新工科背景下现代检测分析实训教学内容与教学方法研究

李新凯，隋欣梦

（桂林电子科技大学机电工程学院，广西 桂林 541004）

现有机械工程训练主要由传统车、铣、钳和数控加工等构成，学生对于所加工零部件认知多停留在尺寸是否合格层面[1]。零部件在实际应用前还需经过装配精度、表面性能和尺寸等检测工艺流程。因此，搭建针对传统工程训练所加工零部件的检测实训室显得尤为重要[2]。本研究通过探究现代检测实训教学的课程内容和评分标准等，切实提高学生的工程实践能力与综合创新能力。

1 课程建设思路与内容

现代检测分析实训教学是依托于桂林电子科技大学国家级实验教学示范中心——机电综合工程训练中心。本课程主要让学生熟悉各类检测工具，掌握典型零部件的检测方法，了解零件表面质量检测工艺[3]。培养学生的检测分析认知能力和初步实操能力，有机衔接传统工种所加工零部件的检测工艺。

1.1 基于新工科背景下基础量具与先进检测设备平台的构建

为打通智能检测分析实训室与其他工种的桥梁，让学生在工程训练中完整体验实训作品设计、制作与检测的真正内涵，本课题提出建设“常用量具熟练应用，智能检测认知学习”检测智能实训室。针对车、铣、钳、焊各工种实训中对于测量工具的应用教学需要，将常用测量工具整合与拓展，构建基础测量工具平台；以实训作品表面质量、形位公差、组织分析等检测需要，构建先进检测设备平台。

1.2 基于新工科背景下“基础层+认知层”课程体系的建立

针对不同专业、不同阶段和不同层次的教学需要，将基础量具应用教学与先进检测设备普及教学、基本技能训练与综合检测分析能力培养有机结合，构建“基础层+认知层”教学体系[4]。以常用测量工具测试方法与读数准则为训练重点，以多种典型零件（孔、轴、螺纹、齿轮等）为测试对象，实现多学科、多层次学生对于测量工具熟练使用的教学目标；以先进检测设备使用方法与应用示范为教学亮点，以实训作品为检测对象，倡导新设备、新方法、新技术的全面认知教学，培养学生的大工程视野；体系化检测分析设备应用教学更为学生提供科学研究第二课堂[5]。

2 教学设计

2.1 实验设备

2.1.1 知识目标

（1）能够掌握游标卡尺、千分尺、高度尺、百分表的使用方法与测量准则；（2）工科和理科同学能够掌握洛氏硬度计、金相显微镜、表面粗糙度仪、手持式粗糙度仪的测量法方法和工作原理；（3）熟悉超声波探伤仪、超声波测厚仪、三坐标测量仪的使用方法。

2.2 能力目标

（1）根据所学知识，能够准确测量车、铣、钳、焊工种所加工零部件；（2）工科和理科同学能够掌握标准螺纹、孔、轴、槽的测量方法，并完成多组异形件检测与公差标注；（3）工科和理科同学掌握，其他学科同学了解前期实训作品表面质量的检测，包括：硬度、耐磨性、晶粒度和表面粗糙度等。

2.3 素质目标

（1）对从事零部件检测相关工作，充满热情；（2）有较强的求知欲，善于利用现代检测设备对常见零部件和产品进行尺寸和性能的检测；（3）形成和保持对技术的兴趣和学习愿望，具有正确的工程训练技术观和创新能力；（4）形成良好的技术与方法创新思维，就有团队合作精神。

2.4 课程体系和实施方法

本实训室主要面向一年级或二年学生进行智能检测分析实训教学，具体课程体系如图1（P177）所示。

图1 “基础层+认知层”课程体系

（1）基础测量工具课程体系：本课程主要提前于基础实训教学环节开展，在此环节，学生可以亲手操作后续实训所需测量工具，熟练掌握测量工具使用技巧与读数准则。教学内容：游标卡尺、千分尺、高度尺、百分表的应用范围与测量准则；塞规、卡规每组标准件尺寸与最少片数准则；精密测量工具保养与不当操作说明。检测内容：标准螺纹、孔、轴、槽的测量（机械工程认知、机械工程训练I）；多组异形件检测与公差标注（机械工程训练I）。

（2）智能设备课程体系：本课程主要针对车、铣、刨、磨等实训作品进行质量检测评估，在此环节，学生可以对前期实训作品有整体质量认知，让学生了解零件生产质检的重要性。教学内容：使用抛光机对锤头试样（10mm×10mm×10mm）进行抛光，达到镜面效果。制备4%硝酸酒精溶液，对抛光面进行腐蚀（时间5-10s）。采用光学显微镜观测锤头试样组织，并与淬火、锻造等45钢试样进行对比分析；讲解超声波探伤仪、测厚仪的基本原理和主要特点，理解仪器与探头的选择、耦合与补偿的基本原理，了解缺陷的位置、大小和性质及其影响因素（探伤仪），了解材料属性对厚度测量的影响（厚度仪）。检测内容：焊缝裂纹检测与质量评估（机械工程认知、机械工程训练I）。

3 创新点

基于“系统训练、实践育人”的思路，建设了智能分析检测实训教学平台。依托国家级实验教学示范中心的公共基础实践教学平台，以“基础测量工具+先进检测设备”多维度式硬件设备为分析实训室硬件基础，以“基础层+认知层”定制化课程内容为分析实训室教学体系，科学构筑了新工科背景下“量具教学平台+检测认知平台+分析科研平台”三位一体的创新创业教育服务生态平台。

基于“量具应用+作品检测”的针对性教学，实现了智能检测分析实训室与其他实训室的有机衔接。针对学生不熟悉常用量具测量方法的现状，以检测实训室为牵引，增设其他工训模块量具使用基础课程内容；针对学生实训作品评价体系缺失的问题，增设粗糙度、形位公差、裂纹检测、组织分析等认知教学内容。实现工训教学闭环模式，强化了学生基础应用能力、开阔了学生分析检测视野。

4 结语

根据当前社会的人才需求，面向新工科人才培养体系下的工程训练新工种的建立与实践，通过合理设置现代检测分析实训平台，构建“基础量具+先进检测”相结合的硬件平台和“基础层+认知层”多维一体的课程体系，完善工程训练“制作—检测—分析”的培养架构，可极大提高学生工程实践能力、综合创新能力和团队协作能力。通过现代检测实训室的建立，为非工科类同学拓展了新工程认知，为工科类同学提供了“科研+”测试平台，为学生课外科技活动的开展创造优越条件。