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摘要：指出傳統實驗教學模式與工程教育專業認證理念之間的矛盾；從實驗課程內容設置、實驗室運行模式和實驗室建設等方面進行了提升互換性與技術測量實驗教學效果的探討。實踐表明，新的實驗教學模式取得了良好的教學效果，學生滿意度高，符合工程教育專業認證的理念。

關鍵詞：工程教育專業認證；工程教育理念；實驗教學；互換性與技術測量

《互換性與技術測量》是機械類專業一門重要的專業基礎必修課，應用性強。但從往屆畢業生調查中發現，學生普遍反映工作后無法熟練運用互換性理論知識從事相關的設計分析工作。可見，傳統的實驗教學方法對幫助學生理解、掌握和應用理論知識的效果并不理想，尚未達到工程教育專業認證的人才培養目標。

1傳統實驗教學與工程教育專業認證理念間的矛盾

1.1單一的實驗類型與“以成果為導向”的矛盾

所謂成果導向教育（Outcomebasededucation，簡稱OBE）是指，學生通過教育過程最后所取得的學習成果應能滿足行業和企業需求，繼而調整培養目標、畢業要求和教學環節[1]。我校工程教育專業認證工作啟動前，《互換性與技術測量》的實驗內容單一且分散，無法讓學生從整體上把握測量對象的各方面精度，不僅不利于培養精度意識，更無法滿足行業和企業需求，與工程教育專業認證的OBE理念存有明顯的矛盾。

1.2被動的實驗過程與“以學生為中心”的矛盾

以學生為中心，即教學環節的組織應激發學生的主動學習和有效學習，強調學生在教學中的主體地位，注重知識的創新性和實踐性[2]。但受限于實驗室條件和實驗學時，學生在有限的實驗時間內只能被動地按照老師講解的操作方法和步驟按部就班地完成實驗。這種實驗教學模式雖可使學生較便捷地掌握有關基礎知識，但學生思考的積極性和主動性被束縛，不利于學生批判性思維的養成，也與以學生為中心的工程教育專業認證理念相違背[3]。

2工程教育專業認證背景下提升實驗教學效果的途徑

2.1合理設置實驗內容，培養學生的工程實踐能力和創新意識

工程教育專業認證背景下，改革后的互換性與技術測量實驗教學以教師為引導、學生為主體，共同完成一個實驗項目。教師給出一些典型、常用的零部件及圖紙，學生自行選定測量對象和儀器，如表1所示。學生經過觀察結構原理、了解裝配關系--熟悉實驗內容--進行理論分析--擬定實驗方案--親自操作獲取數據--數據分析--完善設計方案—最終獲知零件的精度設計[4-5]。這種遞進式的實驗模式，既彌補了驗證性實驗的缺陷，又有助于學生工程實踐能力和創新意識的培養，符合工程教育專業認證的OBE理念。

2.2建成開放式實驗室，延伸專業實驗室用途

開放式實驗室的建成，學生可隨時與老師、同學討論交流，進行方案推敲設計，反復試驗演示等，學生的實驗過程由被動轉為主動，實驗教學成效不斷提高[6]。開放式實驗室改變了傳統的集中式“手把手”教學模式，學生的實踐動手能力得到提高，創新意識和團隊協作能力的培養貫穿于整個實驗教學過程，符合工程教育認證以學生為中心的教育理念。

2.3引入現代化、數字化教育技術，注重實驗教學的前沿性和實用性

縱觀工程教育前景與工程應用現狀，現代化、數字化的先進測量儀器必不可少[7]。作為實驗室現有設備的重要補充和未來發展方向，近年來，實驗室先后購入了三坐標測量機、三維光學掃描儀、視頻測量儀等設備，可快速精確地測出被測零件表面各點在空間的坐標位置、工件曲面全域尺寸與誤差等[8]。先進測量儀器設備的引進，有助于學生了解檢測技術發展的新動向和前沿性，為學生畢業后盡快適應相關崗位需求奠定良好的基礎，也從另一角度體現了“持續改進”的工程教育專業認證理念。

3實驗教學改革的效果

2017年，我校正式啟動機械設計制造及其自動化專業的工程教育專業認證相關工作并于2018年通過認證。以該專業2014、2015級為試點，新模式下《互換性與技術測量》實驗教學充分體現了工程教育專業認證的理念和人才培養目標，如圖1所示。圖3與圖4分別為400g/m3鋁粉和500g/m3鋁粉點火延遲時間與最大爆炸壓力關系圖。隨著鋁粉濃度變大，鋁粉最大爆炸壓力也逐漸變大。但點火延遲時間與最大爆炸壓力之間的關系仍然符合二次函數關系。本實驗中，鋁粉在400g/m3時最佳點火延遲時間為80ms，最大爆炸壓力為0.7152MPa；在400g/m3時最佳點火延遲時間為80ms，最大爆炸壓力為0.7152MPa；在500g/m3時最佳點火延遲時間為80ms，最大爆炸壓力為0.72167MPa。鋁粉濃度為300g/m3時標準點火延遲時間（國際規定60ms[3]）和最佳點火延遲時間下的最大爆炸壓力相差不大。這是由于最佳點火延遲時間與標準點火延遲時間相近的原因。當粉塵濃度逐漸增大到400g/m3和500g/m3時，最大爆炸壓力大于點火延遲時間為60ms時的爆炸壓力。整體上,鋁粉爆炸的猛烈程度隨點火延遲時間增大先上升后下降。這是由于點火延遲時間的長短會影響粉塵在容器內的散布狀況。點火延遲時間較短時，鋁粉粒子與空氣中的粒子并不能得到充分的混合，這樣會使爆炸不完全，所得到的爆炸壓力偏小。隨著點火延遲時間的延長，鋁粉粒子會與空氣充分混合，使爆炸壓力達到峰值。但是，當點火延遲時間大于最佳點火時間時，粉塵粒子會因為自身的質量而產生沉降作用，漂浮的粉塵云濃度會下降，導致爆炸猛度降低。實驗結果表明：較低濃度的鋁粉，受氣相湍流影響較為顯著。鋁粉可以快速均勻的散布在容器內部，且受到沉降作用影響較小。因此，鋁粉濃度為300g/m3時最佳點火延遲時間為62ms，在點火延遲時間下所得爆炸壓力略大于60ms所得爆炸壓力。然而，當鋁粉達到一定濃度后，由于鋁粉顆粒自身質量導致的沉降作用對于容器內鋁粉顆粒的影響，需要更長得的時間使鋁粉充分散布于整個密閉空間。隨著粉塵濃度繼續增加，氣象湍流以及沉降作用對于鋁粉的作用逐漸減小。因此，對于高濃度鋁粉而言點火延遲時間趨于穩定。而實驗結果400g/m3鋁粉和500g/m3鋁粉最佳點火延遲時間分別為85ms和83ms也證明了這一點。當鋁粉達到一定濃度后，其最佳點火延遲時間可以固定為80ms。3結論（1）鋁粉在300g/m3,400g/m3和500g/m3濃度下的最佳點火延遲時間分別為：60ms，80ms，80ms，最大爆炸壓力分別為：0.69121MPa，0.7152MPa，0.72167MPa。（2）點火延遲時間對鋁粉爆炸規律的研究有明顯的影響，不同濃度的鋁粉存在相對應的最佳點火延遲時間。在最佳點火延遲時間下，該濃度的鋁粉的爆炸壓力值最大。（3）在一定濃度范圍內，最佳點火時間隨鋁粉濃度上升而增大。

參考文獻：

[1]國家安全監管總局.江蘇省蘇州昆山市中榮金屬制品有限公司“8.2”特別重大爆炸事故調查報告[R].2015.

[2]陳曉坤,張自軍,王秋紅,鄧軍,李海濤,徐青峰.20L近球形容器中微米級鋁粉的爆炸特性[J].爆炸與沖擊,2018,38(05):1130-1136.

[3]陳春燕,龍思華,肖國清,王林元.點火延遲時間對甘薯粉塵爆炸的影響研究[J].中國安全生產科學技術,2016,12(12):171-175.

[4]袁旌杰,伍毅,陳瑜,吉華,黃衛星.點火延遲時間對粉塵最大爆炸壓力測定影響的研究[J].中國安全科學學報,2010,20(03):65-69.

[5]中國煤炭工業協會.粉塵云最大爆炸壓力和爆炸指數測定方法:GB/T16426-1996[S].北京:中國標準出版社,1997．

[6]中國煤炭工業協會.粉塵云爆炸下限濃度測定方法:GB/T16425-1996[S].北京:國標準出版社,1997．

作者：王慧 李翔英 單位：南京工程學院 機械工程學院