“机械工程测试技术基础”课程教学改革探讨

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摘要：“机械工程测试技术基础”是“机械设计制造及其自动化”专业一门重要的专业基础课，在人才培养中起着非常重要的作用。课程内容涉及多学科知识，理论内容抽象繁多，教学难度较大。为了提高该门课程的教学质量，课程组针对新形势下该课程的特点，发挥课程组的团队优势，对该课程的教学方法、教学内容、实验教学、考核体系等方面的改革做了有益的探讨。

关键词：机械工程测试技术；教学质量；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）38-0084-02

“机械工程测试技术基础”课程是机械类本科专业的一门专业基础课，课程涉及力学、电子学、材料学、机械工程和计算机科学等多学科知识，具有广博的理论性和丰富的实践性[1]。在机械类本科课程体系中起到承上启下的作用，对于培养学生的理论学习能力、实际动手能力、知识运用能力以及创新能力具有重要作用[2]。课程内容抽象繁多，实践环节要求高，内容多而学时少，故出现了“教师难教，学生难学”的问题。为了适应教学改革需要，提高课程教学质量，探讨该课程的教学方法等十分必要[3]。因此，为了提高该门课程的教学质量，从教学方法、教学内容、实验教学、评价体系等方面做了有益的探讨，提出了教学改革措施，以期提高课堂教学质量，满足人才培养需要。

一、教学方法改革

1.启发式教学，加强师生沟通。在教学中必须充分调动学生的积极性，激发其学习热情，才会主动积极地去学习[4]。因此，采用启发式的教学模式，通过提问与讨论来加强师生沟通，激发学习兴趣。例如，讲授电容传感器时，先回顾电容构造及计算公式，然后提问：影响电容的因素有哪些？被测物理量如何作用在这些因素上使电容改变？在明确电容的三个影响因素后，即极板正对面积、极板间的介电常数、极板间距，学生自然明白被测物理量可通过改变这三个因素使得电容改变。进一步提问：在工业现场可用其测哪些量？学生立刻会想到距离。继续引导：距离如何作用在影响因素上使得电容改变？学生自然会想到通过改变极板间距。此时，进一步引导距离与哪些物理量有关，进而启发学生思考，电容传感器还能测其他什么量。通过这样逐步引导，学生会明白其还可测厚度、应变、声压、液位高度等，以及测速度、加速度、角位移、交加速度等。在此教学过程中，学生能深刻理解所学理论知识，且会觉得很有成就感。

2.工程案例教学，培养工程意识和能力。案例教学已成为教学方法改革的重要内容之一，将其引入到课程教学中，能够让学生正确建立起工程测试与应用的整体概念，引导学生应用所学知识解决工程实际问题，从而培养工程意识和工程能力。因此，教师需要提炼出典型的工程教学案例。在案例筛选与提炼上，应紧扣课程教学大纲，可从几个方面来筛选：（1）从科研项目中提炼；（2）从企业生产和研发中收集；（3）从指导学生科研项目中筛选。例如，以笔者指导学生的国家创新训练项目“基于LabVIEW的电机转速远程测控系统研制”为工程案例。可系统介绍转速传感器的基本原理及应用场合，同时讲解如何进行数据采集及基于LabVIEW的系统设计。让学生总结出可用于转速测量的传感器，并思考如何用于转速测量，适用于什么工作场合等。同时比较分析，各有什么优缺点，工作原理有何区别，通过让学生不断思考来培养其工程思维能力。

3.根据课程内容协调多种教学手段。内容既有理论知识又有实际测试，为保证教学效果，要协调好多媒体教学与板书教学的关系，对于不同的章节应采取不同的授课方式[4]。理论性较强的内容，宜采用板书为主的教学手段，比如频谱分析等。应用性较强的内容，比如传感器，宜采用多媒体为主的教学手段，配合图片、视频、动画演示等手段辅助教学。既可减少课时，又能增加信息量，还便于理解和记忆。此外，利用虚拟信号分析系统进行仿真演示，如信号产生与合成、波形特征、频谱分析、滤波、相关分析等，加深对知识的理解。

4.建立课程教学网站，搭建在线交流平台。建立课程教学网站，将多媒体课件、虚拟信号分析系统、微课视频等各类教学资源及时上传，利于学生复习和自学。同时，搭建一个问答反馈与在线交流平台，方便学生与老师之间交流。学生遇到问题时能及时答疑，使师生间的沟通不再受时间与地点限制，利于学生更好地掌握此门课程。

二、教学内容改革

1.建立“工程案例、虚拟仪器和实验教学为主线”教学模式。在教学方法上，建立“工程案例、虚拟仪器和实验为主线”的教学模式；在教学内容上，筛选与提炼出紧扣教学大纲的工程案例来开阔学生学术眼界，促使被动学习变为主动学习；在教学手段上，则用多媒体动画结合虚拟系统进行仿真演示，将抽象的理论形象化，给枯燥的内容以活力。把学生应用能力、实践能力、创新能力的培养融合到教学中。

2.跟踪技术发展进行教材建设。目前，大多教材更新速度缓慢，与技术发展现状严重脱节，教学内容远远落后于社会生产的需求[4]。因此，在教材内容安排上，根据教学大纲，重组教材内容，打破现有教材按章节划分的结构，将内容进行重新组合和调整。在内容设置上，重视基础素质与实践能力培养，突出实训实践环节，引入工程案例，增加实用性。

3.合理组织教学内容。课程内容繁多，必须根据教学内容之间的联系合理组织教学内容。精简课程内容，有的放矢，掌握概念，注重应用，降低理论学习难度，减少公式推导，突出测试理论与技术的应用[4]。补充新的知识，不讲或简单提及其他课程已重点讲述内容，如传递函数等。在完成教学目标前提下，尽可能降低学习难度，激发学习兴趣。

三、实验教学改革

1.精心设计实验内容，注重能力培养。精心设计实验内容，分为3个层次，即：基本实验、综合实验、创新实验。其中，基本实验注重培养对基本概念与知识的理解，培养测试基本技能；综合实验注重培养综合运用测试技术分析与解决问题能力；创新实验注重培养开展测试技术方面研发与应用[5]。基础实验包括：信号分析与处理、测量装置基本特性仿真、常用传感器及性能标定、动态信号调理、虚拟仪器实验等；综合实验包括：机械设备等对象的振动、噪声、速度、位移、加速度、力等常见物理量的综合测试与分析；创新实验主要是结合科研项目或工程问题开展，针对机械设备等对象开展研究性、创新性的开发工作，包括动态性能测试与分析、新的测试技术和方法应用、测试实验装置研制、虚拟仪器系统开发等。

2.建立学生为主的应用型实验模式。由于受传统实验教学模式及实验条件等影响，目前，很多高校的实验教学中仍是以教师为主、学生为辅的模式。学生按部就班地做实验，最后却不清楚基本原理，而且不知道为什么要这么做。因此，必须建立以学生为主的应用型实验模式。在实验前一周下达实验任务书，明确给出实验目的和要求、可提供的实验设备等。学生则根据任务书完成实验原理、实验步骤、实验设计、仪器连线等工作。实验由学生独立完成，教师只需强调注意事项并适时加以指导。这种实验模式下，学生是主体，教师只起到引导作用，能够充分发挥学生主观能动性，利于培养学生能力。

3.建立科研兴趣小组提高实践动手能力。除课堂与实验之外，建立科研项目学习兴趣小组。根据科研项目（如国家级创新训练项目，浙江省新苗人才计划）来设置难度相对较大的题目，让各兴趣小组积极参与。由于科研项目需要解决实际问题，因此任务本身就具有挑战性，这就要求学生必须亲自探索、研究，依靠所学知识去分析和解决问题，更加容易激发学生的兴趣和内在学习动机。在做课题的过程中，加深了学生对测试理论与技术的领悟，培养了浓厚的学习兴趣，养成了良好的项目习惯。因此，兴趣小组的建立与科研项目的实施，对于学生了解和体验科学研究的过程与方法，明白测试理论与技术和实际工程应用之间的关系非常有帮助，可切实提高学生的应用能力、动手能力和创新能力。

四、改革课程考核体系

建立新的课程考核与评价体系，采用多种学业评价内容来构成课程成绩。内容包括：课堂考勤、平时作业、课堂讨论、课程实践（大作业、实验和论文）、期末试卷等。其中，期末成绩占50%，平时成绩占50%（课堂考勤10%、平时作业10%、课堂讨论表现10%、实验报告20%）。通过改革，使平时表现、课程实践（实验实践）、期末考试三者进行了有机结合，摒弃了以往考核体系只重视期末成绩而忽视课程学习过程的传统模式，优化了课程评价体系。

五、结语

为提高课程教学质量，从教学方法、教学内容、实验教学和考核体系等方面做了有益探讨。教学实践表明，合理设置和组织教学内容，改革教学模式和方法，精心设计实验教学内容，建立新的评价与考核体系，可以切实提升课程教学质量，有助于培养学生运用测试理论与技能来分析与解决问题的能力，并且培养创新意识和能力，达到培养创新型高素质应用人才的目的。

参考文献：

[1]化春键，尤丽华，周一届.测试技术类课程的教学改革与创新研究[J].江南大学学报：教育科学版，2008，28（1）：69-71.

[2]曾国英，赵登峰.测试技术课程教学改革探讨[J].科技创新导报，2013，（26）：135-136.

[3]李敏通，朱兆龙，查峥.“机械工程测试技术”教学方法研究探讨[J].教育教学论坛，2012，（4）：189-190.

[4]张双双，杨洪涛，刘齐更.浅析“机械工程测试技术”课程之教学改革[J].科技信息，2013，（23）：182-183.

[5]刘吉轩，张小栋，陈花玲.测试技术层次化实验教学改革与时间[J].实验室研究与探索，2013，32（1）：125-128.