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互换性实验报告 篇一
文章分析了“互换性与技术测量”课程的特点，总结了目前课程教学现状和存在问题，从教学资源获取、理论教学形式、实践教学方式、应用能力培养、课程考核等角度探讨了改进教学的方法和途径。新的教学方法着眼于应用型人材培养，有利于培养学生的创新思维，提高学生的实践能力。
【关键词】
互换性；多媒体；案例式教学；实践教学
基金项目：
本文系航空科学基金项目“基于三维视频的大型飞行器风洞实验形位动态测量方法研究”（编号：2013ZD55007）和河南省精密制造技术与工程重点学科开放实验室开放基金项目“融合结构光和激光扫描的文物数字化存档系统研究”(编号：PMTE201307A)的研究成果。
“互换性与技术测量”是高等学校机械类专业的一门重要技术基础课程，是教学计划中联系设计课程和工艺课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度计算、刚度计算外，还必须要进行精度设计，机器的精度直接影响其工作性能、振动、噪声、寿命和可靠性。“互换性与技术测量”课程涉及精度设计，其教学往往处于两难境地。从教师角度来看，本课程有“四多一广”的特点，即名词术语多、标准项目多、抽象概念多、符号代号多，涉及的知识面广，教学难度大，教学质量不理想；从学生角度来看，普遍认为该课程难学，术语定义难记忆，概念不易理解，更谈不上灵活应用到课程设计和毕业设计中去了。
一、“互换性与技术测量”教学方法现状及问题
1.教材重理论轻应用
目前“互换性与技术测量”教材大多强调课程内容的系统性和完整性，与工程实际联系不够，教材内容可分为两大类知识：一类是涉及概念和原理的“陈述性知识”，占比例较大；另一类是涉及实践和技能的“过程性知识”，有利于培养学生实际应用知识的能力，现行教材中这部分内容所占比例偏小。现在多数教材侧重于标准项目和名词术语的解释，缺乏对公差项目和公差等级具体工程应用的实例介绍。即便有少数例题涉及工程应用，其应用场合也往往相互独立，没有关联。换句话说，课程教材没有从一台机器或设备精度设计和检测的角度系统地展开各知识点的介绍，这不利于学生工程思想的培养和实践能力的提高。
2.理论教学环节形式单一
目前课程教学主要采用“灌输式”的教学方法，教师讲、学生听。虽然大多已采用多媒体教学，降低了教师板书和作图的工作量，学生能更加直观地理解有关定义和原理，但PPT课件往往省略推导或演进过程，学生思考的机会减少，课堂上师生间的互动性环节也相应减少，常常是教师满堂灌，学生越听越乏味。另外，由于教学学时有限，陈述性知识多、涉及面广，知识又相对独立，教学内容抽象，教师往往会花大量时间试图把理论讲清楚，越讲陷得越深，学生越迷茫，且所授内容与实践脱节较大。这种状况不利于提高学生的学习兴趣，限制了学生主观能动性的发挥，显然这种模式也难以适应素质教育对创新型人才的培养要求。
3.实践教学环节薄弱
根据机械类人材培养要求，课程教学应使学生具备以下知识和技能：第一，能看懂零件图上技术要求的含义；第二，熟悉国家有关零件精度的相关标准，并具有查阅标准手册的能力；第三，在零件测绘时能根据实物的实际情况给出合理的零件精度要求；第四，具有常用零件精度检测的能力；第五，在零件设计时能够合理设计零件的精度。多数学校开设有课内实验和金工实习等实践环节的训练，但相对于理论教学，很多学校和学生对实践教学未给予足够重视，实验也往往以提交实验报告为目标。另外，金工实习时间安排过早，学生还没有公差和测量的概念，甚至无法读懂图样上的公差标注，更谈不上理论联系实际，进行精度设计和误差测量了。结果是大多学生虽然顺利拿到了课程学分，但动手能力和实际应用能力还远远达不到工程实践的要求。
4.考核方式简单片面
“互换性与技术测量”课程目前主流的考核方法仍旧是传统的闭卷或开卷笔试考试，大多数学生都能顺利通过考核，但从应用能力来看，在课程设计和毕业设计中，许多学生在设计减速器零件时对于公差项目和公差等级的选用很盲目，不知该对零件提出什么公差要求，公差值也不知如何选取，只是照抄样图，而且标注方式极不规范。这说明这种考核方式过于片面，不利于引导学生重视对所学知识的应用训练和实际动手能力的培养。因此，应结合本门课程和其他专业课程关联性强、实践性强的特点，更加重视对学生动手能力和知识应用能力的考查，这就需要加强实践环节的考核。
二、改进“互换性与技术测量”教学方法的初步探索
1.教学资源多元化
现代化教学手段即利用多媒体课件进行教学，多媒体课件不仅信息量大，而且通过图例可把抽象的文字信息变得更直观、更具体。在互联网时代，教师更应该利用好网络这个数据库，除了以教材内容作为课件的基本素材来源外，应充分利用网络资源积累与课程有关的图片、动画、视频、实物等教学资源，丰富课件内容，在降低学习难度的同时提高学生对本门课程的兴趣。如在讲到“热变形对汽缸和活塞配合的影响”时，可根据学生对汽车普遍感兴趣的特点，先放一段发动机工作原理的动画视频，学生就很容易理解发动机的工作过程，这样一方面抓住了学生的注意力，激发了学生的学习积级性，另一方面可使学生对气缸和活塞的工况、热变形等背景问题有全面的了解，使理论问题具体化，学习起来更有针对性。再如讲解标注时，协调使用多媒体课件和板书，现场进行计算标注，学生更容易理解。讲解查表计算时，利用多媒体课件在课堂上演示，让每个学生都清楚该怎么查表，带着学生现场练习查表，提高学生的动手能力。
2.理论教学形式多样化
（1）精选教学内容，理论联系实际。
“互换性与技术测量”课程内容较多，但很多院校采用短课时教学，这就要求教师对知识点的把握更到位，抓住难点和关键点，凡讲必透。同时要了解授课对象，相信学生的自学能力，不必面面俱到。在概念讲解透彻后，最好能联系实际，举出生活中常见的实例，让概念真正落实。如讨论系统误差有关概念时，可以联系学生常见的称体重的例子：假设有一台称在称重之前的示值为1Kg，某学生站上后，示值为71Kg，问此时的“示值误差”“修正值”“实际值”“系统误差”分别是多少。由于有实际的生活经验，绝大多数学生都能很快给出正确答案，在提高学习兴趣的同时加深了对计量器具指标和误差的理解。
（2）案例式教学。
案例式教学是一种启发式教学方法，容易激发学生的学习兴趣。在理论知识介绍之前，引入一个具体案例，让学生带着问题去主动学习。譬如在介绍“活塞与气缸的配合设计”时，可先回顾在“机械原理”课程中学习过的曲柄滑块机构以及内燃机的工作原理，说明活塞与气缸之间的配合为间隙配合，同时考虑到铝合金活塞和钢制气缸内壁材料线膨胀系数和工作温度的不同，设计时还要考虑热变形的补偿。这样既对已学知识进行了复习，又使学生的主体性得到发挥，能启发学生自主地学习。值得注意的是，案例并不给出“正确答案”，也没有唯一的“最佳答案”，教学型案例仅提供给学生争端、问题、选择以及信息，希望学生找到解决方法。教师要适时引导、调控课堂气氛，激发学生的参与热情，积极投入到案例讨论中去。
（3）自主式教学。
自主式教学是国外常用的一种教学方法，着力于培养学生的自学能力。教学过程可以这样安排：教师在上课前列出本堂课的学习提纲，用10分钟时间对本堂课的内容进行概括，向学生提出自学要求，同时对一些容易混淆的概念和比较抽象的内容设问，让学生带着问题自学，寻找答案；然后，学生用30~40分钟的时间按提纲自学，期间可以针对问题进行局部讨论；最后，教师作总结性的精讲，先对重点和难点以及自学中存在的共性问题进行详细剖析和讲解，启发学生对已经分析解决的一系列问题进行前后联系，找出相互关系加以概括，使一个个问题连贯起来变成一个整体，从而使内容系统化。
（4）项目教学法。
项目教学法是一种以学生为中心的教学方法，学生在教师的指导下通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动，在这一过程中学习掌握教学计划内的教学内容。由于“互换性与技术测量”课程的“纽带”“桥梁”的地位，与其他专业课程紧密联系，涉及面广，因而更适合采用项目教学法，通过共同参与一个或若干项目的方式，将理论和实践结合起来，使学生在学中用、用中学，知识和能力也得到同步提高。项目教学法要求教师本身具备较强的工程实践能力，教师不能仅满足于三尺讲台，更要能与社会生产实际相结合，不断地参与生产和科研实践，提高自身专业水平。
3.加强实践教学环节与应用能力培养
实验是培养学生的动手能力和掌握测量技术的重要环节，通过实验学生一方面可以得到更多的基本技能训练，掌握工厂常用测量器具的使用方法，学会一些常用的测量技术；另一方面可以扩大眼界，了解本学科的发展趋势。在实验内容的选择上要注意典型性、启发性和生产实用性，除了必做实验之外，还可根据条件进行一些选做实验或演示实验。我们应该认识到，精度设计和测量测试能力的培养不是“互换性与技术测量”一门课程能独立承担的，教学设计上也不应该局限于一个集中的时间段内完成，可分散到多个教学环节以达成教学目标：在“机械制图”课程让学生初步涉及零件技术要求，学会看图；金工实习阶段，实习大纲中提出加工精度的要求，安排专门环节讲解车、铣、磨等常见机加方法所能达到的精度并检测验证，让学生建立感性认识；机械课程设计阶段，设计任务书上需对减速器零件精度提出明确要求；毕业实习阶段，通过参观工厂的实际质检环节，了解先进的检测设备和检测流程；毕业设计中，在设计任务书上对精度方面提出明确要求。这样通过多个阶段的综合训练，使学生具备独立完成零件精度设计和质量检测的能力。
4.考核方式创新
考核的作用除了检查学生的学习效果外，还起着指挥棒的作用，考核的内容与形式将引导学生学习的方向。根据“互换性与技术测量”课程实践性强的特点，应该分别进行理论部分和实践部分的考核。理论部分可以采用闭卷与开卷相结合的考试方式：闭卷部分主要考查学生对基本理论的掌握情况，要保证足够的知识点覆盖面和评分的客观性；开卷部分主要考查学生的实际动手能力和知识应用能力，可涉及某些几何参数精度的选择、公差值的确定等。这部分试题要注意问题设置的综合性，使学生能根据已学过的理论并结合公差表格，通过一定的综合、分析和计算来寻找问题的答案。实践部分可根据条件要求学生独立进行，如独立完成一次测量过程，独立进行一个典型案例分析，独立进行某特定零件的精度设计等。对于侧重于应用型人材培养的高职类院校，也可以通过几个应用环节来评定成绩。能够进行项目式教学的单位，可根据各学生在项目中的参与度、工作量、贡献大小等指标评定成绩。“互换性与技术测量”是机械类专业的“纽带”和“桥梁”型课程，对其理论的掌握和灵活应用是进一步专业学习的基础。传统教学中存在教材→www.paomian.net←内容陈旧、教学形式单一、实践环节薄弱、考核方式片面等缺陷。本文从教学资源的积累、授课形式的多样化、学生动手实践能力的培养、考核方式的创新等方面对本课程教学改革进行了初步探索，希望能够给广大同行提供一些参考。需要指出的是，课程教改不可能一蹴而就，教师只有通过不断的学习，提高自身素质与专业水平，持续进行教改实践，才能使课堂变得生动，学生的学习兴趣高涨，创新设计能力和工程实践能力得到增强。
作者：刘建伟 侯军兴 蒋志强 单位：郑州航空工业管理学院机电工程学院 郑州航空工业管理学院
参考文献：
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互换性实验报告 篇二
关键词：
互换性；实验教学改革；机械创新
中图分类号：G4
文献标识码：A
文章编号：16723198（2013）17013201
1目前实验教学存在的问题
1.1验证性实验过多，束缚学生创新思维
验证性实验是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。对于理论课程教学来说，验证性实验是必备的，其目的是让学生更好的理解相关理论知识和基本原理，是其他高级实验的源头，也是培养学生创新能力的基石。对于互换性与测量技术实验来说，主要是培养学生对实验结果误差的分析能力及对实验数据的处理能力，从而正确理解和运用理论知识，积累各种测量方法。但是，目前来说，各大高校互换性与测量技术实验教学大多均为验证性实验，例如轴孔类单一零件的测量、简单测量器具的使用方法训练，一个课时如此，每个课时均如此。再加上许多高校重在理论教学，忽视了实验方面，导致实验设备不齐全，或者鉴于互换性实验设备一般均为精密测量仪器，价格不菲，让学生自己运用的机会很少，渐渐无法吸引学生的注意力，更无法启激发他们自己思考问题，使得实验教学枯燥无味，在学生眼里慢慢成为休息课程，无法达到较好的教学效果。
1.2教学方法过于陈旧，淡化学生积极性
传统实验教学方法受各种因素的影响，从实验目的，实验方法到最后的实验数据分析，学生几乎是按照固定的模式一路走到底：老师演示——学生模仿——记录数据——计算分析——写报告……完全属于被牵着一步一步走的状态，学生的积极性和主动性受到一定程度的压抑，阻碍创新性思维能力的进一步发展。
1.3考核体系不完善
针对实验成绩的考核，目前大多数高校均以最后的实验报告形式上交实验成果，完全根据实验报告来给学生进行评分，这种做法让学生慢慢形成固定思维：只要字写得好，报告写得完整肯定拿高分，忽略了实验方法和实验过程的乐趣，更湮没了实验中自己思考问题的习惯，也让撰写实验报告成为了学生眼中的负担，慢慢认为是一件无意义的事情。
2实验改革方法
2.1开放式实验教学
首先要打破封闭实验仪器的想法，互换性实验设备一般比较昂贵，但是不能因为这样而不让学生灵活操作，实验任课老师应该充分讲解每个实验仪器的使用方法和注意事项，然后把实验设备交给学生，让学生能够自己根据实验大纲和指导书，自己研究，自己解决实验问题。遇到不懂或不会的地方，及时请教老师。除此之外，不能一次的实验课程结束实验室就完全封闭了，要给学生更多的自我学习和锻炼的机会，做到学生想学，学生学习需要的任何时候，实验室都能敞开大门表示欢迎，并提供适当的辅导，这种实验模式虽然会加大任课教师的工作量，但是可以让学生在独立操作中深切体会实验仪器的工作原理和基本操作方法，加深对仪器工作原理的理解，真正做到完全掌握仪器使用方法。
2.2增加综合测量项目
综合性实验是指在学生具有一定基本操作技能的基础上运用某一课程或多种课程的综合知识，对学生实验技能和实验方法进行综合训练。综合性实验目的在于通过实验内容、方法、手段的综合，掌握综合的知识，培养综合考虑问题的思维力式，运用综合的方法手段分析问题、解决问题，达到能力和素质的综合培养。
对于互换性与测量技术实验课程，开设诸如确定“判断某零件是否为合格产品”的综合性设计实验，学生根据图纸的尺寸公差、形状公差、位置公差要求，自行分析合理选择测量器具，确定相应的测量方法，测量零件的尺寸和形状位置误差，并完成后续数据处理，得出实验结论。学生在完成这样一个零件的测量实验，能掌握很多公差技术概念，使学生领会各种公差的含义，能分析其作用，并能够根据不同的测量基准了解零件加工的工序问题，采用不同的测量方法分析得到不同的结果，将各种测量方法进行比较分析，激发学生思考选择最合适的测量方法，从而锻炼了学生全面运用知识、综合处理问题、勇于思考创新的能力。
2.3健全实验考核方式
传统实验评分方式多为实验报告，会导致学生上课出勤率低、态度懒散、抄袭他人实验数据、假造实验结果等各种不良现象，影响实验教学效果。因此，实验考核方式的改革是实验教学效果提高的重要因素，首先要求学生实验课签到保证出勤率，其次学校提供完好的实验设备保证实验成功率，再者实验教师采用先进的教学方法，生动有趣的教学方式保证学生的参与率，对实验报告严格要求，按照各自实验结果进行撰写，要求数据可靠，错误的数据必须重新检测，数据后期处理得当，结果分析到位，实验思考题要求能够尽量作为课堂的发散题自己通过实验解决。这些环节均纳入评分中，一方面督促学生端正实验态度，各个环节严格要求自己，另一方面培养学生严谨的工作作风，为学生踏入社会打好基础。
3结论
通过采用开放式实验教学，增加综合检测项目和健全考核体系三个方面的改革，培养学生创新意识，锻炼学生创新能力，提高学生实践能力和分析问题、解决问题的能力，使实验教学取得满意的成效，努力为培养机械创新型人才打基础。
参考文献
[1]彭丽。互换性与技术测量课程实验教学探索[J].实验科学与技术，2010，（6）.
[2]李孟源，尚振东。强化测试技术实践教学，培养学生综合应用能力[J].中国现代教育装备，2007，（11）.
[3]徐巧玉，蔡海潮，尚振东等。测试技术实验教学改革的研究与实践[J].中国现代教育装备，2009，（11）.
互换性实验报告 篇三
关键词：知识建构 协同研究 学习环境 小组合作
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（b）-0191-02
情境学习的重要性在社会的互动活动与合作中已得到证明。发生在一个人头脑中的学习过程不再被视为一个认知的过程，而是一个社会活动过程。它往往是通过人与人之间的对话以及相关的讨论协同进行知识建构的。知识建构已成为教育界越来越强调以积极了解现有的获得知识和创新想法的能力。综合性的教学策略和协同学习相结合的方法常常被用于学生共同完成协同任务，一般可达到更好的学习效果和满意度。
1 引言
协同知识建构是一种鼓励学生进行洽谈和共享信息，通过小组互动和讨论进行知识建构的方法。在本文中，基于协同知识建构的研究背景，对如何支持协同知识建构、边学边做的教学环境及教学模式进行了讨论和分析，解决了学生以小组合作的学习方法来解决复杂环境和不良结构的现实问题。经实践证明其是一种有效进行协同知识建构的教学方式。
近来对教学中协同学习的研究更多集中在教学模式上。汤普森认为，社会共享的认知提供了关于人们如何创建，讨论等的见解，并在小组讨论中使用共享知识[1]。约翰逊・莱尔德发现思考模式往往通过分享想法来帮助成员协调任务和提高小组的综合表现[2]。有学者认为，小组成员需要共享个人想法的模式来获得对任务的共同理解和处理合作中的困难和适应不断变化的环境[3]。当新成员进入一个群体，他们必须学会共享的思考模式，以跟团队有效地开展工作。
2 协同教学模式
为促进协同知识建构，在教育领域中推行了四种行之有效的方法[4]。可以概括为边学边设计，以项目为基础的课题，基于问题的学习和知识建构。边学边设计，使学生树立目标，学生需要设想他们的设计原型，收集相关性能数据，并对设计进行优化。以项目为基础的课题定位于在基本项目的科学调查，同时学生需要通过创造真正的作品来解决具有挑战性的问题。基于问题的学习可以训练学生学习批判性思维和推理能力来解决复杂问题。知识建构使学生基于现有的知识通过求解和开发新知识的问题使所学知识系统化。以上四种策略让学生在不同的学习阶段都处于自主的学习过程中，学生需要协同合作共同创建一个项目，形式可以是方案，产品或报告，并通过对其想法不断地讨论与共享来扩展他们的知识，使现有知识之间的互相联系，并找到改进和整合方案的方法。
用于评估学生互换性与技术测量课程学习情况的标准之一是精度设计的能力。学生需要根据学习过程中对基本概念的理解，学会在设计过程中运用公差和标准。一些学者认为，这一方法成功与否，关键在于如何将基本概念融入设计，实现精度设计的准确性[5]。另一种看法则针对广义的协同教学模式的研究，采取教师用传统方法授课，学生的学习采取与他人协同互动，教师协助参与的教学策略[6]。这些课程评价策略在互换性与技术测量课程中对学生对概念的理解和实际解决问题能力的评估起到关键作用。为客观评价协同学习在互换性课程教学应用的影响效果，定义了影响评估的Hake影响因子[7]：
（1）
式中：g为测试的实际得分与最大可能得分的比值；
为采用协同教学模式前测试结果的百分比；
为采用协同教学模式后测试结果的百分比。
另一个课程改革热门方向是，互换性课程理论教学与实验实践的整合。在以往的课程评价中，实验室通常会收到比过程的任何其他部门更多的诟病。学生们常常质疑理论教学和实验教学之间的协调不力。尽管我们在不断的改革实验教学内容，改善实验条件，但在大多数情况下，实验教学的目的旨在加强和验证理论教学的知识点，并在实验报告中详细给出实验步骤和实验数据，这些实验和数据让学生很困惑，他们通常不明白这样做的意义何在。
为此，根据以上描述，我们采取“按需减少理论教学，只以少量的学时引导学生，扩大实验规模至项目水平，同时缩减观摩性实验，通过具体项目（包括实验项目）加强理论与实验之间的关系，包括协同小组合作学习经验，在课程进行过程中整合而不是叠加知识点。
3 协同模式的教学经验
在互换性与技术测量课程的教学研究中，通过以学生为中心，结合自主学习和协同学习理论，改进互换性与技术测量的教学计划。目标是使学生通过不断的参与项目实践、体验设计学会公差的核心理念。
3.1 简洁的理论讲解
互换性与技术测量课程历来采用30学时的理论教学和10学时的实验教学的教学模式。传统的教学通常会带来以下问题。学生们常常认为公差是通过课本学习并通过实验验证的概念。但在实际应用中，学生则不知该如何将符号标注在图纸上。而另一方面，学生单独的学习比协同学习则浪费了更多的学习时间。为了解决以上问题，在查阅了有关教学方法的大量文献后，我们设计了一些展新的教学计划。这些教学方法离不开计算机的帮助。通常情况下，一个课程的开始，由教师分配相关项目任务前，学生应对相关内容进行预习。学生们在被分配了项目任务后，则专注于解决实际工程的细节。计算机则作为一种工具被用来解决问题，运行仿真，模拟分析或采集实验数据。
3.2 快速的实验反馈
实验课题直接整合到课程中是确保实验与理论的阶段一致性，使实验教学更具相关性。在实验期间，教师在整个实验过程巡视实验室，监控学生的学习进度并在需要时提供帮助。大多数实验都借助计算机完成。仪器测量尺寸，位置，形状等的误差会直接被快速、精确地采集到计算机上，并进行数据的处理和分析。此外，数字化仪器让学生轻松地直接测量感兴趣的量。例如：对复杂零件的误差测量时，三坐标测量机可以轻松地同时测量体块的尺寸和其上的孔的位置。
3.3 体验式学习
体验式学习的过程是比任何其他学习方法都要重要得多。学生经过专业课程的学习后，要进行精度设计的学习。如同实际设计一样，体验式学习通常需要经过调查，反思，研究，开发，教学，实践，口头和书面沟通的程序。学生都力求实现针对自己的项目进行学术专题汇报的机会。在教学上，教师也鼓励他们参加地区，国家和国际研究会议，并尽可能参与大型项目或与国际合作的机会，使其成为本科毕业设计课题的一部分。以各种不同的方式使学生分享他们的设计专长的同时，获得接触到当地的公司的机会，这样，大多数学生都有机会做独立的设计工作。
3.4 协同学习小组
学生建立的协同小组以3人或5人一组为佳，这样有利于群体的讨论和互动。教师在这些小组活动时加以引导。学生在课堂上进行积极讨论和解决问题，获得测量数据或分析结论，而将课余时间花在练习和设计上。当学生和他们的老师都积极参与课题时，课堂环境应是愉快和嘈杂的。无论是在课堂上还是在课外，都可以采用一套用于指导和促进合作的工具，使学生之间或学生与教师之间既可以面对面的沟通又可以实现远程通讯，讨论问题，提出解决策略，并协调合作。该工具还应提供以下功能，包括背景资料和教学视频，可以获取信息的电子白板等。
4 结论
基于协同学习理论的互换性与技术测量教学模式的提出，改变了学生由被动到自主的学习态度，使学生的实践和设计能力得到锻炼的同时，其基础理论和知识得到了系统建构。通过学生在协同学习过程中的表现、作业、实验和项目完成情况来看，课程评估结果表明，该教学模式行之有效，评估策略结果与教学实践期望的目标相一致。
参考文献
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