“機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探討

蔣永華 李榮強 焦衛(wèi)東 張忠華 溫建明

摘要：“機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”是“機械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在人才培養(yǎng)中起著非常重要的作用。課程內(nèi)容涉及多學(xué)科知識，理論內(nèi)容抽象繁多，教學(xué)難度較大。為了提高該門課程的教學(xué)質(zhì)量，課程組針對新形勢下該課程的特點，發(fā)揮課程組的團隊優(yōu)勢，對該課程的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)、考核體系等方面的改革做了有益的探討。

關(guān)鍵詞：機械工程測試技術(shù)；教學(xué)質(zhì)量；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）38-0084-02

“機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”課程是機械類本科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程涉及力學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、機械工程和計算機科學(xué)等多學(xué)科知識，具有廣博的理論性和豐富的實踐性[1]。在機械類本科課程體系中起到承上啟下的作用，對于培養(yǎng)學(xué)生的理論學(xué)習(xí)能力、實際動手能力、知識運用能力以及創(chuàng)新能力具有重要作用[2]。課程內(nèi)容抽象繁多，實踐環(huán)節(jié)要求高，內(nèi)容多而學(xué)時少，故出現(xiàn)了“教師難教，學(xué)生難學(xué)”的問題。為了適應(yīng)教學(xué)改革需要，提高課程教學(xué)質(zhì)量，探討該課程的教學(xué)方法等十分必要[3]。因此，為了提高該門課程的教學(xué)質(zhì)量，從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)、評價體系等方面做了有益的探討，提出了教學(xué)改革措施，以期提高課堂教學(xué)質(zhì)量，滿足人才培養(yǎng)需要。

一、教學(xué)方法改革

1.啟發(fā)式教學(xué)，加強師生溝通。在教學(xué)中必須充分調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情，才會主動積極地去學(xué)習(xí)[4]。因此，采用啟發(fā)式的教學(xué)模式，通過提問與討論來加強師生溝通，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。例如，講授電容傳感器時，先回顧電容構(gòu)造及計算公式，然后提問：影響電容的因素有哪些？被測物理量如何作用在這些因素上使電容改變？在明確電容的三個影響因素后，即極板正對面積、極板間的介電常數(shù)、極板間距，學(xué)生自然明白被測物理量可通過改變這三個因素使得電容改變。進一步提問：在工業(yè)現(xiàn)場可用其測哪些量？學(xué)生立刻會想到距離。繼續(xù)引導(dǎo)：距離如何作用在影響因素上使得電容改變？學(xué)生自然會想到通過改變極板間距。此時，進一步引導(dǎo)距離與哪些物理量有關(guān)，進而啟發(fā)學(xué)生思考，電容傳感器還能測其他什么量。通過這樣逐步引導(dǎo)，學(xué)生會明白其還可測厚度、應(yīng)變、聲壓、液位高度等，以及測速度、加速度、角位移、交加速度等。在此教學(xué)過程中，學(xué)生能深刻理解所學(xué)理論知識，且會覺得很有成就感。

2.工程案例教學(xué)，培養(yǎng)工程意識和能力。案例教學(xué)已成為教學(xué)方法改革的重要內(nèi)容之一，將其引入到課程教學(xué)中，能夠讓學(xué)生正確建立起工程測試與應(yīng)用的整體概念，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決工程實際問題，從而培養(yǎng)工程意識和工程能力。因此，教師需要提煉出典型的工程教學(xué)案例。在案例篩選與提煉上，應(yīng)緊扣課程教學(xué)大綱，可從幾個方面來篩選：（1）從科研項目中提煉；（2）從企業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)中收集；（3）從指導(dǎo)學(xué)生科研項目中篩選。例如，以筆者指導(dǎo)學(xué)生的國家創(chuàng)新訓(xùn)練項目“基于LabVIEW的電機轉(zhuǎn)速遠程測控系統(tǒng)研制”為工程案例?？上到y(tǒng)介紹轉(zhuǎn)速傳感器的基本原理及應(yīng)用場合，同時講解如何進行數(shù)據(jù)采集及基于LabVIEW的系統(tǒng)設(shè)計。讓學(xué)生總結(jié)出可用于轉(zhuǎn)速測量的傳感器，并思考如何用于轉(zhuǎn)速測量，適用于什么工作場合等。同時比較分析，各有什么優(yōu)缺點，工作原理有何區(qū)別，通過讓學(xué)生不斷思考來培養(yǎng)其工程思維能力。

3.根據(jù)課程內(nèi)容協(xié)調(diào)多種教學(xué)手段。內(nèi)容既有理論知識又有實際測試，為保證教學(xué)效果，要協(xié)調(diào)好多媒體教學(xué)與板書教學(xué)的關(guān)系，對于不同的章節(jié)應(yīng)采取不同的授課方式[4]。理論性較強的內(nèi)容，宜采用板書為主的教學(xué)手段，比如頻譜分析等。應(yīng)用性較強的內(nèi)容，比如傳感器，宜采用多媒體為主的教學(xué)手段，配合圖片、視頻、動畫演示等手段輔助教學(xué)。既可減少課時，又能增加信息量，還便于理解和記憶。此外，利用虛擬信號分析系統(tǒng)進行仿真演示，如信號產(chǎn)生與合成、波形特征、頻譜分析、濾波、相關(guān)分析等，加深對知識的理解。

4.建立課程教學(xué)網(wǎng)站，搭建在線交流平臺。建立課程教學(xué)網(wǎng)站，將多媒體課件、虛擬信號分析系統(tǒng)、微課視頻等各類教學(xué)資源及時上傳，利于學(xué)生復(fù)習(xí)和自學(xué)。同時，搭建一個問答反饋與在線交流平臺，方便學(xué)生與老師之間交流。學(xué)生遇到問題時能及時答疑，使師生間的溝通不再受時間與地點限制，利于學(xué)生更好地掌握此門課程。

二、教學(xué)內(nèi)容改革

1.建立“工程案例、虛擬儀器和實驗教學(xué)為主線”教學(xué)模式。在教學(xué)方法上，建立“工程案例、虛擬儀器和實驗為主線”的教學(xué)模式；在教學(xué)內(nèi)容上，篩選與提煉出緊扣教學(xué)大綱的工程案例來開闊學(xué)生學(xué)術(shù)眼界，促使被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)；在教學(xué)手段上，則用多媒體動畫結(jié)合虛擬系統(tǒng)進行仿真演示，將抽象的理論形象化，給枯燥的內(nèi)容以活力。把學(xué)生應(yīng)用能力、實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融合到教學(xué)中。

2.跟蹤技術(shù)發(fā)展進行教材建設(shè)。目前，大多教材更新速度緩慢，與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀嚴重脫節(jié)，教學(xué)內(nèi)容遠遠落后于社會生產(chǎn)的需求[4]。因此，在教材內(nèi)容安排上，根據(jù)教學(xué)大綱，重組教材內(nèi)容，打破現(xiàn)有教材按章節(jié)劃分的結(jié)構(gòu)，將內(nèi)容進行重新組合和調(diào)整。在內(nèi)容設(shè)置上，重視基礎(chǔ)素質(zhì)與實踐能力培養(yǎng)，突出實訓(xùn)實踐環(huán)節(jié)，引入工程案例，增加實用性。

3.合理組織教學(xué)內(nèi)容。課程內(nèi)容繁多，必須根據(jù)教學(xué)內(nèi)容之間的聯(lián)系合理組織教學(xué)內(nèi)容。精簡課程內(nèi)容，有的放矢，掌握概念，注重應(yīng)用，降低理論學(xué)習(xí)難度，減少公式推導(dǎo)，突出測試理論與技術(shù)的應(yīng)用[4]。補充新的知識，不講或簡單提及其他課程已重點講述內(nèi)容，如傳遞函數(shù)等。在完成教學(xué)目標(biāo)前提下，盡可能降低學(xué)習(xí)難度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

三、實驗教學(xué)改革

1.精心設(shè)計實驗內(nèi)容，注重能力培養(yǎng)。精心設(shè)計實驗內(nèi)容，分為3個層次，即：基本實驗、綜合實驗、創(chuàng)新實驗。其中，基本實驗注重培養(yǎng)對基本概念與知識的理解，培養(yǎng)測試基本技能；綜合實驗注重培養(yǎng)綜合運用測試技術(shù)分析與解決問題能力；創(chuàng)新實驗注重培養(yǎng)開展測試技術(shù)方面研發(fā)與應(yīng)用[5]?；A(chǔ)實驗包括：信號分析與處理、測量裝置基本特性仿真、常用傳感器及性能標(biāo)定、動態(tài)信號調(diào)理、虛擬儀器實驗等；綜合實驗包括：機械設(shè)備等對象的振動、噪聲、速度、位移、加速度、力等常見物理量的綜合測試與分析；創(chuàng)新實驗主要是結(jié)合科研項目或工程問題開展，針對機械設(shè)備等對象開展研究性、創(chuàng)新性的開發(fā)工作，包括動態(tài)性能測試與分析、新的測試技術(shù)和方法應(yīng)用、測試實驗裝置研制、虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)等。

2.建立學(xué)生為主的應(yīng)用型實驗?zāi)Ｊ?。由于受傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式及實驗條件等影響，目前，很多高校的實驗教學(xué)中仍是以教師為主、學(xué)生為輔的模式。學(xué)生按部就班地做實驗，最后卻不清楚基本原理，而且不知道為什么要這么做。因此，必須建立以學(xué)生為主的應(yīng)用型實驗?zāi)Ｊ健Ｔ趯嶒炃耙恢芟逻_實驗任務(wù)書，明確給出實驗?zāi)康暮鸵?、可提供的實驗設(shè)備等。學(xué)生則根據(jù)任務(wù)書完成實驗原理、實驗步驟、實驗設(shè)計、儀器連線等工作。實驗由學(xué)生獨立完成，教師只需強調(diào)注意事項并適時加以指導(dǎo)。這種實驗?zāi)Ｊ较拢瑢W(xué)生是主體，教師只起到引導(dǎo)作用，能夠充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，利于培養(yǎng)學(xué)生能力。

3.建立科研興趣小組提高實踐動手能力。除課堂與實驗之外，建立科研項目學(xué)習(xí)興趣小組。根據(jù)科研項目（如國家級創(chuàng)新訓(xùn)練項目，浙江省新苗人才計劃）來設(shè)置難度相對較大的題目，讓各興趣小組積極參與。由于科研項目需要解決實際問題，因此任務(wù)本身就具有挑戰(zhàn)性，這就要求學(xué)生必須親自探索、研究，依靠所學(xué)知識去分析和解決問題，更加容易激發(fā)學(xué)生的興趣和內(nèi)在學(xué)習(xí)動機。在做課題的過程中，加深了學(xué)生對測試理論與技術(shù)的領(lǐng)悟，培養(yǎng)了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成了良好的項目習(xí)慣。因此，興趣小組的建立與科研項目的實施，對于學(xué)生了解和體驗科學(xué)研究的過程與方法，明白測試理論與技術(shù)和實際工程應(yīng)用之間的關(guān)系非常有幫助，可切實提高學(xué)生的應(yīng)用能力、動手能力和創(chuàng)新能力。

四、改革課程考核體系

建立新的課程考核與評價體系，采用多種學(xué)業(yè)評價內(nèi)容來構(gòu)成課程成績。內(nèi)容包括：課堂考勤、平時作業(yè)、課堂討論、課程實踐（大作業(yè)、實驗和論文）、期末試卷等。其中，期末成績占50%，平時成績占50%（課堂考勤10%、平時作業(yè)10%、課堂討論表現(xiàn)10%、實驗報告20%）。通過改革，使平時表現(xiàn)、課程實踐（實驗實踐）、期末考試三者進行了有機結(jié)合，摒棄了以往考核體系只重視期末成績而忽視課程學(xué)習(xí)過程的傳統(tǒng)模式，優(yōu)化了課程評價體系。

五、結(jié)語

為提高課程教學(xué)質(zhì)量，從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)和考核體系等方面做了有益探討。教學(xué)實踐表明，合理設(shè)置和組織教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)模式和方法，精心設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容，建立新的評價與考核體系，可以切實提升課程教學(xué)質(zhì)量，有助于培養(yǎng)學(xué)生運用測試理論與技能來分析與解決問題的能力，并且培養(yǎng)創(chuàng)新意識和能力，達到培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)應(yīng)用人才的目的。

參考文獻：

[1]化春鍵，尤麗華，周一屆.測試技術(shù)類課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新研究[J].江南大學(xué)學(xué)報：教育科學(xué)版，2008，28（1）：69-71.

[2]曾國英，趙登峰.測試技術(shù)課程教學(xué)改革探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013，（26）：135-136.

[3]李敏通，朱兆龍，查崢.“機械工程測試技術(shù)”教學(xué)方法研究探討[J].教育教學(xué)論壇，2012，（4）：189-190.

[4]張雙雙，楊洪濤，劉齊更.淺析“機械工程測試技術(shù)”課程之教學(xué)改革[J].科技信息，2013，（23）：182-183.

[5]劉吉軒，張小棟，陳花玲.測試技術(shù)層次化實驗教學(xué)改革與時間[J].實驗室研究與探索，2013，32（1）：125-128.