新工科视域下“互换性与测量技术基础”课程教学改革

［摘 要］ “互换性与测量技术基础”课程是高等院校机械类专业的重要课程，其目的是培养具有机械精度设计与检测方面知识与技能的机械工程师。在新工科理念指导下，课程面临着一系列挑战和机遇，亟须进行全面且深入的变革。首先对“互换性与测量技术基础”课程当前教学状况进行分析，指出其存在的主要问题；其次探讨新工科视域下互换性与技术测量的教学改革意义；最后从新工科视域出发，根据“互换性与测量技术基础”课程教学提出一系列改革与创新策略，以期提高“互换性与测量技术基础”课程的教学质量，为培养高素质机械类专业人才服务。

［关键词］ 新工科视域；互换性与技术测量；教学改革

［基金项目］ 2022年度辽宁省教育厅一流课程建设项目“机械精度设计与检测”；2010年度辽宁工程技术大学应用创新型人才培养立项课题“以精度设计为核心的课程体系的改革与实践”（YBQ102005）

［作者简介］ 冷岳峰（1978—），男，山东嘉祥人，硕士，辽宁工程技术大学机械工程学院副教授，硕士生导师，主要从事先进制造技术与系统、机械系统动力学分析与控制研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）13-0101-04 ［收稿日期］ 2024-11-22

引言

“互换性与测量技术基础”课程是高等院校机械类专业必修的一门技术基础课，是联系机械产品从设计过程到制造过程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。随着科学技术迅猛发展，行业快速变革和升级，课程教学内容、方法等受到很大冲击。在新工科视域下，“互换性与技术测量基础”课程教学改革具有现实意义，教师要积极革新教学手段，引入前沿教学技术，为学生拓展学习空间。

一、“互换性与测量技术基础”课程教学现状分析

（一）课程内容陈旧，与相关课程和实践教学脱节

“互换性与测量技术基础”课程教学内容相对陈旧，没有及时反映最新科技发展和产业需求。一方面，教学内容偏重理论，不利于培养学生的实际动手能力；另一方面，由于课程内容与相关课程及实践教学没有很好地衔接，使学生难以运用所学知识去解决实际工程问题。这一现状严重影响了学生的学习热情和积极性，限制了学生创新能力与实践能力的提升。

（二）实验教学内容和手段陈旧，缺少综合性实验

在“互换性与测量技术基础”课程中，实验教学内容和方法是非常关键的。但当前的实验教学在内容与手段等方面比较落后，缺少创新性与实践性。一方面，实验内容单一，实验项目缺少综合性，不利于培养学生综合应用知识与解决实际问题的能力；另一方面，实验方法僵化，缺少灵活性与多样性，学生在学习过程中难以掌握实验技术和方法。实验器材落后与实验条件不完善等问题也是影响实验教学发展的重要因素。

（三）教学手段不合理，难以提高教学质量

教学方法是决定教学质量的关键因素，“互换性与测量技术基础”课程授课方式存在许多不合理之处。一方面，传统板书和虚拟仿真课件的讲授方法难以调动学生的积极性和主动性，存在一定的局限性；多媒体教学和网络教学等现代教学方法运用还不够广泛，教学质量不高。另一方面，教师教学方式单一，缺乏创新性和针对性，对教学质量也有一定的影响，同时不容易激发学生的学习兴趣。

（四）缺乏适应时代要求的教材，限制学生思维拓展

教材是教学活动的基础，当前“互换性与测量技术基础”课程相关教材没有充分满足时代要求。一方面，现行教材内容陈旧，结构单一，缺乏新意和实用性，教学效果不理想；另一方面，教学内容与技术进步、行业需求缺少衔接，学生难以接触新的、前沿的知识与技能。这种状况限制了学生视域与思维的拓展，影响了教育成效与人才培养质量。

（五）评价方法陈旧，缺乏对学生应用创新能力的考查

评价方法是衡量教师教学和学生学习效果的有效方法，当前“互换性与测量技术基础”课程评价方法有一些缺陷。一方面，传统教学评价方法过于重视学生理论知识的掌握情况，忽视了学生实践能力与创新能力的考查；另一方面，评价方法不够灵活，无法客观、全面地评价学生的学习效果，不利于培养学生的学习的积极性和自信心，也不利于教师理解与把握学生的学习情况。

二、新工科视域下“互换性与测量技术基础”课程教学改革的意义

（一）强化理论与实践相结合，提升工程素养

在新工科理念指导下，“互换性与测量技术基础”课程已从单纯讲授理论知识向理论联系实际教学转变。改革目的在于加强实践教学，让学生对“互换性与测量技术基础”课程的基本原理和方法有比较深刻地了解，提高学生解决实际工程问题的能力［1］。实践教学为学生内化理论知识创造了条件，通过实际操作，学生对互换性零件配合情况、测量误差成因有了直观认识，加深了对相关理论知识的了解。此外，实践教学有助于培养学生的工程素养，原因在于解决实际工程问题需要结合所学知识，对问题进行分析，合理设计方案，在实验中进行验证，这些环节都有助于培养学生的工程思维，提高学生的实践能力。实践教学有利于培养学生的创造性思维和合作精神，在小组活动中，学生共同面对问题，共同讨论解决方案，有利于提高学生的创新意识和团队协作精神。

（二）推动课程内容更新与拓展，适应技术发展

在新工科视域下，“互换性与测量技术基础”课程的教学改革要求对课程内容进行更新和拓展，以期满足技术发展要求。更新课程内容能够让学生及时了解当前技术和行业规范，在教学中引入最新零件互换性标准、测量方法及工艺方法，帮助学生及时了解技术发展趋势，并为将来工作奠定良好的理论及实践基础。此外，拓展课程内容为拓宽学生知识视野创造了条件，在介绍最新研究成果的过程中，有助于提高学生的跨学科学习能力，激发学生的学习兴趣。更新和扩展课程内容也有利于推进校企协作，促进科研成果的转化与应用。

（三）促进教学方法与手段创新，提高教学效果

新工科视域下，为了进一步提高教学效果，增强学生的学习意识，“互换性与测量技术基础”课程教学改革应积极革新教学方法。以项目式学习、翻转课堂等新型教学模式为例，促使学生学习主动性增强，提高了听讲效率与学习效果。创新教学手段也使教学质量获得保障，例如，教师应在教学中积极运用现代信息技术手段，常见的有虚拟仿真技术以及在线学习平台等，虚拟仿真技术可以丰富实验内容与模式，给学生带来全新体验；在线学习平台为学生补充海量学习资源，学生在了解这些资源时能够更好地理解课程内容。同时，创新教学手段可以帮助教师与学生展开积极的交流与互动。

三、新工科视域下“互换性与测量技术基础”课程教学改革策略

（一）加强教材建设，保证教材编写与国家标准一致

在新工科视域下，“互换性与测量技术基础”课程教材建设是有效的教学改革措施，能够满足新时代高素质工程技术人才培养需求，教材建设需要与时俱进，不断更新与完善。教材建设应紧跟互换性与测量技术国家标准动态。随着科学技术发展和实际工作的深入，国家标准也在进行着相应更新与改进。新课程标准的实施，对教材改革提出了更高的要求，令学生学习的知识与现行国家标准要求相吻合。教材编写人员在编写教材过程中，应及时了解国家标准变化，并将新标准内容编入教材中，以保证教材编写与国家标准相一致。

教材建设应紧跟国际标准的发展趋势。在经济全球化背景下，国际工程技术领域的合作和交流逐渐增多，教材编写既要与国家有关标准相一致，也要与国际标准接轨。此外，结合设计性实验教学需要更新实验教材，对现有精度标准、精度设计、测量仪器、测量方法等方面的内容做了适当补充和修改，令其满足设计性实验教学的需求。在教学过程中，鼓励学生独立思考，结合自己的实际学习情况对所学内容进行分析、归纳与总结，从而提高自主学习能力与创新能力。改进教材习题也是教材建设的一部分，能使学生更好地内化理论知识，有助于激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。在设计性实验中，将以往的零散问题转变为综合性问题，让实验教学与课程教学紧密结合。

（二）更新实验仪器设备，满足高精度测量需求

在新工科视域下，对“互换性与测量技术基础”课程实验教学进行改革很有必要，提高实验教学质量是培养具有创新精神和实践能力的应用型人才的关键，更新实验仪器设备则能有效提高实验教学质量［2］。在实验教学改革中，购置先进仪器设备很有必要。随着科技的飞速进步，测量技术也在不断更新，传统测量手段和测量工具无法满足现代工程技术对高精度和高效率的测量需求。常见的先进测量仪器设备主要指的是电子万能试验机、高精度三坐标测量机、激光测距仪等。

为了满足现代工程技术对测量精度的要求，学校要给予资金支持，购置充足的先进测量仪器设备。此外，学生在接触先进仪器设备以后，有机会了解各种量具与仪器的使用方法。教师在实施实验教学过程中，学生需要对零件几何尺寸、形状与位置误差等进行测量，在实际操作中，学生将使用一般量具与精度仪器，对先进仪器设备测量原理有更加直观地了解，掌握有效的量具与仪器使用方法，令测量精度获得保障。学生在学校接触的实验仪器设备往往与企业仪器设备存在一定的差距，为了将学生培养成企业所需的人才，学校为学生提供的仪器设备应与企业相近。现代工程技术的发展需要借助高精度测量设备，学校应为学生创造能够满足企业实际需求的实验环境，让学生在校期间对先进测量技术与设备有更深入的了解。

（三）改进教学手段和方式，加强理论与实践学习

“互换性与测量技术基础”课程的概念知识多，立体几何形状具有复杂多变的特点，为了保证教学质量，有必要改进教学手段。在教学方法上，应采取以板书讲授为主、多媒体教学为辅的综合教学方法。板书教学可使学生了解内容逻辑关系和推理过程，促使学生紧跟教师教学思路，在课堂上保持思维的连贯性。这种教学方式特别适用于互换性原理、公差配合等基础知识讲授，使学生对互换性原理、公差配合等基础理论有深刻认识，打下坚实的理论基础。

多媒体教学适用于“互换性与测量技术基础”课程，多媒体教学的特点主要表现在有海量信息、更新快捷方便以及支持直观生动的表述。在多媒体技术的动画与图片模式支持下，一些比较复杂的立体几何形状能够更直观地呈现出来，使学生能够轻松理解原本不易掌握的相关概念。不仅如此，多媒体教学结合工程实例，成功将理论知识与实际应用相关联，促使学生实践能力得到提高，有效培养学生的工程素养。教师在实际教学中可以灵活选择板书教学与多媒体教学，结合课程内容以及学生学习需求合理应用这两种教学方式。板书教学与多媒体教学的融会贯通，促使教学效果明显提高，学生学习兴趣也更加浓厚，并且循序渐进地培养了学生的创新精神。这些素养有助于学生在未来工程技术领域中从容应对挑战，为国家发展贡献自己的力量。

（四）改革实验教学，开设综合性、设计性实验

在新工科理念指导下，对“互换性与测量技术基础”课程实验教学进行改革，对培养满足工程技术需求的高素质人才具有积极的意义。在对实验教学进行改革的过程中，应充分发挥虚拟仿真实验课件的作用，这类实验课件的优势在于让学生更加直观地了解实验内容与实验原理等，使学生获得更多的感性认知，为后续实际操作奠定良好的理论和实践基础。在虚拟仿真实验课件的支持下，实验教学效率有了明显提升，而且提高学生的学习兴趣。此外，应对原有实验设备加以改造与升级。随着计算机技术的迅猛发展，对一些陈旧的实验设备进行现代化改造，令其具有良好的计算机处理能力，并进行动态检测。这既能满足机械制造行业在市场经济条件下的竞争需求，又能提高了学生的实验技能。加强综合性实验和设计性实验是提高实验教学质量的途径。通过对轴类零件、齿轮零件、活塞零件、曲轴零件、箱体零件等的实际生产，运用所学知识对这些零件进行检验和判断，使学生掌握检验和判断方法。通过这些实验训练，既锻炼了学生的动手能力，又提高了学生分析和解决问题的综合能力。通过综合性、设计性实验教学，使学生更深入地了解互换性与技术测量知识和技能，为今后职业发展奠定良好的理论和实践基础。