基于学科竞赛的“互换性与技术测量” 实验教学探索

龚永康 杜灿谊 吴 劲 王思卓 陈 晓

（广东技术师范大学 广东·广州 510000）

0 前言

“互换性与技术测量”作为机械类专业核心基础课程，主要培养学生进行机械产品精度设计和和技术检测能力，[1]在车辆零件设计、加工、检测的各个环节中意义重大，但这样一门工程应用场景较多的课程，往往忽略了理实相结合的授课方式，注重理论教学，忽略实践应用，即使开设了实践课程，学生实验思路也仅局限于跟着教师、实验指导书进行，造成理论和实践脱节，培养出来的学生缺乏创新性和自主性，达不到工程应用的要求。

目前在设置实践教学过程存在以下不足：一是理论课时多，实践课时少。二是实验教学方式落后，内容单调固定，教师大部分只是通过报告书认真程度、完整性来评定学生实验成绩，[2]存在一定片面性。三是理论与实际应用脱节，安排课程实验教学内容几乎为验证性实验，学生没有充分的想象发挥空间。

基于上述原因，作者探索“互换性与技术测量”课程的一种新型实验教学改革模式，以车辆工程专业竞赛为切入点，通过实验教学改革，增强学生学习积极性和实践动手能力。

1 改革思路

实验教学模式是一个关键的环节，能够有效地提升学生的综合素质，培养学生的实践动手和创新能力。[3]结合企业对高校人才招聘要求以及历届毕业生岗位反馈信息，提出以应用型人才为核心能力培养为目标的实验教学模式，如图1 所示。

图1 核心能力

（1）加强理论知识讲解，强化基础应用能力。加强基本定义的举例讲解，要求学生提前预习，在开展实际案例中，深入理解互换性与技术测量相关定义，结合相关的赛车设计进行案例讲解，加深定义的理解能力，不同于课堂背书式定义理解，案例启发式更能激发学生的学习兴趣。

（2）项目化教学模式，丰富课堂内容。传统实验教学几乎为验证性实验，实验者以验证结果为主，此教学方式虽可以加深基本理论知识点的理解，掌握量具测量原理和方法，但是内容的单一固定，缺乏创新性。项目教学模式是以项目为载体，以任务为驱动，[4]引出课程实验，让实验具有更多的创新性和层次性，所涉及内容更加丰富。

（3）强化工程应用技术，提高学生综合能力。结合Honda本田节能竞技大赛开展“互换性与技术测量”实践教学探索，学生能够以兴趣为导向，在接受挑战中全方位提升自己的能力和素质，培养学生的工程设计应用能力，采取措施强化设计训练安排，摆脱传统教学弊端，让工程理念深入到实践课堂。学生以工程实际应用能力为学习目标，结合竞赛开展设计实验过程，在实践应用中提升自身综合能力。

2 改革过程

以Honda中国节能竞技大赛为实验教学改革载体，参赛者通过亲自参与和体验赛车制作的过程，提升他们的动手及实践能力。该项赛事，以目标导向为主体思路，要求学生按照竞赛规则，制造出赛车上的零件以及备用件，将这种实验教学模式和内容进行改进，调动学生兴趣和好奇心，有利于学生创造思维能力的培养，提升实验教学效果。

精选实验教学课堂内容，自行设计相关零件，注重车身的轻量化及各装配件的相互配合精度。结合竞赛的技术特点以及“互换性与技术测量”课程的特色，选择孔轴加工配合、内径测量作为实验课程的教学重点，以综合设计应用的形式开展实验教学过程，这种实验教学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，真正让学生做到学以致用，从而提高人才培养质量。

2.1 目标导向性原则

结合学生竞赛课题，学生结合“互换性与技术测量”课程实验相关知识，实现教师提出的设计目标。情景1：以光滑工件孔轴配合为例，要求学生设计加工驱动轴，使得驱动轴轴颈和轴承内圈的配合，轴颈的径向尺寸要求达到7 级精度，轴颈轴向尺寸不做严格控制，但设计时候应该考虑留有轴向窜动量，通过严格的尺寸要求，使得轴承的性能最大化，达到赛车在光滑路面滑行以提升赛车的里程。

情景2：以内径测量为例，选取发动机缸体作为研究对象，在满足赛规情况下，主办方配送的125cc 排量的单缸发动机，其动力参数对满足赛方要求的25km/h 的速度绰绰有余，通过增加缸套缩小缸径以达到减小排量降低油耗。

2.2 实践要求

基于情景1，学生通过合作探讨，学生为了完成相应的驱动轴设计加工，要对孔、轴的极限与配合章节的内容有深入的学习，如孔轴配合的几种方式、工件的验收范围等内容；基于情景2，学生应当了解相对应的内径测量方法和流程，检验设计加工出来的缸套是否符合比赛要求。通过情景目标布置，加大学生投入实验的时间，弥补传统实验课堂学时不足的缺点。本实验教学改革基于工程实践应用为主导，以工程应用提出问题，让学生自主摸索，结合机械加工，使学生的动手能力及应用能力得到提升，使学生对课堂内容以及实验教学内容产生学习的兴趣。图2 和图3 为学生依据情景目标进行实验教学课堂设计和测量。

图2 轴与轴承配合图

图3 缸体内径测量

2.3 实践教学效果

学生投入实验教学时间增多，互换性与技术测量课程中的公差、配合公差等基本概念认识加深，根据设计的零件图加工出符合要求的零件，并根据互换性与技术测量知识检测加工出来的工件尺寸是否在验收范围之内，配合精度，并将工件运用到实际赛车中，并在比赛中获得较好的成绩，在第十二届Honda节能竞赛中，电车使用24V2AH 的动力电池组，跑出了13.122km 的成绩，获得大学生组第三名，油车使用单缸化油器发动机，跑出了529.54km/l的成绩，获得大学生组第五名，相比往年成绩有较大提升。实践改革证明，将互换性与技术测量实验教程融入到工程实例中，学生可以更好的融入实验教学过程，教学效果大大提高，增强学生的工程应用能力，激发了学生的学习积极性，学生综合能力和创新能力得到较大的提高。[5]

3 结语

基于Honda节能竞技大赛培养出来的应用型人才，能快节奏的适应设计、生产、检测中的岗位需求，以实际应用能力为导向，将能力培养渗透到实验教学当中，缩小高校教学和企业需求之间的差距，提高学校的人才培养质量，提高学生专业基础知识和实践能力。该实验课程的改革探索，以学生为主体，以问题导向的原则，引发学生思考，发挥学生的主观能动性，结合实际工程实践案例提高学生实践能力，最终达到良好实验教学效果。