互换性与测量技术是一门综合性应用技术基础课程,课程的实验内容与企业目前所采用的测量技术密切相关,也与我国制造业技术和经济发展的现状密切相关。为了培养21世纪需要的具有较高综合素质、工程实践能力和创新能力的应用型人才,有必要对专业基础实验教学进行改革。笔者结合多年的教学实践,对互换性与测量技术实验课进行了改革与探索。
1 实验教学改革的指导思想
(1)更新教学观念是实验课程建设的先导随着高等教育的改革,高等学校重理论轻实践的旧教育模式受到了前所未有的挑战。培养创新型人才,应对知识经济的挑战,成为高等学校教学改革的目标和任务。要实现这一目标,必须更新教学观念,只有转变在计划经济时代所形成的教育观,才有可能按照培养创新型人才的要求,对原有教学内容进行改革。
(2)实验室是培养创新型人才的重要课堂所谓创新型人才,指的是具有知识的生产、传播、应用和不断创新能力的人才。而知识包括三种形态:书本中的描绘的知识,人脑中固化的知识和现实中物化的知识,其中前两种知识形态是潜在的财富,只有第三种知识形态即物化的知识才是真正的财富。要实现知识的物化,必须将理论付诸于实践。而实验室恰恰提供了这样的一个场所,是人们进行知识创新、技术创新的工作基地,是学校培养创新型人才的重要课堂。学生在实验室进行科学实验训练,不仅仅学习使用仪器设备,印证所学理论知识,更重要的是通过探索实验科学理论的基本方法,培养创新意识和工程实践的能力。
基于以上指导思想,实验教学改革应注重“两个转向”,一是要把实验课从单纯的知识验证,传授技能和操作转向对学生知识技能、综合能力和素质的培养;二是要把以教师为中心,“齐步走”培养学生的模式转向以学生为主体,教师为主导,激发学生的学习积极性和创造性,鼓励学生个性发展的实验教学模式。
2 实验教学内容的设计
(1)基本思路:互换性与测量技术实验课的建设,是在本科机械设计课程群教学改革的总体框架下展开的,实验教学改革在“精选基本实验,改进实验方法,加强能力培养,注重创新精神”的原则指导下,积极有效地开展工作。
(2)围绕一个中心:由于互换性与测量技术是与机械、电子、仪器等制造工业发展紧密联系的基础学科,涉及到制造业的标准化领域与计量学领域的有关知识。因此,本课程实验内容的选择,应能综合运用误差理论、几何产品技术规范方面的知识,和测量过程中机、光、电量变换的实验技术,以解决实际生产中的几何量测量的基本问题为中心。教学目标是学习机械几何量检测的设计思想和方法,深化检测的基本知识和技能,提高学生的思维能力,解决问题的能力和创新意识。因此,在实验内容设计上,我们安排了光滑工件尺寸的检测、形位误差的检测、表面粗糙度的检测和齿轮结构参数及传动精度的检测等四类实验,既能体现实验技术和实验操作的多样性,又能表现几何量计量领域基本知识的多元性。同时也要考虑为教师开展引导、探究式教学方法提供方便,为学生在实验过程中诱发创造性思维留有空间,还要顾及使用教学资源(人力、物力)的经济性。
(3)设计三个层次:我们把实验内容设计为三个层次:基础性实验、综合性实验和研究探索性实验,不同层次的内容,对学生有不同的要求,学生的修读方式也应有所不同。
(1)基础性实验:如塞规尺寸的检测,导轨直线度误差的检测及表面粗糙度的检测,这些实验为几何量检测的基础内容,从测量原理、测量方法到数据处理和结果分析都属应知应会的内容,要求学生熟练掌握。
(2)综合性实验:综合性实验是建立在基础性实验的基础上,是由一门或多门课程中有一定内在联系的实验组成,主要培养学生掌握基本实验技能和独立设计实验方案的能力。例如我们开发设计了齿轮结构参数及精度的综合检测实验,它包含了齿轮结构参数的检测、尺寸精度的检测、形位精度的检测和传动精度的检测等多个方面,运用到了互换性与技术测量、机械原理和机械加工工艺学等课程所涉及的基本理论知识。实验由教师提出任务和目的,要求学生根据实验目的独立设计实验方案,自选检测仪器,测取实验数据,进行数据处理,分析得出结论。实验完后要求学生除交实验报告外,还要根据检测结果绘制齿轮的工作图。经过综合性实验的训练,学生不仅从实验中验证了所学理论知识,而且以齿轮这一典型零件作为知识结点,将机械类系列课程进行了联接,使学生在理论和实验方法的理解和运用上达到更高的层次,并能把握知识间的联系,对分属于各个学科的知识有了更深的理解。
(3)研究探索性实验:该类实验带有一定的设计性、探索性和创造性,是为一些优秀学生提供一个可以发挥长处的空间,培养学生个性的发展。实验内容应具有较强的实用性,可以结合教师的科研、实验室建设工作或学生科研项目进行。例如我们组织学生对实验室的旧设备进行改造,将原有的SNY—3型双面啮合齿轮综合检查仪的纯机械式手工测量改为由电机驱动、微机控制的自动检测,使测量效率、测量精度大大提高;此外学生科研小组在齿轮跳动检查仪上还成功研制出了齿轮齿距误差的虚拟检测仪。在仪器改造过程中,通过学生亲手设计和完成实验,让学生在实验的各个环节上得到了工程师的训练,既使学生巩固了所学课程的基础理论知识,切身感受到现代测试技术、计算机技术对传统测量技术的冲击,又激起他们探索新知识的兴趣,调动了他们的主观能动性,激发了创新设计的潜能,同时对所学知识的融会贯通也起到很好的促进作用。
我们将技术测量实验室打造成为一个可供学生自主创新的科研基地,实验室每年能接纳3~5个学生科技活动小组,迄今已研制出齿轮双面啮合虚拟检查仪、齿距误差虚拟检查仪、轴类零件形位误差自动检测仪、自动化分组设备图形图象处理与程序设计,“E”型零件自动化在线检测装置等研究成果。自主创新型实验教学内容的改革面向实际,服务地方经济建设,实验内容充分考虑本校及地方资源,既满足教学的一般要求,又理论联系实际,极大地提高了学生的自主创新能力,深受大学生们的好评。
3 实验教学方式的改革
为了训练学生独立的分析问题、解决问题的能力,我们改变了以前由教师带着学生做,学生处于“抱着走”状况的教学方式。整个实验过程以学生为主体,由学生独立完成整个实验,教师只是起指导和辅助作用,学生从原来验证型实验的被动实施者变为现在的主动参与者,实现了角色转换。
(1)实验的前期准备:为了使实验工作能顺利进行,我们要求每位学生在实验前根据实验的目的、要求及内容查阅实验指导书及相关资料,了解所用仪器的构造和测量原理,要写出预习报告,对综合性实验还要根据实验室所能提供的仪器设备资源,制定出可行的实验方案。方案应包括该实验的项目内容、实验方法、所需仪器设备、实验步骤等。预习报告和实验方案经教师审阅合格后,学生才可进入实验室做实验。
(2)实验的实施与管理:由于实验项目多、实验室仪器套数有限,因此,可将参加实验的学生分为若干组,每个组有组长负责分工与管理。在实验过程中,组员之间、组与组之间既要独立思考、积极探索,又要互相帮助、协调配合,这同时对学生科研工作的组织协调能力和团队合作能力的培养,也提供了一个良好的环境,起到了较好的促进作用。
教师在实验中的作用是指导和辅助作用,为确保实验顺利进行,教师对实验的全过程具有掌控权,同时负责解决和解答实验中出现的问题,负责提供完好的实验设备与装置。
在教学过程中,我们摸索出了一套行之有效的管理模式,即以学习优秀,思维敏捷的尖子生为点,教师给予特殊指导和培训;以学习优良,勤奋好学的学生为线,尖子学生指导优良学生;以广大学生为面,优良学生辅导广大学生,形成了“点—线—面”空间辐射网。这种由学生自主管理、开放式的管理模式,有效地提高了设备资源的共享率和时间资源的利用率,同时“点—线—面”空间辐射网的指导方式可以解决指导教师相对不足的问题,有效地提高人力资源的利用率。
(3)考核方式:实验报告是对实验的总结和归纳。实验工作完成后,我们要求学生将实验以实验报告的形式进行总结。报告内容包括实验内容、实验方法、实验结果和结果分析讨论。在评定学生实验课程的成绩时,不仅注重考查学生实验报告,更注重考核其综合实验能力,包括实验方案设计是否合理,是否擅长使用测试仪器,实验数据处理得是否正确,能否对实验过程作出正确评价等。
4 结语
在互换性与测量技术实验教学改革的探索和实践中,笔者有以下三点体会:(1)实验教学的改革,无论是实验的体系、内容、方法或模式,都应有利于全面、综合地培养学生的工程实践能力和创新意识。(2)实验教学方式的改革,应突出学生的主体地位,培养学生的自主精神,以充分调动学生的积极性、主动性,培养锻炼学生独立分析解决工程技术问题的能力。(3)实验教学改革,对指导教师提出了更高的要求。要求教师转变教育教学观念,要求教师具有更宽广的专业技术知识,要求教师有更强的责任心。可以说实验教学改革成败的关键在于教师。
摘要：本文介绍了互换性与测量技术实验教学改革的指导思想,提出了以解决实际生产中的几何量测量问题为中心,开展自主创新型实验,将实验内容分为基础性实验、综合性实验和研究探索性实验三个层次的设计理念,并对实验教学方式的改革和管理等方面进行了探讨。
关键词：实验教学,教学改革,创新,能力培养
参考文献
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