基于OBE理念的機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)改革探索

于琳琳 楊小代 張文文 袁林

摘要：“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”是一門對(duì)實(shí)踐性要求非常高的專業(yè)基礎(chǔ)課程，而當(dāng)前測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在諸多問題。該文針對(duì)該課程，基于OBE教學(xué)模式的理念，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，增設(shè)綜合性自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行系統(tǒng)的教學(xué)模式改革。改革結(jié)果表明，基于OBE教育理念的教學(xué)改革，不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，而且滿足了我院機(jī)械工程和相關(guān)專業(yè)本科生的教學(xué)需要。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)；OBE教學(xué)模式；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）02-0112-02

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師通過較為系統(tǒng)、細(xì)致的單向講解，使學(xué)生被動(dòng)地掌握大量知識(shí)，這容易使學(xué)生在教學(xué)過程中處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性被忽略。這與現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求是不相符合的。因此，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，打造適應(yīng)新課改要求的高效課堂模式勢(shì)在必行。

OBE是1981年由Spady等人提出的一種新的教學(xué)模式，OBE是英文Outcome-based Education的簡(jiǎn)寫，即能力導(dǎo)向教育和目標(biāo)導(dǎo)向教育。該理念是指在教育教學(xué)過程中，一切教育活動(dòng)、教學(xué)設(shè)計(jì)和課程設(shè)置等都要圍繞學(xué)生實(shí)現(xiàn)預(yù)期的學(xué)習(xí)成果而開展，要求教學(xué)過程從重視實(shí)驗(yàn)資源的投入轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾晫W(xué)生的整體學(xué)習(xí)成果，強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)該了解、理解、掌握和應(yīng)用某些知識(shí)，并要求教師為學(xué)生的學(xué)習(xí)成果負(fù)起全責(zé)[1-3]。因此，OBE的三大核心理念是“學(xué)生中心”、“成果導(dǎo)向”和“持續(xù)改進(jìn)”。

一、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在問題

測(cè)試技術(shù)是進(jìn)行科學(xué)研究和生產(chǎn)過程監(jiān)控的必要手段，在大學(xué)本科教學(xué)中，“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)實(shí)驗(yàn)要求較高。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式一般皆是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，大部分學(xué)生在教學(xué)完成后還是會(huì)存在一些問題，比如對(duì)測(cè)試技術(shù)理論知識(shí)和測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成不熟悉、對(duì)測(cè)試手段及方法掌握不充分、對(duì)測(cè)試技術(shù)在工程問題中的運(yùn)用及對(duì)解決實(shí)際工程問題存在困難等[4-8]。因此，需要對(duì)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)有效的改革，解決當(dāng)前傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題。

二、教學(xué)改革主要內(nèi)容

該綜合實(shí)驗(yàn)的改革，是在進(jìn)行8個(gè)學(xué)時(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生已基本熟悉并正確掌握各類儀器儀表、基本測(cè)量和研究方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行4個(gè)學(xué)時(shí)的綜合性自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在該綜合實(shí)驗(yàn)中，每2人一組制作力傳感器，并進(jìn)行標(biāo)定及實(shí)測(cè)等一系列綜合性訓(xùn)練，以培養(yǎng)學(xué)生自主思考、獨(dú)立解決工程性測(cè)試問題、實(shí)踐操作等方面的能力[9，10]。本次綜合性實(shí)驗(yàn)主要從儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行系統(tǒng)的改革。

1.豐富儀器設(shè)備。為了滿足學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)的條件，采購(gòu)了一批動(dòng)態(tài)信號(hào)采集儀及配套的完整軟件分析系統(tǒng)。圖1為動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)，保證每2人一組的臺(tái)套數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使資源合理充分的利用。另外，實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)該綜合實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)自主設(shè)計(jì)16套傳感器測(cè)力架，如圖2所示，該測(cè)力架用來進(jìn)行傳感器的標(biāo)定，實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生將自制完成的力傳感器安裝在其相應(yīng)位置，然后對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，采用動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最后求得傳感器的靈敏度值。圖3為力傳感器電子秤固定支架，傳感器標(biāo)定完成后，將其固定在該支架上，另一端通過橋式傳感器與動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀和計(jì)算機(jī)相連即可采集人體實(shí)際重量。

2.重視實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)往往是以獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)為目的，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治雠c驗(yàn)證，這在一定程度上降低了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，無法給學(xué)生提供自由、創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和機(jī)會(huì)，并且實(shí)驗(yàn)教師無法保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。在力傳感器的制作與運(yùn)用的綜合實(shí)驗(yàn)中，需要學(xué)生進(jìn)行一定的基礎(chǔ)知識(shí)積累。實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)教師只對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，傳感器的整個(gè)設(shè)計(jì)及制作全部由學(xué)生討論決定，這在一定程度上改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端。由于各組之間設(shè)計(jì)方案的不同，也規(guī)避了實(shí)驗(yàn)重復(fù)率較高的問題[11]。

實(shí)驗(yàn)初期，學(xué)生自主對(duì)傳感器進(jìn)行合理的布片，選擇合適的橋路形式以達(dá)到最高精度。其次，將制作完成的傳感器進(jìn)行檢查、密封，對(duì)其進(jìn)行傳感器的標(biāo)定，并得到靈敏度。最后，將傳感器安裝在電子秤固定架上，學(xué)生將稱重裝置安裝完成后即可測(cè)得人體體重，并和實(shí)際體重進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算實(shí)驗(yàn)誤差。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，教師對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行實(shí)時(shí)的關(guān)注并對(duì)每組學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行打分和評(píng)價(jià)。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)。在學(xué)生完成綜合實(shí)驗(yàn)后，主要考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)整體方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程中布片和組橋情況、測(cè)試系統(tǒng)的組成情況、信號(hào)的采集與分析情況以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、誤差情況、對(duì)傳感器的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫等。這在一定程度上就避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)只考查實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)而引起的重復(fù)率過高等問題[12]。

三、實(shí)驗(yàn)改革成效

通過對(duì)兩個(gè)班級(jí)（60名）學(xué)生進(jìn)行回訪和調(diào)查，95%的學(xué)生對(duì)這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式比較滿意，認(rèn)為這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使自己對(duì)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)在工程中的實(shí)際運(yùn)用有了初步的了解，對(duì)各方面的能力訓(xùn)練都有很大的幫助。經(jīng)過一系列基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，一方面學(xué)生能夠掌握基本的測(cè)試?yán)碚摵头椒?，熟練操作測(cè)試儀器與分析軟件，將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)測(cè)試技術(shù)在工程上的應(yīng)用有了較為直觀和深刻的認(rèn)識(shí)；另一方面也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及創(chuàng)新等各方面的能力。

四、結(jié)語

測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)工程，基于OBE教育理念對(duì)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，而且滿足了我院機(jī)械工程和相關(guān)專業(yè)本科生的教學(xué)需要，初步探索出機(jī)械工程專業(yè)人才機(jī)械測(cè)試能力培養(yǎng)的新模式。但是，在教學(xué)手段的現(xiàn)代化、考試考核制度的健全以及教師自身素質(zhì)的提高等方面，還存在許多需要解決的問題，需進(jìn)一步進(jìn)行探索和改革。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.

[2]曾達(dá)幸，李飛，侯雨雷.基于OBE工程教育理念的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)改革[J].教育教學(xué)論壇，201，5（21）：57-58.

[3]李運(yùn)紅，張習(xí)加，李占賢.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐與體會(huì)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14（5）：24-26.

[4]周春月，劉穎，張洪婷，等.基于產(chǎn)出導(dǎo)向OBE的階梯式實(shí)踐教學(xué)研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35（11）：206-208，220.

[5]唐景林.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011.

[6]謝愛娟，曹劍瑜，等.CDIO視域下構(gòu)建“五位一體”實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式[J].教學(xué)研究，2015，38（1）：98-101，120.

[7]劉國(guó)福，李慧，熊艷.研究生課程“現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)改革實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33（1）：211-213.

[8]毛衛(wèi)國(guó)，戴翠英，陳尚達(dá)，等.材料科學(xué)與工程專業(yè)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革淺析[J].教學(xué)研究，2016，39（5）：54-57.

[9]陳光軍，常江，張連軍.測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理，2007，24（2）：129-131.

[10]史榮，李玉昆，馬筱聰.基于工程的機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)教學(xué)改革實(shí)踐[J].教學(xué)研究，2012，35（6）：52-54.

[11]王保建，劉吉軒，陳花玲.“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”下的機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2014，17（5）：120-123.

[12]許文林，蔣月月，朱永祥.軋制測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)考核模式改革[J].中國(guó)冶金教育，2016，（3）：95-96.

Abstract：Testing technology mechanical engineering was a professional basic course which required very high practicality requirements， but there were many problems in the experimental teaching of testing technology.In this paper，based on OBE education ideas，this experimental course was reformed through the addition of a comprehensive independent design experiments，the equipment，the experimental process，the results of evaluation and other aspects based on the basic experimental training.The results showed that，the reform based on OBE education ideas，not only made up the shortcomings of the traditional test technology experimental teaching，but also met the students of mechanical engineering and other related professional teaching needs.

Key words：experiment in mechanical engineering testing；OBE teaching model；reform of experimental teaching