工程案例導(dǎo)入在機械工程測試技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

郝鴻雁 劉葉華

［摘要］分析了傳統(tǒng)教學(xué)方法在機械工程測試技術(shù)課程中存在的不足，在我校培養(yǎng)涉海類工程技術(shù)人才的大背景下，以機械專業(yè)為例，詳細(xì)介紹了將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中的具體方法和過程，總結(jié)了該方法在教學(xué)過程中的使用效果和可能存在的問題。為培養(yǎng)工程技術(shù)人才的地方性高校課程教改提供參考。

［關(guān)鍵詞］工程案例測試技術(shù)教學(xué)改革

［中圖分類號］G642［文獻標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）06-0102-02

機械工程測試技術(shù)是高等學(xué)校機械類各專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生能合理地選用測試裝置并初步掌握靜、動態(tài)測量和常用工程試驗所需的基本知識和技能。該課程的主要內(nèi)容包括：信號的分析與處理、常用傳感器的原理及特點、簡單的測試系統(tǒng)和常見物理量的測量方法等。

機械工程測試技術(shù)內(nèi)容涉及機械、電子、物理、計算機和自動控制等多學(xué)科，具有多學(xué)科交叉的特點。課程在講授過程中知識點比較分散，理論推導(dǎo)復(fù)雜。同時該課程還具有很強的實踐性，學(xué)生只有受到應(yīng)有的實驗?zāi)芰Φ挠?xùn)練，獲得關(guān)于測試的比較完整的概念，才能初步具有處理實際測試工作的能力。加以隨著現(xiàn)代生產(chǎn)和工程科學(xué)研究的發(fā)展，新原理和新技術(shù)在測試技術(shù)中的應(yīng)用，使得課程的內(nèi)容進一步的增加，在有限的學(xué)時內(nèi)如何讓學(xué)生較好地掌握該門課程，是我們?nèi)握n教師所面臨的一個問題。

基于該課程的特點，為適應(yīng)我校涉海類應(yīng)用型工程技術(shù)人才教學(xué)要求，提高教學(xué)質(zhì)量，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，筆者通過將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中的方法，取得了良好的教學(xué)效果。

一、傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的不足

（一）培養(yǎng)模式偏離

長期以來，高等院校一直沿用的研究性人才的培養(yǎng)模式，注重于概念、理論以及數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程的學(xué)習(xí)，教學(xué)方式多采用“滿堂灌”，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生視野多被局限于書本內(nèi)，對于工程實際運用所知甚少，造成理論和實踐的脫節(jié)。也就是說，學(xué)生從教學(xué)中掌握了“某種系統(tǒng)或方法可以用”的問題，而對于“如何用”，“應(yīng)用效果如何”等問題則不是很清楚。尤其對于實踐性很強的機械工程測試技術(shù)等課程，表現(xiàn)更為突出。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得枯燥無味，缺乏積極性，學(xué)習(xí)效果不是很好。

（二）實驗實踐環(huán)節(jié)弱

在學(xué)習(xí)過程中，雖然設(shè)置了一定課時的實驗，但實驗多以驗證性實驗為主，主要驗證具體的傳感器的一些性能，加以校內(nèi)實驗室很難提供大型實驗系統(tǒng)或設(shè)備，使得學(xué)生在做實驗過程中，缺乏系統(tǒng)性和創(chuàng)造性，很難掌握完整的測試系統(tǒng)的整體思路和對動態(tài)數(shù)據(jù)的實時測量方法，而這恰恰是工程實際應(yīng)用中最重要的。

二、工程案例導(dǎo)入

所謂工程案例導(dǎo)入，就是將真實工程案例引入教學(xué)過程形成的教學(xué)內(nèi)容。盡可能地將工程現(xiàn)場實際情況借助各種手段搬到課堂上來，通過對測試現(xiàn)場的介紹，總結(jié)、梳理、擴展，使學(xué)生掌握所學(xué)知識。

（一）工程案例的選擇

工程案例來源于工程實踐，這對于長期工作在高校的教師來說，一般不容易獲得。主要有以下幾種方式：為地方企業(yè)服務(wù)科技服務(wù)過程中、與地方企業(yè)共同研究科研課題過程中、指導(dǎo)學(xué)生實習(xí)過程中均能獲得。這就要求任課教師首先自己走出去，當(dāng)好工程實踐和學(xué)生教學(xué)的橋梁紐帶。

在獲得大量的工程案例素材后，就要根據(jù)實際教學(xué)需求選擇案例。這項工作非常重要，關(guān)系到案例導(dǎo)入在教學(xué)中應(yīng)用的效果。筆者一般在選擇工程案例時，主要考慮的因素包括：工程案例與學(xué)生所學(xué)基本理論的結(jié)合程度；工程案例是否可以進行拓展，更多地將所學(xué)理論包容進去；是否有助于調(diào)動學(xué)生的積極性，提高他們解決實際工程問題的能力等因素。

（二）工程案例的具體導(dǎo)入過程

下面以船舶軸功率的動態(tài)測量為例，介紹如何將工程案例導(dǎo)入“機械工程測試技術(shù)”的實際教學(xué)中。

首先提出問題： 船舶軸功率測量的工程意義？如何測量？測量原理？測量系統(tǒng)中選用那類傳感器？測量效果與精度？能否滿足實際工程需要？在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生帶著這些問題逐步尋求解決的辦法，極大地提高了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

在明確了船舶軸功率測量的工程背景后，根據(jù)船舶軸功率測量原理，船舶軸系軸功率測量是通過間接測量軸系的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速得到軸系的功率降，即分別測量扭矩和轉(zhuǎn)速，再求得功率。測量系統(tǒng)組成圖1所示：

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圖1電阻應(yīng)變式軸功率遙測系統(tǒng)

從測量系統(tǒng)圖中我們可以看到，一個工程案例基本涵蓋了課程的大部分內(nèi)容。傳感器的選擇：采用四個電阻應(yīng)變片組成惠斯通電橋，將軸上產(chǎn)生的扭矩形變轉(zhuǎn)化成應(yīng)變片阻值的變化。轉(zhuǎn)標(biāo)傳感器借助軸上固定的永久磁鐵將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖信號；信號的變換與傳輸：電阻應(yīng)變片的阻值變化以電信號的形式傳遞給發(fā)射機，發(fā)射機將電信號轉(zhuǎn)化成無線電的形式，通過特定頻率的無線電波發(fā)射出去，接受機收到該信號進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化并以數(shù)字信號的形式傳送到數(shù)據(jù)采集器中。會同轉(zhuǎn)速的脈沖信號共同傳輸?shù)奖銛y電腦中；虛擬儀器的應(yīng)用；顯示記錄裝置等。這樣就使得教材中所有的知識點進行了有機的串聯(lián)，變得立體化，讓學(xué)生真切地認(rèn)識到學(xué)有所用，學(xué)以致用。

然后我們可以通過測試現(xiàn)場的一些圖片、視頻、測量實際數(shù)據(jù)的展示總結(jié)該測量系統(tǒng)的特點。將知識進行有效的擴展，例如：還可以采用什么類型的傳感器對軸轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進行測量？信號是否可以用有線形式傳輸？測試系統(tǒng)是否能滿足其它工程現(xiàn)場的實際工況？這樣可以使學(xué)生很好地建立起分析實際工程問題的思路和提高解決實際工程問題的能力。

三、 結(jié)語

結(jié)合我校培養(yǎng)涉海類工程技術(shù)人才的實際需要，將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中，很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了他們的求知欲。結(jié)合工程案例，通過提出問題、分析問題、解決問題的思路，培養(yǎng)了學(xué)生解決實際工程問題的能力。

同時，在將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中，作為教師，筆者也從工程案例的選擇、導(dǎo)入、講解過程中學(xué)到了很多工程現(xiàn)場的知識，提高了教學(xué)能力。

當(dāng)然，在工程案例的導(dǎo)入過程中，也會存在一些問題：不可能將全部教學(xué)內(nèi)容融入幾個工程案例中，可能會留下一些知識死角；在有限的課時內(nèi)，提高了解決工程問題能力的同時是否會弱化了基本理論和原理的把握等。這就需要我們靈活把握，積累經(jīng)驗，多和學(xué)生交流溝通，讓他們真正地掌握好該門課程。

［參考文獻］

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［責(zé)任編輯：左蕓］