面向卓越工程师培养的精度设计与质量控制基础课程建设

赵凤霞+张琳娜+郑鹏+张瑞

摘要：“精度设计与质量控制基础”课程是培养卓越机械工程师的核心课程。针对课程教学的现状及存在问题，从课程体系、教学方法、教学手段、实践教学、教材建设和网站建设等方面提出了该课程建设的基本内容和实施方案，保证了卓越工程师的培养需求，收到了良好的教学效果。

关键词：卓越工程师;精度设计与质量控制基础;课程建设

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）05-0042-02

“精度设计与质量控制基础”课程是高等学校机械类及近机类专业必修的专业基础课[1]，是一门综合性、交叉性的应用技术基础学科，是培养卓越机械工程师的核心课程[2]。郑州大学机械工程学院依托学科与专业优势，2012年开始实施“卓越计划”，致力于培养符合时代要求的机械工程及自动化专业卓越工程师。卓越工程师培养的需求[3]，势必对“精度设计与质量控制基础”的课程建设提出了更高的要求。本文基于我校两年来机械工程及自动化专业卓越工程师培养模式下的“精度设计与质量控制基础”课程建设情况进行了探讨。

一、课程教学的现状及问题

“精度设计与质量控制基础”课程是一门理论性和实践性均较强的课程，即强调理论性和综合性知识的讲授，又侧重学生发现问题、分析问题和解决工程实际问题能力的培养，这也是卓越机械工程师培养计划所要求的[3]，但是传统的教学内容和模式并没有达到这一目的，存在的主要问题有：

1.该课程具有定义多、符号多、规范多等特点，既需要讲授互换性、标准化、计量学及质量工程等基本概念，又需要讲授机械产品精度设计的方法和产品误差的测量评定方法。同时，该课程是一门多种技术交叉综合学科，课程内容与相关前期课程和后续课程都有较大的联系，与生产实际的联系也非常紧密，学生学习起来感觉有些吃力。在课时较少的情况下，如何合理安排教学内容和更新教学手段，保证取得较好的教学效果是必须考虑的重要问题。

2.受传统教育观念和教学实验条件的限制，该课程的主要教学内容过于偏重理论知识的讲授，而忽略了能力的培养。

3.现有课程实验教学内容中以验证性实验和演示性实验内容居多，缺少学生自主的研究性学习内容和训练环节，单个实验项目所涉及的知识点比较单一，实验中学生对知识点的掌握只限于几个相对孤立的知识点，缺乏对各知识点之间的相互贯通，无法将所学习的知识点与分析、解决生产实际问题相联系，限制了学生的创新思维和动手能力的培养。

因此，为使“精度设计与质量控制基础”课程满足卓越工程师培养目标的新教育理念，加强学生的工程实践能力和创新能力的培养，需要重新组织、编排教学内容和教学环节，更新教学手段等。

二、课程建设实施方案

1.调整和优化教学内容。“精度设计与质量控制基础”课程内容多、信息量大，既包括精度设计、误差测量评定、质量控制的基本理论，又包括进行精度设计、误差测量评定、质量控制的基本方法。在教学学时有限的情况下（理论教学学时为30学时），要做到面面俱到是不可能的。因此，需要紧密结合“卓越工程师”培养计划对本课程提出的基本要求，整合和优化教学内容。首先，根据教学目标要求将课程内容整合为基础模块、提高模块和应用模块。基础模块包括基本几何精度和测量技术基础两个子模块，基本几何精度子模块中，将三项基本几何精度及互换性中涉及到的基础概念和基本知识划分为多个知识点进行讲解，在各知识点的讲授过程中，采用案例法进行教学，强调理论联系实际。在提高模块中，结合工程实际案例讲解典型零部件的精度及互换性。应用模块包括一般零件的基本几何精度设计、典型产品的几何精度设计、产品几何误差的测量与评定和量规的设计等内容，在讲授过程中，注意突出重点、理顺难点、深入浅出、探索和把握其内在规律性，着重突出“三结合”，“三结合”，即精度设计的理论与实际的工程项目相结合、传统的设计方法与CAT/CAD技术相结合、三项基本几何精度设计的联系与结合。然后，根据课程要求，调整课程内容的学时分配，在有限的课时内突出与实际应用紧密关联的理论知识，淡化公式推导内容的讲解。如删减了“直接或间接测量误差处理”中公式推导的讲解，减少了“极限与配合国家标准的构成规律”内容的学时分配等。最后，结合学科研究前沿和热点，设置具有重要学术价值和应用功能的教学内容。如：随着制造业信息化的飞速发展，与本课程密切相关的产品几何技术规范（GPS）目前已发生了巨大的变化，已经由以几何学为基础的第一代GPS发展成为以计量学为基础的新一代GPS，ISO/TC213和美国的ASME Y14.5目前均已颁布实施了相应的标准[4]，为了使学生更好地了解本课程内容相关技术的国际最新进展，需要在本课程中的教学中引入这些教学内容，从而达到开阔学生视野、培养其创新能力的目的。

2.改革教学方法与教学手段。在讲解基本知识时，根据教学目标、教学内容，将问题教学法、案例教学法、示范法等多种教学方法灵活运用。采用问题教学法，通过提出问题引起学生自主学习的兴趣或好奇心，调动了学生学习的主动性和积极性;案例教学法通过运用实际工程中丰富生动的案例讲解理论知识和技能知识，通过对案例的分析提高学生分析解决问题的能力。示范法是在几何公差项目检测中，通过教师或学生的检测过程示范，分解步骤和操作要领，给学生提供观察学习、模仿的机会。

本课程为河南省精品资源共享课程，精心准备有电子教案、多媒体课件和各知识点的讲解视频，因此，在理论知识讲授时，大多采用多媒体课件辅助教学。在课件中，通过视频录像、动画等导入学习项目，通过图片资源了解精度设计、误差检测等，通过动画理解教学难点、重点，便于学生理解和掌握。

3.改革实验和实践教学内容。整合各种资源，构建“虚实结合”的精度设计与质量控制基础实验室，整体优化实验教学内容。其中“实”的部分是我院产品精度设计和质量控制实验室现有的实验设备，如高精度圆柱度仪、三坐标测量机、万能测齿仪、干涉显微镜，等等，以及校内的教学工厂、校外实习实训基地等。“虚”的部分为我们自行开发的产品精度设计和几何量检验认证虚拟平台，通过虚拟平台，可以随时将产品规范设计和质量控制实验搬到课堂上进行演示，实现“实验室”走进课堂，“仪器”搬上讲台。在课下，还可以使每个学生立刻进入“虚拟实验室”，“实地”反复操作仪器，教师也不必担心“仪器”会被损坏，这样可以大大提高学生们在实际操作中的动手能力、思维能力和创新能力，提高了学生的综合素质。

构建《精度设计与质量控制基础》课程中的“基础性实验—技能提高性实验—综合性实验—研究型实验”四个实验模块的教学内容，根据“能力”培养的基本目标，加大符合“能力”培养目标要求的实验和实践项目教学的改革力度，增设“计算机辅助公差设计”和“产品误差数字化计量认证”环节的实验实践项目，将科研项目成果应用到实验建设和创新实验室建设中，将课堂教学与课外研学、学科竞赛有机结合，形成研究性学习的氛围，促进学生自主研学能力的提高。同时让行业企业深度参与学生的培养过程，强化学生的工程能力和创新能力。

4.积极推进教材建设。我们在总结多年研究成果及教学经验的基础上，参考国内外有关文献资料，进一步突出精度设计主线，强化理论联系实际，编写了《精度设计与质量控制基础》新体系教材，该教材已于2011年8月由中国质检出版社出版了第3版[5]。本书加强了“三基”即基本知识、基本理论、基本应用方法，突出精度设计主线，强化理论联系实际;注重科研与教学的结合，以科研工作的深化促进教学改革上层次，促进传统内容的改革、更新与充实;注意突出重点、理顺难点、深入浅出、探索和把握其内在规律性;淡化了标准的繁杂条目，加强学生对标准构成规律及应用的理解和掌握。

5.建设课程精品网站。自2007年课程组建设了《精度设计与质量控制基础》课程网站，同年实现了该课程部分教学内容的网络化教学。2009年该课程被评为河南省精品课程，2012年又被评为河南省精品资源共享课程。利用网络辅助课程的教学，学生可随时随地自主进行学习，提高了教学质量。

三、结束语

为培养卓越机械工程师，精度设计与质量控制课程课程调整和优化了教学内容，制订出了新的教学计划和教学大纲，解决了课程内容多、信息量大、学时少的矛盾。同时，采用多种教学方法与教学手段，解决该课程涉及的学科知识广、概念多、规范性强、理解难度大的问题。改革实验和实践教学内容、积极推进教材建设，并将课程组的教学改革和科研成果引入到教学中，使课程教学内容保持基础性的同时，提高了课程内容的先进性和前沿性。通过本课程的建设和教学改革，为培养创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才创造了较好的教学条件，使学生的学习积极性和主动性有了较大提高，收到了良好的教学效果。

参考文献：

[1]邓文娟，高兴军，邓子龙.卓越人才培养环境下机械制造专业教学体系研究[J].大学教育，2015，（7）：119-120.

[2]赵凤霞，张琳娜.精度设计与质量控制基础精品课程的建设与实践[J].河南机电高等专科学校学报，2009，17（3）：125-126.

[3]胡岳华，范晓慧，欧阳辰星，等.基于“知识+能力+素养”的卓越工程师人才培养模式的研究[J].中国大学教学，2013，（6）：24-25.

[4]ASME Y14.5-2009，Dimensioning and Tolerancing[S]. ASME，2009

[5]张琳娜.精度设计与质量控制基础（第3版）[M].北京：中国质检出版社，2011.8.