曾娣平(邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系,湖南邵陽422000)
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機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)改革探討
曾娣平
(邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系,湖南邵陽422000)
摘要:探討機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題,從課程體系、理論教學(xué)、實驗教學(xué)等方面進(jìn)行改革,提出以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為目的的教學(xué)模式。改革實驗教學(xué)模式提高實驗教學(xué)質(zhì)量、引入工程案例強(qiáng)化理論教學(xué)、引導(dǎo)學(xué)生自主參與、調(diào)動學(xué)習(xí)熱情和積極性,最終達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
關(guān)鍵詞:自主學(xué)習(xí);實驗教學(xué);提高教學(xué)質(zhì)量
測試技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、國防建設(shè)、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)和人們的生活等各個方面,并在其中發(fā)揮著越來越重要的作用,成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的一項必不可少的重要基礎(chǔ)技術(shù)。使用先進(jìn)的測試技術(shù)已成為經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展和科技現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。機(jī)械工程測試技術(shù)課程是一門基礎(chǔ)課程,包括測試的基礎(chǔ)知識、信號分析基礎(chǔ)、測試系統(tǒng)的特性及測試誤差理論、測量電路及應(yīng)用、計算機(jī)測試系統(tǒng)以及虛擬測試儀器的應(yīng)用,還包括常用傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、特性,以及機(jī)械工程中常見非電量測試方法(包括力和壓力、位移、溫度、振動、噪聲、轉(zhuǎn)速、功率等物理量的測試要求及測試方法)等方面的主要基礎(chǔ)知識。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)該了解和掌握機(jī)械工程測試技術(shù)的基本理論知識,建立起關(guān)于工程測試技術(shù)的完整的知識體系,獲得獨立開展科學(xué)研究所必備的測試技術(shù)的基礎(chǔ)理論、實驗方法以及數(shù)據(jù)分析等方面的知識[1]。
邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系的所有專業(yè)都開設(shè)了這門課程。通過專業(yè)教師多年的合作探討,制定了較完善的課程教學(xué)大綱,創(chuàng)建了設(shè)備較齊全的實驗室,在教學(xué)過程中采用了先進(jìn)的多媒體教學(xué)設(shè)備。但該課程理論性較強(qiáng),如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式,學(xué)生被動地接受老師課堂灌輸?shù)闹R,不僅對課程里面涉及的理論知識很難理解透徹,更不用說學(xué)好這門課程了。改革機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)體系,是實現(xiàn)機(jī)械工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和人才培養(yǎng)模式的需要,對培養(yǎng)具有較強(qiáng)動手能力的實用型人才具有深遠(yuǎn)的意義。
第一,相關(guān)課程的時間安排欠合理。與機(jī)械工程測試技術(shù)聯(lián)系緊密的先修課程主要有高等數(shù)學(xué)、電工電子技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)、過程控制工程理論等。如果這幾門課程沒有打下堅實的基礎(chǔ),那么在信號分析、測試系統(tǒng)分析、傳感器電路分析以及計算機(jī)測試技術(shù)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中都會感覺吃力,從而失去學(xué)習(xí)興趣。從教學(xué)體系上,就邵陽學(xué)院而言,這些相關(guān)課程的時間安排欠合理。這些課程,機(jī)械類學(xué)生都安排在大學(xué)一年級或二年級上學(xué)期開課,而機(jī)械工程測試技術(shù)課程安排在大學(xué)三年級二學(xué)期開課,中間間隔的時間至少有一年,學(xué)生對基礎(chǔ)知識的遺忘比較嚴(yán)重。而學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時,一方面要求學(xué)生全面回憶起高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)分析的內(nèi)容,另一方面要求學(xué)生不斷吸收全新測試技術(shù)知識。假如不能充分利用已學(xué)過的基礎(chǔ)知識并做到與新知識融會貫通,則相當(dāng)長一段時間都會處于茫茫然的學(xué)習(xí)階段,進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)緩慢,學(xué)習(xí)興趣銳減,積極性受挫[2]。
第二,實驗力度不足,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低。機(jī)械工程測試技術(shù)是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科,實驗教學(xué)非常重要?,F(xiàn)在的實驗教學(xué)狀態(tài)是:1)實驗教學(xué)內(nèi)容較少。我國將測試技術(shù)定位為專業(yè)基礎(chǔ)課,側(cè)重書本知識和理論教育,實驗教學(xué)較少。以邵陽學(xué)院為例,實驗教學(xué)只有8學(xué)時,而且現(xiàn)在的實驗教學(xué)模式基本上是教師下達(dá)實驗任務(wù),講解實驗原理,安排好實驗步驟,學(xué)生只要按照老師指導(dǎo)的實驗步驟按部就班地做;通常,做完實驗后,學(xué)生對實驗過程中用到的理論知識并沒有進(jìn)一步的認(rèn)識,沒有達(dá)到理論與實驗結(jié)合學(xué)習(xí)的目的;在實驗過程中師生之間缺少互動,學(xué)生的自主性沒有得到體現(xiàn)。2)實驗設(shè)備不足。不足主要體現(xiàn)在傳感器部分,沒有實物對象,學(xué)生對傳感器沒有感性的認(rèn)識,單純的原理介紹顯得枯燥、乏味;信號分析理論部分則涉及較多的高數(shù)內(nèi)容,對于機(jī)械類的學(xué)生來說過于深奧,學(xué)生很難理解,這些使得學(xué)生沒有學(xué)習(xí)興趣。
2.1優(yōu)化課程體系,合理安排課程
在整個機(jī)械工程專業(yè)體系中,機(jī)械工程測試技術(shù)起著承前啟后的作用,因此,在教學(xué)內(nèi)容上,應(yīng)與先修課程和后續(xù)課程做好合理的銜接,做到教學(xué)內(nèi)容不重復(fù)、不脫節(jié),能為后續(xù)課程打下堅實的基礎(chǔ)。一方面,可將該課程的教學(xué)安排提前到大二第二學(xué)期的后半個學(xué)期,學(xué)完高等數(shù)學(xué)、電子技術(shù)、計算機(jī)基礎(chǔ)等先修課程之后,馬上進(jìn)入該課程學(xué)習(xí),時間間隔短,學(xué)生對基礎(chǔ)知識把握好,能很快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),提高學(xué)習(xí)的積極性;另一方面,改進(jìn)教學(xué)模式,在教學(xué)過程中,涉及到先修課程的地方,可請相關(guān)課程教師以專題講座的形式對有關(guān)知識進(jìn)行復(fù)習(xí),專題講座也可以視頻的形式上傳到網(wǎng)絡(luò),學(xué)生根據(jù)需要在課余時間自行完成已學(xué)知識的復(fù)習(xí),從而為更好地學(xué)習(xí)新的課程內(nèi)容做好準(zhǔn)備。
2.2改革教學(xué)環(huán)境,提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量
機(jī)械工程測試技術(shù)是一門理論與實踐結(jié)合性較強(qiáng)的課程,但目前在教學(xué)過程中,知識的系統(tǒng)性與完整性、理論與實踐存在脫節(jié)現(xiàn)象,這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得枯燥、乏味,從而失去了自主學(xué)習(xí)的興趣。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性,可通過改革理論教學(xué)方法與實踐教學(xué)手段,達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。
第一,引入工程案例,提高學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師,學(xué)生對課程的興趣決定了學(xué)習(xí)的自主性,而學(xué)習(xí)的自主性決定了學(xué)習(xí)質(zhì)量。在教學(xué)過程中,建立“以興趣為核心的教學(xué)模式”,大量使用學(xué)生感興趣和親身感知的工程案例,從實踐到理論、從案例到科學(xué),認(rèn)識測試技術(shù)。比如,通過對機(jī)加工零件表面粗糙度形成原因的探討,使學(xué)生掌握信號的自相關(guān)分析部分的知識,這對機(jī)械系的學(xué)生來說是有切身體驗的,這樣就將枯燥的理論知識與生動的案例結(jié)合,使學(xué)生能夠更加生動形象地感受到基本原理的價值,避免枯燥無味的理論分析,活躍了課堂氣氛,提高了學(xué)習(xí)興趣。
第二,改革教學(xué)方式,課堂進(jìn)入實驗。機(jī)械工程測試技術(shù)涉及到測試的基礎(chǔ)知識、信號分析基礎(chǔ)、測試系統(tǒng)的特性及測試誤差理論。常用傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、特性、測量電路等基本理論知識的理解與應(yīng)用主要通過教師的課堂講解,枯燥、乏味、學(xué)生沒有感性的認(rèn)識,可改善已有的教學(xué)模式,強(qiáng)化試驗設(shè)備,將理論教學(xué)內(nèi)容放到實驗室,依靠實驗來實現(xiàn)。比如,傳感器部分,通過傳感器實驗,使學(xué)生從實驗中理解傳感器的測試原理、實際應(yīng)用等;測試系統(tǒng)特性部分,通過在實驗室組建適當(dāng)?shù)臏y試系統(tǒng),通過實驗掌握一階、二階測試系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性。學(xué)生通過實驗既學(xué)習(xí)理論知識,同時又將理論知識加以應(yīng)用在實驗過程中。
第三,引入仿真實驗,改善課堂教學(xué)環(huán)境。為解決課堂上實驗教學(xué)環(huán)境的營造問題,可引進(jìn)“可重構(gòu)虛擬儀器教學(xué)平臺”構(gòu)建的計算機(jī)化工程測試創(chuàng)新實驗室,針對測試技術(shù)課程實驗教學(xué)需要,設(shè)計實驗內(nèi)容,形成一個仿真實驗教學(xué)環(huán)境。為提高教學(xué)效果,可借助仿真實驗將信號分析、波形分析、頻譜分析等理論知識進(jìn)行可視化表達(dá)。學(xué)生通過直觀的感受,可以更深刻地理解這些理論知識的工程意義。
第四,啟發(fā)學(xué)生的自主設(shè)計實驗?zāi)芰Α嶒炛饕桥囵B(yǎng)學(xué)生的動手能力,通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié),使學(xué)生具有獨立解決實際問題的能力。而現(xiàn)在的實驗教學(xué)模式基本上是教師安排好實驗步驟,學(xué)生照做,得出數(shù)據(jù)即可。在這個過程中,師生之間、學(xué)生之間缺少互動,這種模式影響了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng),學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和能動性沒有得到體現(xiàn)。為了發(fā)揮學(xué)生的自主創(chuàng)新能力,提出“教師引導(dǎo),學(xué)生自主”的實驗?zāi)J?,即教師將實驗任?wù)和要求布置給學(xué)生,學(xué)生根據(jù)實驗任務(wù)書,利用已有的實驗資源,組織實驗原理、實驗儀器,設(shè)計實驗步驟,實驗由學(xué)生獨立完成,教師只是引導(dǎo)、監(jiān)督,不參與實驗過程[3]。另外,虛擬儀器是現(xiàn)代測試技術(shù)的一個新的發(fā)展方向,可引導(dǎo)學(xué)生利用自己的PC機(jī)創(chuàng)建虛擬實驗。比如,學(xué)生可用lab-view軟件平臺動手設(shè)計周期信號疊加系統(tǒng)仿真實驗,從而更形象地理解周期信號的諧波性。這種實驗?zāi)J侥軌虺浞职l(fā)揮學(xué)生主觀能動性,有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。
第五,以科研帶動實踐教學(xué)。大學(xué)生已經(jīng)具備了基本的科研能力,為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實踐能力,可通過鼓勵學(xué)生參與科研的方式帶動實踐教學(xué)。根據(jù)學(xué)院已有的科研項目,組織學(xué)習(xí)興趣小組,鼓勵學(xué)生主動參與感興趣的科研項目。通過這種方式,學(xué)生可以自己主動地去探索解決問題的方法,依靠所學(xué)知識解決實際問題,既培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣,也培養(yǎng)了實踐能力。
針對機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)中出現(xiàn)的“教師難教,學(xué)生難學(xué)”[4]的問題,分析了出現(xiàn)該問題的原因,從提高理論教學(xué)和實驗教學(xué)的質(zhì)量出發(fā),提出了以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為目的的教學(xué)模式。通過“教師引導(dǎo),學(xué)生自主”的實驗?zāi)J教岣邔嵺`教學(xué)質(zhì)量,引入工程案例、課堂與實驗結(jié)合等手段強(qiáng)化理論教學(xué),以引導(dǎo)學(xué)生自主參與的方式調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性,從而提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
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(責(zé)任校對王小飛)
作者簡介:曾娣平(1982-),女,湖南邵陽人,碩士,講師,主要從事材料加工研究。
基金項目:邵陽學(xué)院綜合改革教改項目(2014ZJG05)
收稿日期:20141216
doi:10.13582/j.cnki.1674-5884.2015.07.020
中圖分類號:G642.3
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號:1674-5884(2015)07-0059-03