點，又有其特殊性。該文依托校級機械設(shè)計制造及其自動化虛擬教研室，對“互換性與技術(shù)測量”課程進(jìn)行改革探索，創(chuàng)新了教研形態(tài)，增強了師資力量，共建了教學(xué)資源，完善了教學(xué)研究，使教學(xué)成效得到了顯著提升。

1 優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

“互換性與技術(shù)測量”面向該校機械工程、車輛工程、材料成型及控制工程、飛行器動力工程、飛行器設(shè)計工程、可靠性工程、適航技術(shù)和工業(yè)工程等專業(yè)的本科生。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可具備以下知識和能力：（1）熟練掌握有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化與互換性、尺寸公差與配合、幾何公差、公差原則、表面粗糙度及典型零部件公差與配合方面的基本知識；（2）能夠根據(jù)零件的使用要求與工作條件，查閱和使用公差與配合方面的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，合理選擇和使用各類公差與表面粗糙度；（3）掌握有關(guān)尺寸誤差、幾何誤差、表面粗糙度方面的測量方法和測量器具，并具備分析測量結(jié)果的能力；（4）針對機械和航空制造領(lǐng)域中的相關(guān)測量問題，能設(shè)計正確的實驗測量方案，合理選擇通用計量器具和設(shè)計專用計量器具，檢測相關(guān)的尺寸、幾何誤差和表面粗糙度。

該教學(xué)目標(biāo)確定需要相關(guān)教研室老師同時進(jìn)行交流研討和論證，傳統(tǒng)教研室受限于參與教師的行政管理關(guān)系，其動態(tài)性、開放性不足，不能有效解決多學(xué)科教師的協(xié)同教研問題，建立虛擬教研平臺，可以從基礎(chǔ)性和實用性等方面，同時結(jié)合各個專業(yè)不同的培養(yǎng)方向、專業(yè)環(huán)境等進(jìn)行論證，使教學(xué)內(nèi)容更加明確，教學(xué)目標(biāo)可評估性也大大提高[2]。

1. 1 優(yōu)化課程內(nèi)容，突出教學(xué)重點

“互換性與技術(shù)測量”有其課程的特殊性，總課時比較少、課程內(nèi)容很繁瑣、涉及的知識面也很廣泛，并且實用性比較強。按照教學(xué)安排，幾乎不可能完成課程所規(guī)定的全部內(nèi)容，所以實際教學(xué)中要盡量優(yōu)化整體內(nèi)容、突出教學(xué)的重難點。為此，課程組教師經(jīng)過多次線上線下教學(xué)研討，對課程內(nèi)容進(jìn)行了多輪修改，并與其他專業(yè)教研室教師共同交流，修改不同專業(yè)課程培養(yǎng)方案，利用虛擬教研室協(xié)同教研新形態(tài)，促進(jìn)課程進(jìn)一步改革[3]。

1. 2 新舊標(biāo)準(zhǔn)銜接過渡安排

隨著社會的進(jìn)步，我國互換性與測量的國家標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善，新舊標(biāo)準(zhǔn)處于更替交換過渡時期，目前各類企業(yè)對標(biāo)準(zhǔn)的使用也處于新老結(jié)合階段，所以教學(xué)過程中要充分考慮到這個問題，這就需要依靠虛擬教研室這個平臺，共同探討，要求教師在教學(xué)過程中必須大量查閱資料，結(jié)合專業(yè)實際，新舊標(biāo)準(zhǔn)對比講授。

1. 3 現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用

《互換性與技術(shù)測量》具有抽象性和實踐性強等特點，難以引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。針對這種情況，教學(xué)過程中要改進(jìn)教學(xué)方法。在理論課學(xué)習(xí)中，運用多媒體動畫演示、圖紙分析、視頻學(xué)習(xí)、現(xiàn)場3D 圖形演示，更形象地向?qū)W生展示點、線、面之間的關(guān)系和運用場合。利用建模軟件展示公差與配合，反映基本概念間的關(guān)系與運用條件；在實踐教學(xué)中，引入精度設(shè)計虛擬仿真實驗，這樣做不僅可以解決學(xué)生多，實驗設(shè)備少的難題，同時可以提高實踐教學(xué)質(zhì)量。利用虛擬教研室，不同專業(yè)的教師也可以共建優(yōu)質(zhì)共享的實踐教學(xué)資源庫[4]。

依據(jù)以上目標(biāo)及優(yōu)化方向，面向?qū)I(yè)工程教育認(rèn)證要求，對課本上的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新解構(gòu)，構(gòu)架邏輯關(guān)系，突出重、難點，選擇貼合教學(xué)內(nèi)容，新活、飽滿的案例，提煉精華，給學(xué)生以啟發(fā)。同時，保證教學(xué)內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、合理，以對課程目標(biāo)形成有效支撐。教學(xué)內(nèi)容與畢業(yè)要求指標(biāo)點及課程目標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系具體見表1。

2 改革教學(xué)模式，促進(jìn)線上線下結(jié)合

新時代對大學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)提出了新的要求，學(xué)生接受知識的方式也在不斷變化，這都需要課程與教學(xué)改革與時俱進(jìn)。結(jié)合該校辦學(xué)特色，“互換性與技術(shù)測量”課程教學(xué)既要向?qū)W生傳授書本上的理論知識，又要選擇實用的典型航空案例進(jìn)一步加深學(xué)生的理解。

2. 1 改變傳統(tǒng)單向的、知識灌輸式的授課方式

教學(xué)中適時采用啟發(fā)式的案例式教學(xué)，結(jié)合學(xué)校“航空為本、管工結(jié)合”辦學(xué)特色，建立思政案例庫，采用溫故導(dǎo)入、問題導(dǎo)入、直觀導(dǎo)入等方式進(jìn)行課堂知識點內(nèi)容引入，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的能力。比如：在理論知識介紹前引入具體案例，讓學(xué)生帶著問題去主動學(xué)習(xí)。

2. 2 感性認(rèn)知—理性分析—實踐應(yīng)用相結(jié)合

采用多種教學(xué)方法，結(jié)合線上資源庫，設(shè)置豐富多彩的測驗環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生能夠主動學(xué)習(xí)，互相溝通交流，從而提高他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，針對不同專業(yè)的學(xué)生列舉該專業(yè)熟悉的實例或產(chǎn)品，如對航空專業(yè)的學(xué)生選擇航空零配件的設(shè)計案例。

2. 3 項目式教學(xué)

學(xué)生可以在老師的指導(dǎo)下協(xié)同完成完整的“項目”工作，進(jìn)而在此過程中可以學(xué)習(xí)并掌握整個教學(xué)計劃內(nèi)容，使學(xué)生在“學(xué)中用、用中學(xué)”，知識與能力同步提高。

2. 4 線上線下混合式教學(xué)模式

“互換性與技術(shù)測量”校級在線課程已獲立項，并用于輔助課堂教學(xué)，學(xué)生隨時隨地可以在線學(xué)習(xí)，方便快捷，提高效率。目前，線上資源已涵蓋課件、大綱、電子參考資料、視頻、試題庫和作業(yè)庫，學(xué)生在課外可以選擇相應(yīng)的內(nèi)容學(xué)習(xí)，同時也有利用學(xué)生進(jìn)行期末復(fù)習(xí)和老師的答疑，教學(xué)團(tuán)隊通過多種方式舉辦說課活動，研討線上教學(xué)的教學(xué)設(shè)計和教學(xué)方法，預(yù)判潛在的線上教學(xué)問題并做好預(yù)案。利用平臺的大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)學(xué)情分析，可精準(zhǔn)地監(jiān)控學(xué)生自主學(xué)習(xí)、線上學(xué)習(xí)的過程，了解知識被掌握的程度，實時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，分析學(xué)生學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)效果和教師教學(xué)行為，并及時進(jìn)行調(diào)整，切實提高教學(xué)質(zhì)量[5]。目前，利用網(wǎng)站學(xué)習(xí)的學(xué)生人數(shù)占到學(xué)生總?cè)藬?shù)的95% 以上。在線運行的幾個學(xué)期中，學(xué)生評價良好，評教成績均在90 分以上。參與評價的學(xué)生認(rèn)為授課教師責(zé)任心強、專業(yè)理論水平高、講課生動有趣、知識點覆蓋全。

2. 5 結(jié)合線上線下改革考核模式

經(jīng)過課程教學(xué)模式改革，建立多元化學(xué)習(xí)評價體系，加大過程性考核占比，促進(jìn)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)、過程性學(xué)習(xí)和體驗式學(xué)習(xí)。（1）過程性考核，通過學(xué)生線上課程，思政案例庫學(xué)習(xí)，結(jié)合線上作業(yè)，測驗、課堂表現(xiàn)及參與情況來合理給分。（2）期末試卷考核，結(jié)合符合OBE 要求的畢業(yè)要求指標(biāo)點及能力評價，規(guī)范出卷，能夠考核學(xué)生掌握理論知識的情況。（3）實驗考核，考核學(xué)生認(rèn)真準(zhǔn)備，全程參與，獨立完成并按時提交實驗報告情況。

3 改進(jìn)教學(xué)方法，完善教學(xué)實施過程

“互換性與技術(shù)測量”課程教學(xué)內(nèi)容包括理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩部分，課程組通過對教學(xué)方法的不斷實踐研究，目前教學(xué)內(nèi)容組織實施情況如下。

3. 1 理論教學(xué)

3.1.1 課前在線開放課程

課前教師發(fā)“通知”，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)通上觀看精度設(shè)計、國家標(biāo)準(zhǔn)等方面的教學(xué)視頻、課件。有問題可以在討論區(qū)留言，教師或?qū)W生參與解答。通過課前學(xué)習(xí)，學(xué)生對所學(xué)知識有初步認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

3.1.2 課堂（含在線開放部分）

教師講授課程內(nèi)容，利用學(xué)習(xí)通平臺和雨課堂平臺與學(xué)生互動討論，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下通過參與式、討論式、辯論式、探究式、合作式等方式分析解答問題。此外，授課過程中，穿插播放“大國重器”等相關(guān)的高端裝備制造的網(wǎng)絡(luò)視頻資源，將思政從課內(nèi)引申到課外。

3.1.3 課后在線開放課程

教師在學(xué)習(xí)通布置基礎(chǔ)的課后測驗習(xí)題和有難度、綜合性的作業(yè)題。從而鞏固學(xué)生對課本知識的理解，以及培養(yǎng)學(xué)生分析、解決復(fù)雜問題的能力。在此過程中，教師通過學(xué)習(xí)通、微信或釘釘隨時給予答疑解惑。

3. 2 實踐教學(xué)

（1）課內(nèi)實驗：教師講解機床設(shè)備操作，學(xué)生分組完成實驗，撰寫實驗報告。

（2）課外延申：引入虛實結(jié)合仿真實驗平臺，學(xué)生可結(jié)合課內(nèi)實驗和理論知識點自行選擇進(jìn)行下一步驗證。

（3）企業(yè)實習(xí)： 校外企業(yè)工程技術(shù)人員向?qū)W生講解機械產(chǎn)品加工過程、各種標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，以及企業(yè)產(chǎn)品研制歷程、精度的選擇，學(xué)生需完成實習(xí)報告。

4 構(gòu)建“多位一體”實踐教學(xué)體系

筆者學(xué)校每年有近千名本科生學(xué)習(xí)該課程，從實驗教學(xué)基本現(xiàn)狀來看，教學(xué)過程中開展的多為演示驗證性實驗，缺乏系統(tǒng)化、規(guī)范化的綜合性實驗，很難保證實踐教學(xué)質(zhì)量。通過實現(xiàn)個體與組織、時間與空間、線上與線下協(xié)同發(fā)展，以開放實驗、興趣小組為補充，以企業(yè)創(chuàng)新項目為拔高培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容，最大限度地實現(xiàn)資源共享，推動構(gòu)建“多位一體”實踐教學(xué)體系。

（1）校企共建OBE 模式下機械精度設(shè)計與質(zhì)量控制課程實驗大綱制定和協(xié)同育人聯(lián)合培養(yǎng)基地建設(shè)。扎實推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，共同實施產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人項目。通過企業(yè)將行業(yè)與技術(shù)前沿引入機械精度設(shè)計與質(zhì)量控制實驗教學(xué)中去，研發(fā)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，設(shè)計制作機械精度設(shè)計與質(zhì)量控制虛擬仿真實驗教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在實踐過程中不斷提升專業(yè)興趣，提高動手能力，達(dá)到想做會做。

（2）結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)及其他現(xiàn)代化技術(shù)手段，依托學(xué)?，F(xiàn)有智能制造平臺建立虛實結(jié)合實驗教學(xué)模式，線下實驗和虛擬實驗相結(jié)合，改善實驗教學(xué)效果，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。通過平臺使學(xué)生基本掌握實驗的操作過程和理論知識，結(jié)合實驗室線下實驗，從而提高學(xué)生的興趣和動力，同時也可以解決實驗儀器不足，實驗場地有限等因素，更有利于提高教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)資源共享[6]。

（3）融入航空零件精度測量典型案例，建立OBE模式下機械工程案例實訓(xùn)平臺及項目案例資源庫，學(xué)生在此平臺上獨立完成作品，通過學(xué)?？己蓑炇?，可以認(rèn)定創(chuàng)新學(xué)分。

5 機械設(shè)計制造及自動化虛擬教研室在課程建設(shè)中的價值

5. 1 實現(xiàn)優(yōu)勢資源共享，帶動教師專業(yè)發(fā)展

教學(xué)資源包括教材、教學(xué)課件、教學(xué)案例、教學(xué)視頻、習(xí)題庫和話題庫等。通過虛擬實驗室，可以突破實體教研室各方面的限制，實現(xiàn)教學(xué)資源共享，推動教學(xué)質(zhì)量建設(shè)。虛擬教研室將由不同學(xué)科專業(yè)的教師組成，可隨時開展教學(xué)活動、課程內(nèi)容研討、專題的案例分析會議等，有效凝聚該校相關(guān)專業(yè)教師參與培養(yǎng)方案的修訂，不斷提高自身的業(yè)務(wù)水平。

5. 2 深入教學(xué)研究，激發(fā)教研活力

以虛擬教研室為研究基地，對教育教學(xué)前沿性問題開展探索性研究，力爭催生原創(chuàng)性、較高理論深度的研究成果。虛擬教研室的研究任務(wù)根據(jù)教學(xué)熱點問題、教師共性需求、教育教學(xué)發(fā)展趨向，及時調(diào)整方向和主題；虛擬教研室保持開放氛圍，從成員個體到組織本身，積極追蹤教學(xué)學(xué)術(shù)前沿，不斷深化教學(xué)實踐創(chuàng)新，持續(xù)提升發(fā)展個人教學(xué)能力，激發(fā)教研活力，并輻射帶動學(xué)科乃至學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的不斷進(jìn)步。

5. 3 健全保障機制，促進(jìn)持續(xù)發(fā)展

對比傳統(tǒng)教研室，虛擬教研室是一項全新的工作，要建立和健全規(guī)范有序的教研室運轉(zhuǎn)及培訓(xùn)機制。組織開展常態(tài)化教師培訓(xùn)，加強跨專業(yè)、跨學(xué)科、跨學(xué)校、跨地域的教研交流，發(fā)揮教研室中優(yōu)秀課程團(tuán)隊、教學(xué)名師和一流課程的引領(lǐng)作用，推廣精品教學(xué)資源庫、優(yōu)秀教學(xué)案例庫、優(yōu)質(zhì)教師培訓(xùn)資源庫，課程實施方案等，促進(jìn)一線教師教學(xué)發(fā)展及教研室的持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)語

該?！盎Q性與技術(shù)測量”課程作為一門河南省一流本科課程，后續(xù)仍將持續(xù)建設(shè)發(fā)展，虛擬教研室作為信息化時代新型基層教學(xué)組織，為課程的建設(shè)在內(nèi)容、方法、實施以及師資培訓(xùn)等方面提供了新思路新途徑。在今后的建設(shè)過程中，還要注重在線上線下相結(jié)合，在學(xué)科競賽進(jìn)課堂、遠(yuǎn)程教學(xué)等方面開展進(jìn)一步研究。