強化實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力

楊文志

摘 要：以培養(yǎng)卓越工程師為目標，強化課程實驗教學(xué)，整理總結(jié)以往從事過工業(yè)現(xiàn)場科研工作的資料，將實驗內(nèi)容與工程實踐緊密結(jié)合，凝練出綜合性設(shè)計性強的實驗項目?？蒲许椖咳谌雽嶒灲虒W(xué)中，工業(yè)現(xiàn)場測試內(nèi)容進入實驗教學(xué)，豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓展學(xué)生視野，鍛煉學(xué)生工程能力。加強實驗過程指導(dǎo)，變被動指導(dǎo)為主動及時指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生將各知識聯(lián)系起來，與其它相關(guān)課程知識聯(lián)系起來，積極思考實驗中出現(xiàn)的問題及解決辦法，全面培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：測試技術(shù) 教學(xué)研究 實驗 實踐能力 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（b）-0159-02

《機械測試技術(shù)》課程是機械類專業(yè)的必修課和主干課，課程涉及的知識龐雜，具有實踐性強特點。實驗教學(xué)是理論教學(xué)的補充和延伸，必須抓好實驗環(huán)節(jié)教學(xué)。

長期以來，機械測試技術(shù)課程實驗教學(xué)存在以下問題：綜合性實驗項目少，設(shè)計性更無從談起；實驗內(nèi)容不夠豐富；實驗指導(dǎo)方法缺乏新意，被動式指導(dǎo)，缺乏理論聯(lián)系實際的指導(dǎo)；科研項目與實驗教學(xué)融入不夠；實驗內(nèi)容缺乏活力，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏熱情。

為了解決實驗教學(xué)中存在的問題，多年來對實驗課進行教學(xué)改革，通過強化實驗教學(xué)，更好地培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力，以適應(yīng)市場對人才的要求。

1 科研項目融入到實驗教學(xué)中

充分發(fā)揮20多年來從事測試技術(shù)科研工作的優(yōu)勢，將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)資源，提升教學(xué)質(zhì)量。信號分析處理是難點，不太容易掌握，更無法應(yīng)用。為此，在采用將科研項目融入到實驗中的方法，取得好的效果。例如連鑄結(jié)晶器振動臺振動曲線測量與分析科研項目、軋鋼機、減速機、風(fēng)力發(fā)電機等工業(yè)現(xiàn)場大型關(guān)鍵設(shè)備的振動測試，科研項目積累了豐富的現(xiàn)場實測信號和資料，以及使用過的傳感器、測試裝置、軟件，把這些內(nèi)容融入實驗教學(xué)中。選擇一部分現(xiàn)場實測工程信號，放在工程信號分析實驗項目中，學(xué)生面對真實的現(xiàn)場工程信號和資料，用信號分析方法提取信號時域頻域特征，目的意義清晰明確，理論聯(lián)系實際，開闊學(xué)生的視野，提高工程實踐和創(chuàng)新能力。實驗分析中需要運用信號分析傅里葉變換等基本原理，可以先在實驗臺上豐富的時域頻域分析軟件中學(xué)習(xí)，再去解決實際工程問題。這樣做的優(yōu)點是學(xué)生帶著解決實際問題去做實驗，突出工程性和綜合性特點。

振動臺振動曲線測量實驗項目，為設(shè)計性實驗，同時具有綜合性特點。提供條件：振動臺、差動式電感位移傳感器及調(diào)理器、壓電式加速度傳感器及調(diào)理器、電渦流傳感器及調(diào)理器、速度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、信號采集分析軟件、計算機等。振動臺振動方向為垂直，振動幅度、頻率可調(diào)，模擬實際結(jié)晶器振動臺的振動，實驗設(shè)備全部是科研工作的積累。學(xué)生通過以上設(shè)備，搭建振動臺振動曲線測量系統(tǒng)，記錄不同振動幅值和頻率下曲線，在時域頻域方面分析振動臺特性；并且采用不同類型傳感器測量振動臺的振動，比較振動曲線測量結(jié)果差異。該項實驗在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力方面發(fā)揮較大作用。

20多年科研工作積累，豐富了實驗教學(xué)內(nèi)容，為實驗教學(xué)增添了活力。為加強工程實踐能力的培養(yǎng)，近距離接觸現(xiàn)場實際，將歷年來科研工作中使用的多種傳感器（如：壓力傳感器、扭矩傳感器、振動傳感器等）、測試裝置實物、產(chǎn)品性能資料、項目結(jié)題報告等陳列在展臺中，實驗教學(xué)中輔以講解，引導(dǎo)學(xué)生認識學(xué)習(xí)。并根據(jù)現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合實際需要，不斷在修改、補充和完善實驗內(nèi)容。

2 強化綜合性和創(chuàng)新性實驗教學(xué)

根據(jù)實驗室條件精選實驗項目，所選實驗項目內(nèi)容涵蓋該課程的主要知識點。調(diào)整實驗項目，將所有實驗改造成綜合性、創(chuàng)新性、設(shè)計性實驗項目，開闊學(xué)生的思路，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

經(jīng)過20多年的教學(xué)實踐和實驗室建設(shè)，精選6個必做實驗項目，分別是：現(xiàn)場實測信號時域頻域分析、力參數(shù)測試、電渦流傳感器位移測量、動態(tài)應(yīng)變測試與分析、機械振動測試分析、軸心軌跡測試分析。實驗內(nèi)容涵蓋信號分析、測試系統(tǒng)特性、傳感器原理、機械參數(shù)測試等方面內(nèi)容，每一項實驗突出工程實踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生得到系統(tǒng)和全面的訓(xùn)練。以科研項目為導(dǎo)向，每個實驗項目進行一個或幾個非電量參數(shù)的測試，實驗指導(dǎo)書中提出擬解決的實際測試問題，通過給定的設(shè)備及條件來完成任務(wù)。結(jié)合現(xiàn)場實際布置思考題，要求按科技總結(jié)報告形式撰寫實驗報告。實驗中學(xué)生帶著問題思考、討論、動手實驗，并按科技報告撰寫測試目的意義、測試內(nèi)容、方法、步驟、結(jié)果分析等，使學(xué)生得到綜合性訓(xùn)練，培養(yǎng)了工程實踐能力和創(chuàng)新能力。為拓展學(xué)生的視野，還開設(shè)了轉(zhuǎn)速測量、溫度測量、噪聲測試、沖擊測試等選做實驗。

設(shè)立了一個學(xué)分的開放性實驗，學(xué)生預(yù)約登記，選做基于虛擬儀器的轉(zhuǎn)速、液位、溫度等實驗，從系統(tǒng)組建、到軟件編制都要求學(xué)生自己完成，提高學(xué)生設(shè)計測試系統(tǒng)的能力。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，根據(jù)該校的教學(xué)特色，組織課程組教師，在學(xué)校申報與測試技術(shù)相關(guān)的科研訓(xùn)練課題，供學(xué)生選做。組織學(xué)生參加企業(yè)課題，在教師的指導(dǎo)下，在課題中承擔相應(yīng)的任務(wù)。

通過實踐性訓(xùn)練，學(xué)生既掌握必要的工程測試理論，又掌握一定的實驗技能，增強了學(xué)生的動手能力。實踐性訓(xùn)練課已逐步成為學(xué)生理解、消化、吸收、升華、轉(zhuǎn)化《機械測試技術(shù)》理論基礎(chǔ)不可缺少的步驟。

3 主動及時指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題

實驗指導(dǎo)中教師不僅答疑解惑，更重要是啟發(fā)學(xué)生思考。在指導(dǎo)中用聯(lián)系的觀點將相關(guān)知識有機聯(lián)系起來，將書本知識與工業(yè)現(xiàn)場實際聯(lián)系起來。從而使知識構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達到融會貫通效果。其次，延伸實驗教學(xué)，緊密結(jié)合生產(chǎn)實際，不僅鞏固課堂所學(xué)內(nèi)容，而且架起實驗教學(xué)與生產(chǎn)實際的橋梁。

在實驗中指導(dǎo)老師主動多了解各組實驗情況，發(fā)現(xiàn)實驗中出現(xiàn)的具有共性問題，及時為全體學(xué)生點撥相關(guān)知識。如懸臂梁振動測試實驗中，安裝在工字鋼上的懸臂梁因沒有與實驗臺固定，在沖擊懸臂梁自由端時懸臂梁響應(yīng)輸出波形中疊加了工字鋼晃動信號，即頻率較高的衰減振動信號被頻率較低的信號調(diào)幅，絕大多數(shù)學(xué)生沒有在意甚至看不出來，及時引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，分析頻譜圖包涵信息非常必要。提示學(xué)生將懸臂梁裝置放在桌子中間、邊沿和地面不同位置，分別測量沖擊波形，結(jié)合頻譜分析軟件，解釋原因。

實驗指導(dǎo)需要創(chuàng)新改革，從被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃又笇?dǎo)，用聯(lián)系和系統(tǒng)的方法發(fā)現(xiàn)問題，及時引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)習(xí)。實驗應(yīng)該與實際生產(chǎn)實踐相結(jié)合。

4 結(jié)語

機械測試技術(shù)課程實驗教學(xué)中綜合性、設(shè)計性，教學(xué)改革實踐促進教學(xué)質(zhì)量提高，科研項目融入到實驗中，為教學(xué)增添了活力。實驗過程中主動及時指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題，有利于學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握知識，有助于建立與實際生產(chǎn)的聯(lián)系。實驗教學(xué)中充分體現(xiàn)以學(xué)生為本、教師為魂的教學(xué)理念，培養(yǎng)具有工程實踐能力和創(chuàng)新能力的人才。

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