机械精度设计课程教学改革与实践

摘要：根据教育部促进信息技术与教育教学深度融合的要求，针对机械精度设计课程教学方法单调、教学资源稀缺、教学质量不佳的现状，建立了课程网络教学平台，介绍了各组成模块的功能。并以此为基础，以提高学生创新设计和工程实践能力的导向，在课程教学方法、教学手段、教学内容等方面进行改革，教学实践结果表明此教学模式有助于提高课程教学质量。

关键词：机械精度设计；网络教学；教学模式；教学资源

1课程特点及教学难点

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确提出要加强网络教学资源体系建设，开发网络学习课程，创新网络教学模式[1]。基于网络教学的课程教学模式改革是实现教育教学方法创新与优质教学资源共享的重要途径。机械精度设计课程又称互换性与技术测量，是我校机械类与近机类专业本科生，包括机械工程及自动化、机械电子工程、车辆工程、热能与动力工程、过程装备与控制、安全工程、材料加工工程、核工程与核技术等专业本科生必修的技术基础课。该课程研究机械设计和制造过程中的公差配合与检测技术，介绍有关国家标准的规定与实施方法，教学内容包括互换性的基础知识、典型件的互换性、测量技术基础和尺寸链等4大部分[2]。但这几部分内容在逻辑上联系不紧密，概念术语繁多，教学内容枯燥抽象，教学难度大。同机械原理、机械设计等技术基础课程相比，该课程教学的软硬件显得比较单薄，教学方法单调，教学资源匮乏。该课程仅有24个教学学时，一般是一周一次课，内容多学时少的状况导致师生之间课堂互动不足，一方面教师专注于讲解教材内容，难以充分关注学生的反应；另一方面学生疲于听讲，无法适时深入思考和理解教学难点。师生之间缺乏必要的、及时的交流也必然影响教学质量。该课程的教学质量不理想成为了制约学生机械创新设计能力和工程实践能力提高的瓶颈。因此，对该课程开展基于网络教学的教学模式改革是十分必要的。

2课程网络教学平台

该课程教学网站（图1）是利用华南理工大学教育技术中心自主开发的“教学网站动态生成平台”搭建的。该平台采用ASP.NET结构，具备完善的后台功能，可让教师将工作重心放在教学内容和教学方法的设计上，以所见即所得的方法搭建教学网站[3]。平台还提供了资源库模板、视频资源模板、首页模板、学生管理模板、作业模板、论坛模板、多模块页、下载及文章发表模板、静态图片新闻模板、登录模板、投票模板、超链接模板、播放器模板、资源搜索模板、网站访问量统计模板、树型列表模板、普通静态页面、有边框静态页面、分段静态页面、主持人介绍等共20个模板，方便教师根据需要灵活搭建各种模块和管理各类资源。该课程网络教学平台将信息技术与课程教学进行深层融合，教学资源紧密结合课程教学需要，突出理论联系实际的指导思想，以提高创新设计和工程实践能力为导向，以方便教师教、学生学为出发点，以资源丰富、充分开放共享为基本目标，确保课程资源的系统完整，注重课程资源的适用性和易用性。该课程网络教学平台具备网上教学、答疑辅导、实验指导等功能，不仅包含课程简介、教学大纲、教学日历、课程教案、课程组成员介绍、教学课件、重点难点指导、参考资料目录、实验项目介绍、课程建设规划、学生管理等基本教学资源，而且还涵盖素材资源库（包括图片、动画、微视频）、案例库（包括钻模板、活塞与气缸、齿轮液压泵、减速器齿轮的配合设计）、试题库及答案（近年期末考试题及答案）、教学论坛（即教学BBS，设置了若干个讨论区，供师生课后发帖交流）、在线讨论（即聊天室，供师生在线交流）、实验演示（实验目的、原理、规程介绍）、仪器介绍（实验仪器的用途、结构介绍及照片）、作业系统（无纸化提交、批改作业）、加工方法介绍（常规加工方法的微视频）、国家标准（与本课程有关的国家标准电子版）、问卷调查（了解教学状况与教学需求）和在线自测/考试系统等拓展教学资源。

3课程教学模式改革与实践

根据教育部提出的促进信息技术与教育教学深度融合的方针要求，课程组基于网络教学平台对机械精度设计课程进行了教学模式改革与实践。在教学过程中采用启发式教学法、案例教学法、研究型教学法等方法开展教学。注重讲授与自学相结合、讨论与交流相给合，强调师生之间的互动和交流，采取自主学习、探究式学习、问题式学习等学习方法，激发学生的学习积极性、创造性和主观能动性，充分调动学生参与到知识的探究与问题的解决过程中，在追寻问题解决方案过程中获得知识和技能，培养学生的创新思维和创造能力。首先教师通过学生管理模块将从学校教务管理系统中导出的选课学生班级名单批量导入到课程网络教学平台中，建立用户名和初始登录密码均为学生学号的学生账户，学生登录后可修改密码和个人信息。通过学生管理模块，教师还可以获得每位学生的登录次数和使用时长等信息，并可将其作为平时成绩评定的一个参考。学生通过课程描述模块可以了解课程教学大纲和教学日历，还可以获知课程教学重点和难点，有针对性地提高学习效率。课程团队模块提供了各位任课教师的信息，包括其研究方向和研究项目，便于学生根据自己的兴趣申请参加教师的科研项目，获得科研实践学分，或者邀请任课教师指导本科生自己的研究计划项目或者创新创业项目。教师可灵活利用教学资源模块开展课堂教学，学生则可通过教学资源模块下载课程教学课件和教学素材进行课外学习。其中教学素材包括一些教材上无法提供的动画和微视频，形象生动的数字化资源能够将几何公差带、体外（体内）作用尺寸、尺寸和几何公差之间相关要求等抽象的、难以理解的内容展示出来，现场加工与检验的录像能把一些机械零部件的生产制造过程以及一些几何误差的检验方法呈现出来，这有助于基本不具备工程经验的学生学习实践性较强的知识点。模拟试题部分提供了多套往年的全真试题及其答案，便于学生考前复习，提高复习效率。教学案例部分则优选了几个难度适中的机械零部件的精度设计案例供教师选择开展案例教学与研究型教学，以提高学生的学习兴趣与参与程度[4]。教师可以通过教学管理模块管理学生用户及其权限，可通过作业管理功能作业，学生可以在此提交作业。在线讨论功能可实现师生课后在约定答疑时间实时互动，在线答疑。问卷调查功能可让教师获得学生对课程教学的意见和建议，了解学生的学习状态和要求，并将此作为完善网络教学平台和改进教学方式的依据。学生可以通过课程实验模块预习各个实验项目内容，熟悉各种实验仪器的功能和结构组成，通过实验演示功能的图片、动画和视频可了解实验目的、实验步骤或预先获知大致的实验结果，这样可以更充分地做好实验前准备，改进实验教学效果。扩展资料模块提供常规的冷加工和热加工工艺过程的视频，有助于学生理解各种加工方法的原理及其所能获得的加工精度。国家标准技术文件集合收集了尺寸公差、几何公差、表面粗糙度、尺寸链和各种典型件公差规定和误差检测的国家标准的pdf文件，有利于学生全面了解机械精度设计与技术测量的国家标准体系，树立标准化的意识，为其将来从事机械工程技术工作提供基础训练。教学论坛模块则给师生提供了课外交流互动的机会，学生可于非在线答疑时间在各个讨论区发帖子提出问题、讨论问题，还可以浏览前几届学生碰到的一些难点问题，从而避免走弯路，提高学习效率。教师可以在课后空余时间解答问题、点评问题，所有学生都可以看到答复，从而避免逐个重复地回答共性的问题，提高工作效率。在线测试模块提供了试题库和试卷库，题型有选择题、判断题、填空题和简答题等，学生既可以从试题库中选择试题进行练习来检验自己对各个知识点的掌握情况，也可以将试题组合成试卷进行模拟考试来检验学习效果，试卷在学生提交后可自动批改并显示成绩和各道题的正误情况。

4总结

在基于该网络教学平台完成课程学习之后，学生反映良好，普遍认为：网络平台资源能紧密结合课程教学需要，理论联系实际，有利于系统地学习机械精度设计知识，了解其在整个机械设计过程中的重要性；教学资源丰富，尤其是视频和动画等资源非常利于学习和理解抽象的概念和术语，各种拓展资源有利于开阔视野，弥补工程经验的不足；使用方便，较好地考虑了课程资源的适用性和易用性，便于课外预习和复习，开放共享程度高；师生互动便利，学生可以很方便地将课后碰到的问题及时向教师反映并得到解答；在线测试和模拟试题便于学生了解考试要求和复习重点，提高复习效率；教学案例紧密结合工程实际，有利于学生工程思想的培养和实践能力的提高。因此，基于网络教学平台的机械精度设计课程教学模式改革有利于激发学生的学习兴趣，拓宽学生的知识面，也有利于培养学生的创新思维，增强学生分析问题、解决问题的能力，从而改进课程教学效果，提高课程的教学质量，促进机械类专业的三大设计基础课协同发展，为学生今后进行专业课程设计和毕业设计打下坚实的理论和实践基础，最终有助于提高学生创新设计和工程实践能力以及就业竞争力，为推进经济发展方式转变提供强有力的人才支撑和智力保障。

作者:李旻 张铁 胡广华 单位:华南理工大学机械与汽车工程学院

参考文献：

[1]教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/srcsite/A01/s7048/201007/t20100729_171904.html，（2010.07.29）[2017.04.06].

[2]张铁，李旻.互换性与测量技术[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]华南理工大学教务处教育技术中心.动态网站建设使用手册[EB/OL].http：//222.16.42.180/首页/服务指南/linkFiles/动态网站建设使用手册201612184545.pdf，（2016-12-18）[2017-04-06].

[4]李旻.案例教学法在互换性与技术测量教学中的应用[J].装备制造技术，2013（8）：202-204.