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浅谈互换性与测量技术基础实验教学的新模式
作者：沈艳芝
[关键词]互换性，公差标准，实验改革，一体化教学。
[中图分类号]G642.423[文献标识码]A[文章编号]1005-4634(2007)02-0165-03
0引言
《互换性与测量技术基础》是从机械基础课过渡到专业课的桥梁，是联系机械设计课与机械制造工艺课的纽带，互换性的公差标准贯穿于设计、加工、检测及装配四个过程。互换性实验课是理论教学的重要组成部分，是加深理解公差意义的主要途径，主要检测形位误差、齿轮误差、螺纹基本参数及其误差、粗糙度等。通过实际测量，掌握各种误差的检测原理、基准的体现形式，为零部件的设计、加工及装配打下坚实的基础；通过实体公差带观测，培养学生对误差的细微观察能力；通过数据处理验证相关的误差理论；通过实验分析促进学生开拓新思路、设计新方案、探索新观点、获得新的实验技术。实验教学培养学生实际动手能力、实验设计能力、创新思维能力的同时，也提高了学生的综合素质。传统实验教学方法受主、客观因素影响，从实验目的到数据结果分析，学生都按老师的引领在同一条路上走完全程，基本处于被动地位，学习主动性和积极性受到一定程度的压抑，阻碍创造性思维能力的进一步发展。在新时期培养厚基础、宽口径、高素质、强能力的创新型人才的要求下，本实验室打破传统教学方法，形成了一个以教带学，以学促教，全程互动的新型教学模式。
1指导教师自身素质全新化
一支结构合理、素质优良、技术精湛的实验教师队伍是培养创新型人才的生力军。指导教师必须具有强烈的创新意识，逐步更新思想观念，充分发挥能动性和创造性，才能肩负起知识传播者这一神圣使命。本实验室教师主要从以下几个方面不断提高自身素质：1）积极参加理论课学习，及时制定出适应互换性教材改革的切实可行的实验教学方案；2）系统学习误差理论，对老仪器进行精度分析，实施技术改造，提高了仪器的利用率；3）钻研计算机知识，编写相应的实验程序，实现计算机辅助测量，提高了现有仪器的测量精度；4）经常深入工厂实地学习，及时了解现有公差标准在现代生产技术中的使用情况；5）定期开展研讨活动，集思广益，逐步更新实验内容；指导书上编写了多项必修范畴但超过规定学时的实验，学生可以选做任何一个自己感兴趣的计划学时内可以完成的实验，其他选项可以利用开放时间完成，拓宽了学生的知识面；6）认真备课，授课由过去的顺序讲解式变为循序渐进的启发式；7）改变过去那种每人几年都带固定实验的一贯制方式，而是每个学期每人循环指导每个实验，互相听课，取长补短，团结协作，共同提高；实施人性化教学，利用课余时间精心制作大量实验课件和模板，绘制立体感极强的公差带挂图，使学生进入实验室犹如置身于公差标准的海洋中，能够更好地理解和掌握公差；8）开设网上实验系统，方便师生进行信息交流；9）利用业余时间全心全意辅导补做实验的学生，认真解答每个问题，细致耐心地纠正操作错误，严格审查测量数据，使学生倍感教师的关爱。
2仪器放开式管理
互换性实验教学仪器都是价格较昂贵的精密光学仪器，为避免学生损坏，传统教学方法仪器基本调节都由老师完成，学生只进行基本的测量操作，没有机会全程独立操作，致使实验完毕后，除了获取实验结果外，对仪器的基本结构、工作原理还是一知半解。每个实验只做一次，实验室平时也不开放，学生对实验仪器不能像课本知识那样可以随时复习，导致再接触仪器时根本叫不出名字或者不能独立操作的现象普遍存在，如以往毕业班的本科生、研究生甚至博士生都是把需要检测的工件交给指导教师，最后直接取结果。这种管理方式仪器是得到了保护，但一定程度上束缚了学生的手脚，实际动手能力得不到锻炼，不利于创新能力的培养。为此，本实验室打破“抱紧”仪器的方法，教师首先把注意事项重点强调一下，然后把仪器放心交给学生，让他们参照实验指导书，边琢磨边调节，不会操作的地方、不懂的原理、无法排除的故障及时请教老师。分别指导的确加重了老师的工作强度，但可以使学生在独立操作中切身领悟仪器的基本结构和工作原理的同时，又保护了仪器，可谓“一举两得”。学生感觉非常好，凡是用过仪器的学生无论什么时候来检测工件，都可以独立获取准确的实验数据。
放开式的仪器管理模式强化训练了学生的独立操作能力，激发了创新热情。现在每逢实验室开放日，许多学生都喜欢与仪器为伍，改变了过去那种有课满员没课空巷的现象。有的对仪器提出维修方案，有的对仪器提出改进措施，有的对自己设计、加工的试件进行检测，等等。
3测量步骤启发式
传统测量事先由老师详细讲解相关内容，学生按照步骤进行测量，纯粹是被动式、灌输式的教学，缺乏主动思维过程。测量过程中不能真正体会透概念的内涵，致使测量完成时，根本解答不清为什么仪器要调到这一步才开始读取数据、如何体现概念和意义等问题。
现在老师不讲解，要求学生参照启发式的实验指导书，针对报告上的问题边做边解答，并进一步提出新问题，有计划地积极测量，由被动指引变为主动探索，而不是盲目、机械地记录测量数据。老师再针对性地、启发式地解答学生实在弄不懂的问题，使学生在共同探讨中彻底领会相关内容的内涵，从而使许多问题迎刃而解。
启发式测量培养了学生独立思考、综合分析问题的探究品质，充分调动了学生实验的积极性，有利于创造性思维能力的培养。这种由授技型向育才型转变的教学理念，既加深了学生对理论知识的深刻理解，又使学生基本技能得到全面训练，体现了实验的系统性和完整性。
4检测项目多样化
传统实验统一规定被测工件的检测项目，学生数据处理后按给定公差进行“照方抓药”式的评定，设计能力得不到提高。现在给定工件的设计图纸，加工条件和试件，鼓励学生开动脑筋，要求自行设计合理的创新性检测方案。如工件外径的测量，先检测出十个截面的偏差值，然后自己设计检测项目，可以是直线度、圆度、圆柱度、同轴度、全跳动等。实验过程中，两人一组，有条不紊地调节仪器，认真观察测量，仔细记录数据，积极思考，相互切磋，误差处理，精度分析，“记录员”、“观察员”不见了。各组都设计出新颖可行的方案，然后组与组之间各抒己见，取长补短，最后老师再加以补充完善，选取能够全面反映被测工件表面状况的综合性检测指标，确定最佳设计方案。学生在择优过程中加深理解了各项误差的意义，更好地掌握了各项误差之间的关联性。
设计的竞赛形式增强实验趣味性的同时，也促进了学生能动性和创造性的积极发挥，培养了学生注重实践、严谨求实、精益求精的科学态度和勇于探索的创新精神。
5一体化检测
要想生产出高精产品，准确掌握公差是关键性环节，因为公差贯穿设计、加工、检测及装配过程。大三秋季学期开设机械原理、金属工艺学、互换性实验，春季学期开设机械设计实验。针对这种顺序进行式，本实验室实施了四位一体化教学模式。具体做法是，在机械原理齿轮范成实验中，学生自己选定参数（常规组）设计齿轮，金属工艺安装实验中分析所设计齿轮的加工精度，互换性实验中，对自己设计和加工的齿轮进行误差检测，包括齿形误差、齿向误差、公法线平均长度偏差、公法线长度变动量、齿厚偏差等。通过齿轮误差测量，学生可以透彻地理解设计、加工中公差的意义，对接下来的机械设计实验中的减速器拆装的配合公差也有了进一步的认识；通过齿轮误差分析，使学生明确如何设计齿轮，如何选择加工条件，如何规定配合公差。齿轮一体化检测使机械基础知识相互渗透，提高了学生在综合设计实验中对基础知识的灵活运用能力。
6健全成绩评定制度
成绩仅靠“报告一锤定音”的传统考核方式，易导致以下不良现象：出勤率低、实验态度懒散、抄袭测量数据、伪造实验结果、敷衍思考题，使实验发挥不了应有的作用。现在实施“九连环式”的成绩积分评定制度。每个实验都签到，保证了出勤率；严格审查预习报告，使学生课前对实验原理、实验目的心中有数，实验时得心应手，有的放矢；轮流操作仪器，督促学生积极独立动手；实验数据不合格必须重测，促使学生认真观察记录每个数据，杜绝了课下处理时随便改数据现象；下课时逐个检查仪器完好率并让学生签名，强化责任意识；离开实验室前仪器、试件恢复原位，椅子摆放整齐，带走桌上的垃圾，营造良好的实验环境；随机考核，从做过的实验中任意选取一个让学生重做，这样学生总是认真完成每一个实验；实验报告要求原始数据可靠、数据处理得当、结果分析到位；思考题要求见解新颖、措施合理。随着连环积分制的实施，学生端正了实验课态度，对实验产生了浓厚的兴趣，每个环节都能够严格要求自己。实验课结束时，学生不仅取得了好成绩，还养成了严谨、认真、一丝不苟的求实精神。
7结束语
指导教师全程循循善诱的启发式教学，激发了学生学习的主动性和创造性，学生在实验中的发现和探索又激励教师不断更新教学理念、优化教学手段，真正形成了一个全程互动的新模式。随着新模式的实施，取得了较为理想的教学效果，充分发挥了实验室的重要作用。但实验教学改革的道路还长，要想把实验教学工作做得更加有声有色，更好地服务于教学和科研，更好地适应现代教育改革的需要，还需要在实践中进一步探索。
参考文献
1 邵晓荣,包耳.互换性与测量技术基础.北京:机械工业出版社,2001:1-6.
2 查珍,等.在实验教学中系统培养学生的创新意识.实验室研究与探索,2004,(1):12-14.
3李杰.化学实验教学改革与素质教育.实验室科学,2004,(1):34-35.