以全方位创新课程教材提高教学质量的探索
朱艳春，马立峰，王伯平
（太原科技大学，山西 太原）
摘 要： 课程是高校内部系统的最小管理单元，搞好课程建设是夯实“质量工程”的重中之重，是否有一大批高水平的课程，是衡量一所大学学术水平和教学质量高低的重要尺度。课程教材是教学过程中的一个基本要素，是培养人才的重要保证。而课程建设中教材的创新又是一个重要的基础性工作，课程教材的优劣直接影响教学质量，影响学生的学习效果。本文提出了全方位创新课程教材体系的思路，论述了对“互换性与技术测量”课程教材多年来持续研究探索、创新建设和实践应用，介绍了创建教材取得的成果和对提高教学质量的促进，分析总结了全方位创新课程教材的体会。
关键词： 全方位创新教材；教学质量；互换性与技术测量；课程教材建设；成果
国家在高等学校实施“质量工程”已有数年，“质量工程”涉及到方方面面。教育部2018年3月发布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》[1]即将在全国全面推行，它将力促教学质量的进一步跃升。强教必重质量，重质必赖改革[2]，究竟如何提高教学质量？似乎各高校各有所侧重。我们认为，教育是一种有目的培养人的活动，实现教育目的就必须得依靠一系列经过精心设计的教育活动方案，这个方案固然也会包括专业、实验、团队等，但归结到底却是课程。对于一所大学来说，首先是由若干个专业支撑的；其次则是由多个下一级学科构成；最后就是课程。因此，有没有一大批高水平的课程，也是衡量一所大学学术水平和教学质量高低的重要尺度。课程是一所高校内部系统的最小管理单元，它又是专业建设的“细胞工程”，创建课程核心系统，则是夯实“质量工程”的重中之重。课程建设中教材的建设和创新则是一个重要的基础性工作。数年来，我们在《互换性与技术测量》课程教学中，以全方位创新课程教材，持续建设、完善多元教材体系来提高教学质量进行了积极的探索和实践，获得了一些成果，在实践中也取得了良好的社会效益。下面对该创新研究及实践探索进行分析和介绍，以便交流和探讨。
一 教材在教学中的重要性和作用
教材是教师教学和学生学习的基本工具，是培养人才的重要保证。教材是教学过程中的一个重要要素，教材包括了教师的传授行为中利用的一切素材和手段。在此意义上，教材是“教授及学习的材料”，是师生之间的媒介。教学大纲是根据教学计划规定某一门课程教学内容的文件，包括这门课程的目的、任务，各章节的知识范围，讲授、实习、实验、作业等教学时数的分配等。课程教材就是为达到课程目的、完成课程教学任务的重要要素和保证，如果课程没有一个优质、完善的教材或者教材体系，那么要很好地完成教学大纲所规定的任务和目的达成是不可能的，课程的教学质量也是很难保证的。教材也是课程内容知识确切、直观的表达，应该是在多年的实践中凝练而成，并在实践进程中不断的创新和完善的，这样才能磨砺、打造出课程高质量的教材，推动教学质量的提高。
二 全方位创新课程教材体系的思路
全方位创新课程教材体系的思路是：首先要分析课程的性质和特点，研究采用什么样体系的教材使课程教学达到更好的效果。然后研究该课程教材体系中应该有哪几个方面的教学材料，也就是包括哪些主教材、配套教材和参考教材。主教材一般是课堂理论授课方面的主要教材和CAI多媒体课件，配套教材一般是针对课程教学中的实验、实训、实践、作业等方面的教材，参考教材主要是配合课程学习辅导、知识拓展、参考方面的教材和资料。最后要按照课程教材体系进行分步创建各种教材，在创建课程各种教材中最好和相对应的教学研究项目结合起来，把教研项目的成果不断融入到教材中，在教材创建过程中进行探索和教学实践，在探索和实践中完善教材、丰富教材内容，达到全方位创新优质课程教材的目标。
互换性与技术测量课程在高等工科院校教学中是一门重要的技术基础课程。本课程亦称为公差与配合或公差与技术测量，它是高等院校机械类、仪器仪表类和机电相结合专业类必需的主干技术基础课程，是与机械工业发展紧密相联系的基础学科。本课程主要讲授机械设计中的互换性、公差与配合等机械精度设计方面的理论和有关国家标准，要求学生学习后掌握本课程的基本概念和系统知识，具有正确选择、计算公差的能力，合理设计机械精度，为学生学习专业课打下基础。所以，互换性与技术测量课程是一门理论性、实践性很强，学习对象多、应用广泛的技术基础课。对此，我们开展了课程教材持续的研究和创建工作。
儿子对爸爸说，喜欢对门美女，爸小声对他说：那是你同父异母的妹妹，只能做朋友。儿子又说，喜欢隔壁的女孩，爸又说：“那是你另一个同父异母的妹妹,千万别对你妈说。”儿子哭着对妈妈说了，妈妈安慰他：“你喜欢谁就娶谁，你根本不是你爸的儿子。”
1. 研制开发并出版演示课程中重点难点的系列动画演示集（光盘版）。在分析研究课程内容的基础上，按教学大纲要求，结合多年的教学经验及体会，确定出教学重点和难点并首先进行了系列动画的脚本设计，以flash软件为载体[3]，然后进行技术设计。设计包括对动画的创意造型设计、画面镜头、构图要素和色彩设计等方面进行分析研究.在创新开发过程中根据多媒体表现语言的特点反复构思，以脚本为依据，把设计和创意融入系列动画中去。实践应用中，形象逼真的演示加深了学生对重点难点内容的理解和掌握。
三 互换性与技术测量课程教材体系创建实践
由于互换性与技术测量课在机械类专业学习中是必修课程，全国各高校中学习此课程的学生人数众多，从我们教授该课程教学实践中，发现对于这样一门重要的技术基础课，其教材的优劣直接影响教学质量，影响学生的学习效果。所以，在分析研究了国内外同类教材优缺点和本学科科学技术、标准水平发展的现状及水平，结合学生学习该课程知识的实际需要，我们开展了全方位创新此课程教材体系的研究、建设和应用实践工作。从整个课程体系的规划到每一个主教材、配套教材和参考教材的研究、编著、设计开发及选择都进行了详细计划，分期分步完成创建，在每一种教材建设完成后都进行教学应用，在实践中再修改和完善。在课程教材体系中建设的每一种教材，都要经过反复调研和分析，并积极进行省级和校级教学研究立项，结合研究研究项目开展教材创建。近年来我们在该课程方面立项并研究的课题有：〈互换性与技术测量课程立体式教材创新与实践的研究〉、〈公差与配合课程CAI软件开发〉、〈公差与配合课程实践性教学改革研究〉、〈互换性与技术测量课程仿真实验实训新教学方法的研究〉、〈互换性与技术测量课程省精品课程的建设〉、〈互换性与技术测量课程综合案例教学研究〉等，并及时把这些教研项目的成果融入到课程教材中。
（一） 课程主教材的研究和编著
3. 研究采用本学科中新知识、新技术，力求反映国内外最新成就。同时，教材中涉及到的国家标准全部采用最新国家标准内容代替旧国标内容，使学生更好掌握公差与配合国标的新进展。
1. 对教材内容既要课程主要知识点全覆盖，又要突出重点很难点；对内容要精选精炼，使教材既加强基础，突出应用，又阐述简明扼要，结构层次分明，使教师和学生易教易学。
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2. 在课程内容理论部分的讲解中，既要准确把握理论的本质，又要避免使用艰涩词语，要使用学生易于理解的语言和讲述方式，使其能透彻理解。
主教材是课程的核心教材，在课程教学中起着主导作用。互换性与技术测量课程的理论性强，涉及本学科的国家标准多，实践性也强，学习难度较大，所以在研究内容和创新方面要下功夫。在主教材的研究和编著中我们把握几个方面：
在设计算法之前，需要充分了解数据，进行数据探索，并作必要的预处理。ID和V_Time两列对于数据建模没有什么意义，可将其删除。数据种类是否均衡对于风控分析的准确度至关重要。统计数据集中数据种类的分布，可以看出，数据集中数据类别的分布极不均匀：在大小为10万的样本空间中，危险数据只占其中的0.3%。因此，在数据分类之前需要先对数据样本分布进行“均衡化”。
5. 开发立体式的课程教材。对主教材除编著纸质版教材外，还编著、设计开发多媒体CAI软件。在多媒体CAI软件中，制作成形式多样的各种文件形式，演示教材基本知识，章节重点及难点；各种公差项目控制误差的空间形式，并设计动画演示，使教学生动、鲜活，教材内容形象化，简易化，学生易懂易理解。
4. 教材适用面要广，既适用于机械类各专业，也适用于机电结合类各专业；既可用于重型机械设备大尺寸，又可用于精密仪器的小尺寸。
主教材编著、正式出版后，应用在课程教学实践中取得了好的教学效果，又经过修改和相继二版、三版、四版的修订、应用，被评审为普通高等教育国家级规划教材，在全国百多所高校广泛使用，取得了很好的社会效益。
（二） 课程配套教材的研究、编著和开发
配套教材在配合主教材完成教学任务、提高教学质量方面起着重要作用。由于互换性与技术测量课程实践性强，在教学课时内安排有实验，而且还应当强化课程知识的实训实践，所以我们在课程配套教材方面进行了持续的研究、编著和开发。
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2. 编著出版实验指导书。针对课程中实验，实验指导书中包括实验目的、实验内容、计量器具及测量原理、实验步骤、实验报告撰写和实验后的思考问题。
(1)结合全区地质矿产、地球化学特征，通过因子分析及聚类分析，将研究区20种元素划分为5个类别组合异常，分为Cr，Ni，Co组合，La，Nb，Th，U，Y组合，Ag，Cd，Cu，Pb，Zn组合，W，Sn，Mo，Bi组合及Au，As，Sb组合。
罗瑞回答：“是的。但没有人当真。那天我去找她借点钱，她不给也就算了，她没完没了地数落我，我顶了她几句，她一生气就倒下了，我们赶紧把她送到医院，就没活过来。”
3. 编写三坐标测量机高新技术实训教材。我们引进Daisy564型三坐标精密测量机，它是在空间三个坐标方向可以测量任何复杂的几何表面与几何形状，并用计算机采集处理测量数据的新型高精度自动测量仪器。我们编写了三坐标测量机测量几何误差实训指导书，内容包括三坐标测量机原理和特点、系统和测量方法、实训项目中机械零部件几何误差（如平行度、垂直度、圆度、同轴度、对称度、圆柱度、圆跳动、全跳动等）测量步骤、记录信息输出检测报告等。应用在课程教学中，在三坐标机测量实训中，使学生学习到了高精度、自动化、综合性的先进几何误差测试技术，实践性能力得到提升。
4. 编著机械精度设计实践教材。机械精度直接影响机器的质量和制造成本，能够合理设计机械精度是学生在学习完本课程后的基本要求，这一点过去教学中存在不足。传统的工科课程实验实践教学，教师只看重学生对实验原理的理解掌握和实验结果的正确，注重知识的积累，而忽视激发他们的开拓创新意识和分析解决问题的能力[4]。而新世纪的高等工科人才，他们不但要有扎实的理论知识、丰富的抽象思维和逻辑推理能力，还须具备优良的分析判断、解决问题的能力[5]。为加强实践训练，编著了机械精度设计实践教材，主要包括实践内容、工业实际产品中轴类、套类、齿轮类、轴承类、键类、箱体类等多种零部件的图纸和工况条件、要求学生精度设计的项目（尺寸公差及极限偏差、几何公差和表面粗糙度等）、设计训练步骤。这一实践训练在本课程内容接近学完时进行，在教学改革中取得了好的效果，学生精度设计的合理性大为提高。
5. 研究、编著并出版了互换性与测量技术基础学习指导及习题集与解答教材。为在课程教与学中更加方便有效，我们此书中对课程各章节的重点要点详细解读和引深介绍，并对课程各知识点共编著了多种思考题、练习题和综合分析题等，部分典型类题配有参考解答，能够帮助学生深入学习。
（三） 课程参考教材的研究开发和编著
参考教材是要配合主教材和配套教材对学生课程学习进行知识拓展、参考辅导，以形成全面完整的课程教材体系，这方面的教材和资料可以根据课程实际情况编著，可以列出参考书目和资料供学生选择。为进一步提高教学效果，拓展此课程知识结构，培养学生未来在本学科方面的科研能力，我们研究开发和编著了课程参考教材。
1. 研制开发了演示典型机器各部位精度设计的三维动画综合案例软件教材。教材中选择了实际工业产品中某种圆柱齿轮减速器为例，综合案例内容分为三个部分：（1）减速器主要零件三维动画演示；（2）减速器主要相关零件配合及精度设计演示；（3）圆柱齿轮减速器总装配三维动画演示。此教材安排在学生学完此课程后的复习阶段，在课程教学实践中，先演示、讲解减速器主要零件的主要功能和作用，再演示、讲解减速器主要相关零件配合及精度设计和减速器总装配。在演示精度设计前，先让学生根据所学习过的尺寸公差、几何公差、表面粗糙度等精度设计知识先行思考分析这些主要零件互相配合时应当设计什么样的公差、配合、精度，讨论比较；然后再演示、讲解这些主要零件互相配合时正确、合理的精度设计结果；再让学生分析自己原先精度设计中的不正确处在哪里，产生错误的原因是什么，此课程中哪些知识点还没有掌握或掌握不牢固，今后需要加强。这样在课程教学中结合工业实际产品并运用先进的三维动画设计进行教授课程鲜活生动、紧扣产品实际，让学生及时发现课程知识掌握的不足之处并针对性的夯实知识，提高了学生机械精度设计能力，取得了很好的教学效果。
2. 研究编著机械精度优化课题资料。为培养学生未来在本学科方面的科研创新能力，我们结合“大学生创新项目计划（UIT）”和其他研究项目，编著了学生在课余时间开展与课程内容相关科研活动的课题资料。如机械精度公差与配合优化设计等方面的《成本—公差模型的建立及研究》《工序尺寸公差的简捷设计》《基于可变制造环境的公差优化设计》等资料，应用在教学实践中。使用这些资料并配以教师指导，学生自愿参加科研小组进行研究科研课题，学生在科研实践中都收到了好的效果，研究完成后取得了成果，写出了科研论文或研究总结，有的研究获奖，有的本科学生的论文以第一作者正式发表在学术期刊上，有的学生科研小组参加了国家自然科学基金项目《机械制造过程中尺寸路径图的理论与应用研究》中一些子课题的研究，取得了阶段性的成果，对培养本科生科研创新能力起到良好作用。
四 创新课程教材的成效与启示
经过数年持续全方位创建课程教材体系的探索和实践，创新后的课程教材日益完善并应用于教学中，互换性与技术测量课程的教学质量得到很大提高，同时在教学研究成果、教材建设成绩和社会应用、精品课程建设等方面也取得了较为显著的成效。我们编著的本课程教材《互换性与测量技术基础》获得山西省教学研究成果一等奖；被教育部评审为“普通高等教育国家级规划教材”， 被国家新闻出版局评审为“十三五 国家重点出版物出版规划教材”并在全国百多所高等学校广泛应用，各校普遍给予好评，教学效果良好，取得了很好的社会效益；我校本课程也建设成为了省级精品课程。
在创新课程教材的探索和实践中体会到：创建完善的课程教材体系要以提高教学质量为出发点和落脚点，按照课程实际情况来全方位规划教材建设，创新课程教材要和教学研究紧密结合起来，优质的课程教材建设要持之以恒的持续创新，在教学改革中始终坚持理论联系实际、坚持不断的探索与实践，才能真正使教学质量不断提高。
参考文献
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[4] 余欢. 以综合性工程训练为重点创新教育模式[J]. 中国高等教育,2008(9): 25-26.
[5] 杨秋宁. 试论高校如何提升大学生创新能力[J]. 中国教育学刊,2014(9): 62-63.
[6] 陈先涛,影响高校教学质量的政策性因素及对策分析[J].教育现代化,2015,5(5):21-27.
本文引用格式： 朱艳春,等.以全方位创新课程教材提高教学质量的探索[J]. 教育现代化,2019,6(56):48-51.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.56.020
基金项目： 2018年山西省教学改革创新项目“互换性与技术测量综合案例教学改革研究与实践”（J2018264）。
作者简介： 朱艳春，女，汉族，内蒙古赤峰人，副教授，工学博士，硕士生导师，主要从事机械精度设计的教学与研究。马立峰，男，汉族，吉林九台人，教授、博士、博士生导师，研究方向：大型冶金成套装备设计理论与成套技术、镁合金轧制变形理论与深加工技术、金属材料轧制复合理论与关键技术研究。王伯平，男，汉族，山西太原人，教授，学士，研究方向：机械精度设计的教学与研究。