王宏宇，徐紅兵，陳 煒，楊建鳳，劉會(huì)霞，劉桂玲

(江蘇大學(xué) a.機(jī)械工程學(xué)院;b.工業(yè)中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”(以下簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”)是高等學(xué)校工程教育改革的一項(xiàng)重大舉措，與之相適應(yīng)的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究是其實(shí)現(xiàn)“面向工程、培養(yǎng)能力、加強(qiáng)基礎(chǔ)、注重應(yīng)用”培養(yǎng)目標(biāo)的基本需要之一［1－3］?！豆钆c檢測(cè)技術(shù)》(以下簡(jiǎn)稱公差課程)課程，作為大工程教育的一門專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)課程，加上其突出的“實(shí)踐性強(qiáng)”的課程特點(diǎn)，使得實(shí)施其與卓越計(jì)劃培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成為一項(xiàng)值得深入研究的教研主題。

文中從教學(xué)體系、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)施等方面對(duì)該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了較深入的思考，不僅為《公差與檢測(cè)技術(shù)》課程的教學(xué)改革提供支持，也為同類型課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供參考。

1 構(gòu)建分層次面向工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

不同高校、不同專業(yè)由于側(cè)重點(diǎn)不同，對(duì)公差課程的名稱有所不同，比如稱其為《幾何量公差與檢測(cè)》《互換性與測(cè)量技術(shù)》等，但是，該課程在內(nèi)容上則均由幾何量公差和幾何量檢測(cè)兩大部分組成［4－5］。眾所周知，幾何量公差屬于標(biāo)準(zhǔn)化范疇，幾何量檢測(cè)屬于計(jì)量學(xué)范疇。長(zhǎng)期以來(lái)，幾何量公差部分的內(nèi)容主要在課堂教學(xué)中完成，而幾何量檢測(cè)部分的內(nèi)容則需實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢姡瑢?shí)驗(yàn)教學(xué)在公差課程中占據(jù)著與課堂教學(xué)平行的地位。然而，目前絕大多數(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)主要作為課堂教學(xué)的支撐和補(bǔ)充，公差課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)也不例外，其與課堂教學(xué)平行的地位長(zhǎng)期以來(lái)并未能夠得到很好的體現(xiàn);同時(shí)，迫于擴(kuò)招后學(xué)生人數(shù)大幅增加和實(shí)驗(yàn)資源有限的矛盾，公差課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅沒(méi)有得到加強(qiáng)反而呈現(xiàn)出縮減態(tài)勢(shì)［5］。顯然，這與卓越計(jì)劃培養(yǎng)卓越工程師的目標(biāo)存在不小的差距，構(gòu)建全新的公差課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系已迫在眉睫。

筆者調(diào)研了全國(guó)十多所開設(shè)該課程的高校，發(fā)現(xiàn)該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的設(shè)置均大致相同。以江蘇大學(xué)精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)室該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為例。目前，該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)為10學(xué)時(shí)(課程總學(xué)時(shí)為38學(xué)時(shí))，分為尺寸測(cè)量、形位誤差測(cè)量、表面粗糙度輪廓測(cè)量、螺紋測(cè)量和齒輪測(cè)量等五個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)均為2學(xué)時(shí)［6］。經(jīng)過(guò)多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和平臺(tái)建設(shè)，這五個(gè)實(shí)驗(yàn)均已建成綜合性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于培養(yǎng)“寬口徑”一般工科學(xué)生發(fā)揮了很好的輔助教學(xué)作用?；诂F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，結(jié)合卓越計(jì)劃培養(yǎng)要求，可構(gòu)建分層次面向工程的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的基本思路為:打破原有按照課程內(nèi)容平行設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的常規(guī)方法，建立由基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)、客觀綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)探索實(shí)驗(yàn)組成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。其中，在基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐中所用計(jì)量器具的使用技能，這里所述計(jì)量器具不僅應(yīng)包括游標(biāo)卡尺、千分尺、百分表等常用量具(儀)，更應(yīng)包括工具顯微鏡、比較儀、光切顯微鏡、單嚙儀等綜合量具(儀);在客觀綜合實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可在原來(lái)五個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)中選做其中兩個(gè)，按照已有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書結(jié)合教師示范或視頻演示完成選定實(shí)驗(yàn)，著重培養(yǎng)學(xué)生熟悉幾何量檢測(cè)的全過(guò)程;在設(shè)計(jì)探索實(shí)驗(yàn)中，給出檢測(cè)對(duì)象零件圖和實(shí)物并指定檢測(cè)項(xiàng)目，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、選擇實(shí)驗(yàn)儀器、完成指定項(xiàng)目的檢測(cè)和評(píng)定。與平行設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系相比，在無(wú)需大量新增實(shí)驗(yàn)教學(xué)投入且保持實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)數(shù)不增加的前提下，分層次面向工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系可以說(shuō)更加符合卓越計(jì)劃的培養(yǎng)要求。

2 實(shí)現(xiàn)演繹法教學(xué)向多種歸納法融合教學(xué)的轉(zhuǎn)變

無(wú)論是課堂教學(xué)還是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，工科傳統(tǒng)的教學(xué)模式多采用演繹法教學(xué)。典型的演繹法教學(xué)以教師為中心，通過(guò)教師的講解和示范、學(xué)生的練習(xí)或操作，最后通過(guò)考試或?qū)嶒?yàn)報(bào)告來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生是否掌握了知識(shí)并具備了解決問(wèn)題的能力［7］。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)往往“按圖索驥”，即根據(jù)教師講解或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書的步驟一步一步地做完實(shí)驗(yàn)，過(guò)程中思考較少甚至不去思考。完成實(shí)驗(yàn)后，部分學(xué)生甚至都不知道自己做了什么。例如，表面粗糙度輪廓的測(cè)量。在課堂教學(xué)中，教師在講解輪廓最大高度即Rz值時(shí)按照其定義為最大峰高Rp和最大谷深Rv之和，這是基于輪廓中線定義的，如圖1(a)所示;在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，基準(zhǔn)中線是任意選定的(此線為相對(duì)于輪廓中線偏離了一個(gè)距離的平行線)，輪廓最大高度Rz值是通過(guò)最高峰距選定中線的距離Rp'減去最深谷距選定中線Rv'距離獲得的，如圖1(b)所示。筆者在學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后對(duì)“+”怎么變成“－”這個(gè)問(wèn)題提問(wèn)過(guò)數(shù)屆學(xué)生，在不做進(jìn)一步對(duì)比講解的情況下，幾乎沒(méi)有人能夠較為準(zhǔn)確地答出，多數(shù)學(xué)生的答案是實(shí)驗(yàn)中不需要考慮這個(gè)問(wèn)題?？梢?，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中仍僅是為了完成實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)。顯然，這種教育模式已不符合卓越計(jì)劃培養(yǎng)卓越工程師的要求。

圖1 輪廓最大高度Rz值定義在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的對(duì)比視圖

近年來(lái)，工程教育領(lǐng)域的有識(shí)之士積極推崇的是另一種教學(xué)模式——?dú)w納法教學(xué)［7－9］。歸納法教學(xué)是以學(xué)生為中心，通過(guò)問(wèn)題或者項(xiàng)目的研究、學(xué)生與教師的討論、最后完成學(xué)習(xí)小組的任務(wù)來(lái)檢驗(yàn)是否具備了相應(yīng)的能力。相比較而言，歸納法教學(xué)模式更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，更適合卓越工程師的培養(yǎng)。江蘇大學(xué)精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)室已建成的公差課程五個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，就是案例教學(xué)在該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)代表［6］。以形位誤差測(cè)量為例，其測(cè)量對(duì)象就選自江蘇大學(xué)機(jī)電總廠的典型零件之一減速器飛鐵座架，所采用的測(cè)量方法就是該零件生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量檢測(cè)所用方法。學(xué)生在基礎(chǔ)工程訓(xùn)練(金工實(shí)習(xí))中就已接觸過(guò)這個(gè)零件，部分學(xué)生還親自加工過(guò)這個(gè)零件，只是當(dāng)時(shí)沒(méi)有涉及形位誤差測(cè)量或是不知道其形位精度如何評(píng)價(jià)。有了前期工程實(shí)踐的鋪墊，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)出了濃厚的興趣和高度的積極性。

基于前述分層次面向工程的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，僅引入“案例教學(xué)”一種歸納教學(xué)法顯然是不夠的，需有機(jī)融合多種歸納教學(xué)法。例如，在基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室可提供數(shù)十種不同計(jì)量器具，在短短2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不可能對(duì)剛剛接觸的所有計(jì)量器具的原理、測(cè)量范圍及操作方法都有較為深入的認(rèn)識(shí)，解決這一問(wèn)題的有效手段之一就是引入基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)。在進(jìn)行基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)之前，教師根據(jù)“必須、夠用”的原則給出相應(yīng)問(wèn)題，要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、演示視頻等回答所提問(wèn)題，設(shè)定其中閾值如能夠回答80 以上問(wèn)題的學(xué)生才可進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)。這樣，學(xué)生在該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，帶著剩余20 的問(wèn)題，有針對(duì)性地采取查閱儀器設(shè)備說(shuō)明書、與教師進(jìn)行討論、實(shí)際嘗試性操作等方法實(shí)現(xiàn)解決通過(guò)自主學(xué)習(xí)后遺留下的20 問(wèn)題。再如，在設(shè)計(jì)探索實(shí)驗(yàn)中，需全程采用基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)教學(xué)法，在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備前期也可以融入基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)教學(xué)法等。前述歸納法教學(xué)，該課程在2010屆流體卓越班實(shí)驗(yàn)改革試點(diǎn)中已體現(xiàn)出了很好的效果。以我們進(jìn)行的基于項(xiàng)目的形位誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)形位公差項(xiàng)目參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生就給出了十多種測(cè)量方法，部分學(xué)生給出的測(cè)量方法讓教師都有“耳目一新”的感覺。

3 分層次面向工程的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施及思考

分層次面向工程的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和多種歸納教學(xué)法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融合，從教學(xué)思想和教學(xué)方法上為公差課程與卓越計(jì)劃培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)奠定了基礎(chǔ)，但要想真正實(shí)現(xiàn)滿足卓越計(jì)劃培養(yǎng)要求，還有賴于從軟、硬件條件等多方面保障其實(shí)施。

3.1 優(yōu)化整合實(shí)驗(yàn)資源，重新構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

我們?cè)谠心K化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選出一批用于基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)的儀器，單獨(dú)構(gòu)建了測(cè)量基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。重點(diǎn)在于盡可能地提供品種多樣的綜合量具(儀)，對(duì)儀器設(shè)備僅要求其功能完整即可，可以采用由于測(cè)量精度不夠而將要報(bào)廢的儀器;對(duì)于模塊化實(shí)驗(yàn)中較為緊缺、暫時(shí)無(wú)法抽調(diào)出的實(shí)驗(yàn)儀器，可以采用多媒體手段制作相應(yīng)演示視頻，必要時(shí)結(jié)合教師示范講解的方法解決。

同時(shí)，我們構(gòu)建了獨(dú)立的設(shè)計(jì)探索實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在構(gòu)建該平臺(tái)時(shí)，其測(cè)量對(duì)象應(yīng)選自卓越計(jì)劃“3+1”中“1年企業(yè)實(shí)踐”合作企業(yè)的典型零件，為學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)踐奠定先期基礎(chǔ);而且，在條件成熟時(shí)，邀請(qǐng)企業(yè)質(zhì)量工程師進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參與指導(dǎo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)校企深度聯(lián)合培養(yǎng)。設(shè)計(jì)探索實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所需儀器，可從模塊化實(shí)驗(yàn)中直接調(diào)撥，在原有五個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)都做變?yōu)檫x做其中兩個(gè)，應(yīng)該說(shuō)抽調(diào)部分儀器出來(lái)的壓力不大。

基于上述思路，通過(guò)優(yōu)化整合實(shí)驗(yàn)資源，重新構(gòu)建符合新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在不需要大幅增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)投入的前提下是切實(shí)可行的。

3.2 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師培養(yǎng)，培育“雙師型”隊(duì)伍

實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍則是保證。公差課程是大工程教育的一門專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)課程，每屆平行開設(shè)該課程的班級(jí)數(shù)量眾多，往往都達(dá)到了幾十個(gè)。無(wú)須諱言，具有工程實(shí)踐經(jīng)歷的專門實(shí)驗(yàn)教師資源極其缺乏，在職實(shí)驗(yàn)教師迫于教學(xué)工作繁重，很少能夠有機(jī)會(huì)深入企業(yè);同時(shí)，為了緩解擴(kuò)招帶來(lái)的壓力，多數(shù)高校采取了引進(jìn)剛畢業(yè)的碩士生作為實(shí)驗(yàn)教師，他們多數(shù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)，已成為實(shí)施卓越計(jì)劃中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

我們一方面，可以降低實(shí)驗(yàn)教師學(xué)歷準(zhǔn)入門檻，從高職院校選擇優(yōu)秀畢業(yè)生或從企業(yè)引進(jìn)熟練技工進(jìn)入實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，盡管他們可能存在理論基礎(chǔ)尚不夠扎實(shí)的問(wèn)題，但是在高校環(huán)境中提升理論知識(shí)要較提升實(shí)踐能力要更易實(shí)現(xiàn);另一方面，加大“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)，建立激勵(lì)機(jī)制鼓勵(lì)一部分在職教師實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型，主動(dòng)去企業(yè)生產(chǎn)第一線接受工程實(shí)踐鍛煉，從而全面提升自身的工程實(shí)踐能力，進(jìn)而增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍整體素質(zhì)。

3.3 政策傾斜項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)師生積極性

實(shí)施與卓越計(jì)劃培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革盡管涉及方方面面，但其最終是以教與學(xué)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在教師層面上，如重新構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、制定合適的開放實(shí)驗(yàn)管理規(guī)范等，都需投入大量的時(shí)間和精力。在目前教學(xué)工作已較為繁重的情況下，重新構(gòu)建全新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在保證硬件建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入的同時(shí)，如何提高教師參與改革、實(shí)施改革和完善改革，是全面提升實(shí)驗(yàn)軟環(huán)境實(shí)力、保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果需要解決的主要問(wèn)題之一。學(xué)校除應(yīng)加強(qiáng)政策傾斜外，還可以采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的形式，在卓越計(jì)劃建設(shè)經(jīng)費(fèi)中撥出一定數(shù)量的教學(xué)研究經(jīng)費(fèi)專門用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，以項(xiàng)目的形式支持實(shí)驗(yàn)教師以及講授該課程的理論教師積極參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。在學(xué)生層面上，如何加強(qiáng)卓越班學(xué)生對(duì)“卓越工程師”內(nèi)涵的理解、提高其對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在卓越工程師培養(yǎng)中作用的認(rèn)識(shí)、突破其在高中及大學(xué)低年級(jí)所養(yǎng)成“被動(dòng)接受”的學(xué)習(xí)習(xí)慣與思維模式等問(wèn)題，進(jìn)而激發(fā)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新性，也是有待進(jìn)一步深入研究的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，實(shí)施分層次面向工程的公差課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，可以更加突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位，教師變“扶著學(xué)步”為“看著學(xué)步”;更加遵循對(duì)新事物循序漸進(jìn)的認(rèn)知規(guī)律，實(shí)現(xiàn)由“學(xué)了”到“學(xué)會(huì)”的轉(zhuǎn)變;在培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力的同時(shí)，注重加強(qiáng)學(xué)生思考和獲取知識(shí)能力的培養(yǎng)。盡管，我們?cè)谇捌诘奶剿餍愿母飳?shí)踐中已經(jīng)取得了一些不錯(cuò)的效果，但是，任何一項(xiàng)教學(xué)改革，都需經(jīng)歷一定時(shí)間教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)，并需在教學(xué)實(shí)踐中不斷地對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)與完善。

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