与时俱进探讨“精密测量技术”教学内容与教学方法的改革

余卿 崔长彩 张认成 傅师伟

摘要：针对测控技术与仪器专业，探讨《精密测量技术》的教学内容和方法新发展：在内容上增加新一代几何产品技术规范与认证（GPS）体系下的不确定度理论、三维表面形貌测量理论和方法以及微纳测量技术等；在理论授课方法上增加多媒体辅助教学手段，实验教学环节增加虚拟网络实验选修环节。

关键词：教育学；精密测量技术；教学内容；教学方法

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）13-0146-02

一、前言

随着新技术新原理的发展，传统测量理论和方法及仪器也得到了不断的发展和完善，针对测控专业本科生和研究生的教学，需要在现有教材的基础上调整和充实新的教学内容[1]。对于测控专业，大部分院校受授课学时的限制没有开设“互换性与测量技术”等相关课程，而在其后续课程中都离不开对机械互换性基本概念和原理的知识基础[2]。新一代几何产品技术规范与认证（GPS）体系是国际标准化组织（ISO）对原有几何量相关组织改组以后，适应新的要求规划的标准框架，其内容涵盖从产品设计、制造、检验与认证、使用等全生命周期的各个方面，其技术方法以计量数学为基础，集中了计算机技术、光学技术、微纳技术等先进技术，是一个更丰富、更合理、更易于实现的标准体系，提出了新模型概念、模型操作概念、新不确定度概念、三维表面形貌测量技术、软件量规概念等等[3-4]。

二、教学内容改革探索

为适应学科体系发展和科学技术进步的需要，调整后的教学内容将在经典理论和方法的基础上，充实新原理、新技术、新手段，除去不适合、不适用的部分，突出一个“新”字。调整后的精密测量技术基础教学内容体系如下：

第一章：概述。包括测量的意义和地位；测量原则和测量方法的选用；测量不确定度的基本概念和计算。

第二章：典型通用测量仪器原理和应用：包括新型坐标测量机（二坐标、三坐标）；轮廓仪（接触式、非接触式）等。

第三章：尺寸测量的基本方法。包括尺寸测量的意义；尺寸公差和偏差的概念；孔的测量方法；轴的测量方法；角度测量方法。尺寸测量的新方法。

第四章：形位误差测量的基本方法。包括形位误差测量的意义；形位误差的定义和类别；直线度误差的定义和测量；平面度误差的定义和测量；圆度误差的定义和测量；位置误差的定义和测量。形位误差测量和评定的新方法。

第五章：表面形貌及其评定方法。包括微观形貌测量的意义与尺寸和形位误差的关系；微观形貌测量的主要参数；二维参数的测量方法和评定；三维参数的测量方法和评定。微观形貌测量的新方法。

第六章：典型零部件的测量方法。包括螺纹的测量参数和测量方法；齿轮的测量参数和测量方法；典型零部件的测量新方法。

第七章：微纳米测量方法。包括微纳尺度的定义；微纳器件的测量参数；微纳器件的精密测量方法。

第八章：新一代GPS体系结构和理论体系。包括体系结构介绍；基础理论介绍；新一代不确定度理论介绍。

三、教学方法改革探索

（一）理论教学的教学方式

为了充分利用现代教学手段的便利性和提高授课效率，对于这门课程，理论教学部分易于采用多媒体教学手段[5]。

1.采用多媒体教学的意义：

（1）促进学生的学习热情：由于《精密测量技术》这门课程属于专业课，是一门注重应用、以实现测量为主要目的课程，更注重于实践，而其中的大量仪器原理图、结构图以及实际应用案例比较复杂，通过多媒体可以更翔实、生动地呈现给学生，便于讲解，也有利于学生的理解，提高学生的兴趣。尤其是很多仪器实验室不具备，学生又有了解的愿望，另外对于一些精密仪器不宜拆卸加上实验仪器资源相对于学生的比例匮乏，多媒体教学形式可以大大充实一些教学内容，有利于缓解以上问题。

（2）加强学生的理解和吸收：《精密测量技术》这门课程技术强，涉及大量专业术语和词汇，以及技术规范和仪器原理，内容比较枯燥，通过多媒体丰富的图形、色彩和功能，可以条理清晰、结构分明的讲解，把重点概念、术语和枯燥的规范以图文并茂的形式呈现给学生，加强学生的理解和吸收，极大地促进学生的学习热情。

（3）提高教学的质和量：《精密测量技术》采用多媒体教学的第三个原因是可以节约传统教学板书所需的时间。由于一些仪器复杂的结构和繁冗的测量原理需要大量课堂时间绘制，使实际讲授时间大大减少，课堂时间十分紧张。采用多媒体技术不仅节约板书时间，而且增加课堂知识含量，加快教学节奏，同时可以避免粉尘污染，降低教学疲劳，提高教学质量。

（4）扩大该课的影响范围：目前该课在机电学院测控技术与仪器、机械电子工程、机电专升本等开设，授课对象较多。另外该课对华侨大学各个工科专业都有重要意义，通过多媒体形式授课，便于网络传输，实现资源共享，扩大知识影响面。

2.用好多媒体教学的建议：多媒体教学不同于传统的板书式教学，要充分发挥其优势，必须注意影响其教学效果的各个因素。以下方面值得注意[6]：

（1）教学内容方面：多媒体教学的内容在上课之前必须组织按照教学大纲组织清楚、条理清晰、尽可能的提供旁释，克服不便于及时书写弊端。没有必要对多媒体效果过于渲染，形式过于花哨。

（2）授课节奏方面：由于课件的使用减少了大量的板书时间，因此难免使课堂教学的节奏变快，导致学生记笔记的速度跟不上，同步思维和对内容的理解也都跟不上，始终处于一种“听也不是、记也不是”的状态，这样容易造成精力分散、注意力无法集中，反而影响课堂效果。因此在掌握节奏方面要尽可能的与学生的接受能力同步，注意察言观色，根据学生的反应能力控制好速度。

多媒体教学虽然在授课形式上不同于传统教学模式，但是其目的是一致的，因此许多传统的辅助教学模式仍然有用，而且更加有助于多媒体教学方式。如：教师的恰当得体的肢体语言胜过枯燥乏味的文字语言，即兴的临场发挥起到启迪的效果和丰富课堂有限的板书空间，现场提问起到互动、提高学生注意力、掌控教学进度以及及时答疑解惑的效果。

（二）加强实验环节的必要性

1.实验室实验的教学。精密测量是一个实践环节，必须通过实验加深对概念的理解，对仪器结构的了解，操作流程，数据处理方法。没有实验，《精密测量技术》这门课将变成纸上谈兵，很难达到课程设置的目的。

2.增加虚拟实验的意义和可能性。近年来随着计算机技术和网络技术等的迅速发展，社会生产和生活的各项活动越来越离不开网络，对其依赖日益加深。为了充分利用先进的网络技术带来的便利，以补充实际实验教学资源的不足，网络虚拟实验室应运而生。其形式和内容灵活，便于操作、便于维护、便于学生适时访问和利用。

四、结束语

精密测量技术是科学和技术进步的基础，没有测量就没有科学，没有评判手段任何科学技术活动都将无法开展。随着时代的进步和科技的发展，《精密测量技术》这门课程也必将不断充实其内容，其教学方法也将得到不断的改进。

参考文献：

[1]李岩，花国梁.精密测量技术[M].北京：机械出版社，1998.

[2]李柱，徐振高，蒋向前.互换性与测量技术[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]H.S.Nielsen.New concepts in specifications，operators and uncertainties and their impact on measurement and instrumentation[J].Measurement Science and Technology，2005，17（03）：541-544.

[4]X. Jiang，P. J.Scott，D. J. Whitehouse，L. Blunt. Paradigm shifts in surface metrology[J].Part I. Historical philosophy.Proc. R. Soc. A，2007，（463）：2049-2070.

[5]崔长彩，张认成.测控总线与网络技术课程教学方法[J].农机化研究，2005，（02）：272-273.

[6]张伟.高等院校多媒体教学的现状及对策[J].信息技术，2014，（01）：62-64.