機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革初探

馬俊超 馬世倉(cāng)

摘要：機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、電工與電子、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)等諸多學(xué)科，是一門(mén)知識(shí)面廣、理論內(nèi)容抽象、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。該課程作為我院機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)的核心課程，其實(shí)踐教學(xué)應(yīng)占據(jù)重要地位。本文就該課程實(shí)踐教學(xué)改革談一點(diǎn)思考和嘗試，以期提高課程教學(xué)質(zhì)量，滿(mǎn)足機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的需求。

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

引言：

機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)是工科類(lèi)院校機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)本科生都需要學(xué)習(xí)的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)方面仍側(cè)重測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，在實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的教育和動(dòng)手能力訓(xùn)練方面略顯薄弱。隨著本科教育教學(xué)改革持續(xù)、深入推進(jìn)，加強(qiáng)新工科學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)已成為高等教育改革的新方向。面對(duì)機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案修訂、專(zhuān)業(yè)認(rèn)證需求及市場(chǎng)應(yīng)用型人才的緊缺的現(xiàn)狀，機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程教育，應(yīng)以教育學(xué)習(xí)課程內(nèi)容服從專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)，課程教學(xué)方法服務(wù)于教學(xué)內(nèi)容提高實(shí)踐應(yīng)用能力為原則，貫穿整體教學(xué)思路。以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和分析解決實(shí)際工程問(wèn)題能力為目標(biāo)，在針對(duì)新形勢(shì)下機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式上進(jìn)行了一些探索與研究。

一、課程特點(diǎn)及存在的問(wèn)題

本文通過(guò)對(duì)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程本身的特點(diǎn)及其教學(xué)過(guò)程的分析總結(jié)，得出該門(mén)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)目前存在的一些問(wèn)題：

1.實(shí)驗(yàn)力度不足?，F(xiàn)行的機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)教學(xué)大綱中未單獨(dú)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其主要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)分別安排在了“機(jī)械工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”和“機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)”中。然而，上述三者的教學(xué)大綱未統(tǒng)籌安排，使得課程教學(xué)大綱間的銜接欠妥。

2.實(shí)驗(yàn)條件的改善滯后于招生規(guī)模的擴(kuò)大。實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足主要體現(xiàn)在傳感器部分。沒(méi)有實(shí)物對(duì)象，學(xué)生對(duì)傳感器沒(méi)有感性的認(rèn)識(shí)，教師單純進(jìn)行原理介紹就會(huì)顯得枯燥、乏味。

二、改革與實(shí)踐措施

1.進(jìn)一步優(yōu)化課程教學(xué)大綱，把實(shí)驗(yàn)作為該課程課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)的一部分

教師要將理論教學(xué)內(nèi)容放到實(shí)驗(yàn)室，運(yùn)用實(shí)物演示教學(xué)，有助于學(xué)生化抽象為具體，依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。比如，在講授機(jī)械式傳感器時(shí)，教師可以展示電阻絲應(yīng)變片、應(yīng)變花、半導(dǎo)體應(yīng)變片，給學(xué)生直觀(guān)的感性認(rèn)識(shí)，隨后在講授不同類(lèi)型機(jī)械式傳感器的工作原理、應(yīng)用范圍，對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)。教師可把工程應(yīng)用中常用的應(yīng)變片發(fā)給學(xué)生，同時(shí)讓學(xué)生課下自學(xué)應(yīng)變片和應(yīng)變花的粘貼、密封、連接方法，使學(xué)生理解其工作原理，并掌握其應(yīng)用方法。同時(shí)，教師要鼓勵(lì)學(xué)生課后自己通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和領(lǐng)會(huì)所學(xué)的知識(shí)，將對(duì)學(xué)生獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融合到教學(xué)中。這是現(xiàn)有學(xué)時(shí)數(shù)和課堂教學(xué)模式下的一個(gè)有效解決方案。

2.引入虛擬儀器，改善課堂教學(xué)環(huán)境

教師可采用虛擬儀器技術(shù)搭建近似真實(shí)的虛擬教學(xué)平臺(tái)，在平臺(tái)上開(kāi)發(fā)各種與實(shí)際裝備功能和界面一致的虛擬裝備，以彌補(bǔ)實(shí)際裝備的不足。針對(duì)測(cè)試技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，教師可利用虛擬儀器的思想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在教學(xué)內(nèi)容中補(bǔ)充基于MATLAB和Lab VIEW平臺(tái)的虛擬仿真技術(shù)內(nèi)容。教師還可借助仿真實(shí)驗(yàn)將信號(hào)分析、波形分析、頻譜分析等理論知識(shí)進(jìn)行可視化表達(dá)。學(xué)生通過(guò)直觀(guān)的感受，驗(yàn)證教材中的公式原理，增強(qiáng)了對(duì)課本知識(shí)的理解。不僅如此，學(xué)生還可以利用該軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)自己感興趣的相關(guān)測(cè)試程序。此時(shí)，教師由實(shí)踐教學(xué)中的“講授者”轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目實(shí)施的組織者和參與者，引導(dǎo)學(xué)生成為實(shí)踐教學(xué)的主體，使學(xué)生由實(shí)驗(yàn)中的“操作者”轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)測(cè)試系統(tǒng)的“設(shè)計(jì)者”和主動(dòng)思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的“探索者”。教師以此調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生更深刻地理解了這些理論知識(shí)的工程意義，還加強(qiáng)了學(xué)生在機(jī)械測(cè)試軟硬件方面的動(dòng)手能力，促進(jìn)了學(xué)生課程實(shí)踐能力的提高，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和開(kāi)拓創(chuàng)新的能力。

3.更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)施開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（1）完善實(shí)驗(yàn)室技術(shù)設(shè)備。為了讓學(xué)生對(duì)實(shí)際工程具有自主分析和解決問(wèn)題的能力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要符合實(shí)際工程的具體要求和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為此，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了多次升級(jí)改進(jìn)。保留驗(yàn)證性傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的同時(shí)積極增設(shè)設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。首先，加強(qiáng)基本實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)設(shè)備維護(hù)，主要有電橋性能綜合實(shí)驗(yàn)、霍爾測(cè)速實(shí)驗(yàn)及加速度傳感器測(cè)量振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。其次，增設(shè)機(jī)床主軸振動(dòng)測(cè)試、液壓系統(tǒng)流量測(cè)試、桁架應(yīng)力綜合測(cè)試等設(shè)備的綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)室。以培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力、分析解決工程實(shí)際問(wèn)題為目的。讓學(xué)生自主選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)實(shí)操，老師從旁指導(dǎo)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)存在的問(wèn)題提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

（2）開(kāi)放教學(xué)實(shí)驗(yàn)室。鼓勵(lì)學(xué)生，自主學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間內(nèi)學(xué)生可以自主安排時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。根據(jù)自己所選課題內(nèi)容，自行選配相應(yīng)機(jī)械配件，獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。從而達(dá)到動(dòng)手能力和實(shí)踐能力不斷增強(qiáng)。教師在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，并指出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的一些不足，與學(xué)生及時(shí)探討。這樣更好的幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題掌握處理問(wèn)題的技巧，激發(fā)和培養(yǎng)他們的探索精神和創(chuàng)新能力。

4.結(jié)合研究課題，開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

結(jié)合科研課題，利用機(jī)電創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備等，在光學(xué)檢測(cè)、機(jī)器視覺(jué)、微滴噴射成型技術(shù)、高速主軸可靠性分析等領(lǐng)域的測(cè)試方法，引導(dǎo)學(xué)生自由發(fā)揮想象，開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。并與工程訓(xùn)練中心合作，共同探討開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理方案，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主管理實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維模式，并積極參與到課題研究中來(lái)。培養(yǎng)科研分析、論文寫(xiě)作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力均過(guò)硬，真正掌握、領(lǐng)會(huì)測(cè)試技術(shù)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的應(yīng)用型人才。機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)可參加專(zhuān)業(yè)性競(jìng)賽內(nèi)容比較廣，涉及全國(guó)機(jī)器人大賽、機(jī)械創(chuàng)新大賽、工程訓(xùn)練能力競(jìng)賽和電子大賽等國(guó)家級(jí)競(jìng)賽，加強(qiáng)競(jìng)賽競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，通過(guò)課程探討競(jìng)賽培訓(xùn)的方法，使學(xué)生具備參加國(guó)家級(jí)大賽能力;學(xué)生通過(guò)競(jìng)賽，總結(jié)參賽經(jīng)驗(yàn)，可以更好的發(fā)現(xiàn)自身的優(yōu)點(diǎn)與不足，在競(jìng)賽過(guò)程中學(xué)生也可以相互交流經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合研究課題，提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)教學(xué)案例，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和學(xué)生自主完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)自主訓(xùn)練教學(xué)目標(biāo)。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文希望通過(guò)對(duì)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量。這將有助于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用測(cè)試?yán)碚撆c技能來(lái)分析與解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，并增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，為工業(yè)4.0新形勢(shì)下培養(yǎng)符合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械工程電子專(zhuān)業(yè)人才。

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