測(cè)試技術(shù)與信號(hào)處理新時(shí)期教學(xué)改革研究

馮偉+邢莉+付瑩瑩+田曉峰+吳祥+陳樹(shù)祥

摘要：測(cè)試技術(shù)與信號(hào)處理課程作為機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)課，在當(dāng)代技術(shù)迅猛發(fā)展的大環(huán)境促進(jìn)下，教學(xué)的意義越發(fā)突出。著重研究在教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題以及對(duì)教學(xué)改革的方式方法進(jìn)行探討，以期獲得良好的教學(xué)效果，以培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的高水平測(cè)試人才為培養(yǎng)目標(biāo)，獲得教學(xué)改革方案，對(duì)指導(dǎo)日常教學(xué)工作具有深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞：測(cè)試技術(shù)與信號(hào)處理；課程改革；學(xué)生能力訓(xùn)練

一、 前言

測(cè)試技術(shù)與信號(hào)處理屬于信息科學(xué)的范疇，有極強(qiáng)的理論及實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。一般機(jī)械專業(yè)在學(xué)生大學(xué)三年級(jí)作為專業(yè)課開(kāi)設(shè)。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握工程測(cè)試技術(shù)的基本概念、理論及方法。力求能夠利用已有的測(cè)試設(shè)備或者通過(guò)自主搭建的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行多種信號(hào)的測(cè)試與分析，對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)分析的各個(gè)環(huán)節(jié)——傳感器、信號(hào)調(diào)理、信號(hào)分析與處理、顯示與記錄等問(wèn)題有透徹而深刻的理解與認(rèn)識(shí)，為今后從事相關(guān)的工程測(cè)試工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、 影響教學(xué)效果的主要問(wèn)題

（一） 先行課程的掌握程度有限

測(cè)試技術(shù)與信號(hào)處理課程內(nèi)容涉及多學(xué)科知識(shí)的交叉，大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、力學(xué)等都必須是先修課程，在這些知識(shí)扎實(shí)掌握的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行，因此其他先行課程的掌握程度是影響教學(xué)效果的第一個(gè)問(wèn)題。上述的幾門課程應(yīng)該說(shuō)都是大學(xué)期間較難、但卻非常重要和基礎(chǔ)的課程。以我校為例，縱觀近五年的學(xué)生學(xué)習(xí)這幾門課程的考試成績(jī)，平均分較低。除去考研學(xué)生，到大三學(xué)年之后，學(xué)生尤其對(duì)高等數(shù)學(xué)的掌握度不高。普遍存在對(duì)理論性很強(qiáng)的課程考試過(guò)后一段時(shí)間遺忘嚴(yán)重的現(xiàn)象。

（二） 理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)的脫節(jié)

由于教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的限制，往往在教學(xué)實(shí)施中更側(cè)重課本內(nèi)容的講授，學(xué)生被動(dòng)地聽(tīng)課，氣氛和互動(dòng)性不夠。因此傳統(tǒng)的教學(xué)割斷了理論和工程實(shí)踐之間的聯(lián)系，難以建立機(jī)械測(cè)試系統(tǒng)整體概念?，F(xiàn)在所采用的教學(xué)方式多為課程授課為主，與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合。一般測(cè)試技術(shù)課程的總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，其中理論課程42學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程為6學(xué)時(shí)。以我校為例，其中的六個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)主要包括：傳感器及橋式電路的測(cè)量、信號(hào)的合成與分解以及信號(hào)的分析。所使用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器、設(shè)備以及相關(guān)的軟件均較為陳舊，只能對(duì)課本的理論知識(shí)有一定程度的認(rèn)識(shí)，距離達(dá)到良好的應(yīng)用效果還有一定的差距。

（三） 缺少優(yōu)秀的指導(dǎo)性教材

測(cè)試技術(shù)課程強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐能力，最終的教學(xué)目標(biāo)要能實(shí)現(xiàn)基本的測(cè)試操作與分析，因此在授課的過(guò)程中工程實(shí)例是必不可少的?，F(xiàn)階段的教材一般均以基礎(chǔ)知識(shí)為主，缺少相關(guān)的優(yōu)秀的工程應(yīng)用實(shí)例豐富的教材，教材內(nèi)容單一枯燥是現(xiàn)階段教學(xué)過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題。

（四） 教學(xué)形式單一、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣調(diào)動(dòng)較難

現(xiàn)如今教學(xué)模式一般為多媒體教學(xué)，即通過(guò)多媒體課件將理論知識(shí)的內(nèi)容展示和教授給學(xué)生，由于測(cè)試技術(shù)課程本身的理論性強(qiáng)，涉及的學(xué)科范圍較為廣泛，因此傳統(tǒng)的單一授課方式難免會(huì)使得學(xué)生感到枯燥，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而一旦喪失了興趣就很難實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的以及達(dá)到教學(xué)效果了。

三、 教學(xué)改革的措施討論

（一） 增強(qiáng)先行基礎(chǔ)課程的教學(xué)力度，課程教學(xué)前先行復(fù)習(xí)

要提高教學(xué)效果，必須針對(duì)先行課程基礎(chǔ)薄弱的環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)。在大一、大二基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的過(guò)程中，灌輸基礎(chǔ)課程的重要性。有相當(dāng)一部分同學(xué)對(duì)基礎(chǔ)課程的作用不明確，甚至有認(rèn)為無(wú)用的誤區(qū)，需要加大講授力度及基礎(chǔ)課程運(yùn)用的提示性教學(xué)。使得學(xué)生對(duì)這幾門課的掌握程度有較大程度的提高，這無(wú)疑為與我們測(cè)試技術(shù)課程的融合打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外還需要在測(cè)試技術(shù)與信號(hào)處理課程授課學(xué)期之初，對(duì)相關(guān)的基礎(chǔ)課程與本課程相關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)與鞏固，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。

（二） 理清理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)及工程實(shí)踐的關(guān)系

為解決書本理論知識(shí)與實(shí)踐相脫節(jié)的環(huán)節(jié)，需要對(duì)其關(guān)系進(jìn)行深入的探討與研究，理清理論內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及工程實(shí)踐之間的關(guān)系。如圖1所示為教改理論實(shí)踐關(guān)系拓?fù)鋱D，應(yīng)該努力做到如圖所示將理論知識(shí)與課程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。將理論知識(shí)作為工程實(shí)踐的指導(dǎo)，并且使得工程實(shí)踐能夠反作用于理論和實(shí)驗(yàn)知識(shí)，并且對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充與拓展。

應(yīng)該加重實(shí)驗(yàn)性環(huán)節(jié)，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)構(gòu)中包括了兩學(xué)時(shí)的實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)以及四學(xué)時(shí)的計(jì)算機(jī)軟件操作實(shí)驗(yàn)，雖然不盡理想，但是對(duì)于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的進(jìn)一步理解與認(rèn)識(shí)還是相當(dāng)有作用的。因此進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的課時(shí)對(duì)提高教學(xué)效果是很有幫助的。另外，應(yīng)增加工程實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生真正意義的理解測(cè)試的含義與功能，只有這樣學(xué)生在今后的工作和學(xué)習(xí)中遇到相關(guān)的問(wèn)題才能夠獨(dú)立解決。

（三） 優(yōu)秀教材的引進(jìn)

教材是教學(xué)內(nèi)容的載體，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有著不可或缺的重要作用。優(yōu)秀的教材應(yīng)該是經(jīng)過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合了課程課時(shí)、教學(xué)難點(diǎn)重點(diǎn)、教學(xué)系統(tǒng)完整性、課堂教學(xué)效果以及作業(yè)考核等因素的綜合性教材。應(yīng)用該教材，可以使得測(cè)試技術(shù)基本知識(shí)和基本技能的教學(xué)系統(tǒng)深入，學(xué)生根據(jù)教材基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)會(huì)更加簡(jiǎn)明深刻。因此盡量引用國(guó)內(nèi)外綜合性強(qiáng)的、融入較多工程實(shí)踐實(shí)例的優(yōu)秀教材是提高教學(xué)效果的又一途徑。

（四） 多方位調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

測(cè)試技術(shù)具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，在該課程的教學(xué)中既要培養(yǎng)學(xué)生掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，又要使學(xué)生具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力，為今后從事機(jī)械測(cè)試工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。興趣是最好的老師，也是長(zhǎng)期從事相關(guān)職業(yè)的驅(qū)動(dòng)。為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，可以采用分組討論式，學(xué)生課下尋找感興趣的測(cè)試實(shí)例，課上拿出1～2個(gè)學(xué)時(shí)對(duì)實(shí)例進(jìn)行分析和討論，使得每位學(xué)生都參與其中。另外，增加微課或慕課的授課形式，更多的結(jié)合形象而有趣的動(dòng)畫，使得測(cè)試技術(shù)的授課不局限于課上，而是使得想了解知識(shí)的學(xué)生隨時(shí)能夠進(jìn)行視頻感受。

（五） 驅(qū)動(dòng)式教學(xué)

從培養(yǎng)學(xué)生的科研能力入手，通過(guò)結(jié)合實(shí)際課題項(xiàng)目來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)?？梢越處煾鶕?jù)講授的內(nèi)容，安排一些實(shí)際的工程項(xiàng)目讓學(xué)生完成?，F(xiàn)在的專業(yè)課教師，基本都具有碩士以上學(xué)歷，部分教師還具有博士學(xué)歷。都有較好的科學(xué)研究能力，如果將這一點(diǎn)充分利用，采用驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，既可以減輕教師自身的科研負(fù)擔(dān)，又可以最大限度地鍛煉學(xué)生的能力，使同學(xué)們具有參與感和成就感，對(duì)于提升測(cè)試技術(shù)的教學(xué)效果將是非常有利的。測(cè)試技術(shù)授課或者是從事相關(guān)研究的教師在自己的橫向或者縱向課題中，挑選部分本科生能夠完成的任務(wù)，進(jìn)行布置，使得學(xué)生在本科階段就具有一定的科研能力，最關(guān)鍵的是解決問(wèn)題的能力，這一點(diǎn)對(duì)于其他課程教學(xué)以及今后從事相關(guān)的工作或繼續(xù)深造都有著深遠(yuǎn)的影響。

四、 結(jié)論

測(cè)試技術(shù)課程由于涉及學(xué)科范圍較為廣泛，有一定的學(xué)習(xí)難度，并且有很強(qiáng)的工程實(shí)踐能力要求，因此為提高教學(xué)效果進(jìn)行教學(xué)改革是十分必要的。現(xiàn)在主要存在著先行課程的掌握程度有限、理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)的脫節(jié)、缺少優(yōu)秀的指導(dǎo)性教材、教學(xué)形式單一、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣調(diào)動(dòng)較難等問(wèn)題。采用增強(qiáng)先行基礎(chǔ)課程的教學(xué)力度，課程教學(xué)前先行復(fù)習(xí)、理清理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)及工程實(shí)踐的關(guān)系、優(yōu)秀教材的引進(jìn)、多方位調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的方式可有效地提高教學(xué)效果，更好地達(dá)到教學(xué)目的，對(duì)學(xué)生今后從事相關(guān)的測(cè)試工作具有深遠(yuǎn)的意義。

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作者簡(jiǎn)介：

馮偉，邢莉，付瑩瑩，田曉峰，吳祥，陳樹(shù)祥，江蘇省鹽城市，鹽城工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院。endprint