案例教學(xué)法在測(cè)試技術(shù)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

陳永會(huì)

［摘要］在卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的大背景下，各個(gè)學(xué)科以及課程的教學(xué)改革勢(shì)在必行。對(duì)于測(cè)試技術(shù)課程來說，抓住典型測(cè)試方法與概念，結(jié)合實(shí)際測(cè)試和故障診斷案例，采用案例教學(xué)的方法，能夠激發(fā)學(xué)生本課程的學(xué)習(xí)興趣，以實(shí)際應(yīng)用來啟發(fā)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題，使得學(xué)生不但可以學(xué)會(huì)本課程的知識(shí)，而且可以靈活運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決問題，同時(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)新能力。

［關(guān)鍵詞］案例教學(xué)法頻譜細(xì)化分析教學(xué)改革

［中圖分類號(hào)］G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2014）12-0118-022010年6月，教育部在天津發(fā)布了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，旨在在未來10年內(nèi)培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)。作為參與實(shí)施卓越計(jì)劃的主體——任課教師，必須對(duì)相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改革。只有通過每門課程的教改，才能使教學(xué)“貼近工程、貼近實(shí)際”，才能實(shí)現(xiàn)“卓越工程師“的培養(yǎng)目標(biāo)。本文針對(duì)測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)中的案例教學(xué)方法進(jìn)行總結(jié)，希望能對(duì)其他課程起到“拋磚引玉”的效果。

根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及大量教學(xué)實(shí)踐表明：灌輸教育無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，無法讓學(xué)生自主的學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。因此，測(cè)試技術(shù)課堂教學(xué)改革主要解決如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，如何培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，如何培養(yǎng)適合我國(guó)國(guó)情的具有創(chuàng)新意識(shí)的“卓越工程師”。案例教學(xué)法就是在此基礎(chǔ)上提出、分析、研究，并付諸實(shí)施的，案例教學(xué)法的實(shí)施是一個(gè)涉及學(xué)生、代課教師以及相關(guān)學(xué)科教師的共同探索和研究的復(fù)雜工程。它要求學(xué)生能夠從所學(xué)課程中提煉出一些經(jīng)典案例，學(xué)生作為親身經(jīng)歷者不僅要對(duì)案例所涉及的學(xué)科或課程相當(dāng)了解，加深了相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，將所學(xué)知識(shí)貫穿在一起，同時(shí)鍛煉和培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)新意識(shí)。教師也可以從中了解到學(xué)生的興趣和愛好，通過敏銳的觀察和分析，捕捉學(xué)生的亮點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，并且將其作為平時(shí)考核的依據(jù)，避免僅僅通過最終的考試成績(jī)作為唯一的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

一、案例教學(xué)法實(shí)踐

以下介紹使用案例教學(xué)法來解釋測(cè)試技術(shù)中的一些較為抽象的概念和內(nèi)容，同時(shí)這也是課程中的難點(diǎn)和重點(diǎn)問題，是必須理解和掌握的?！邦l譜分析中的細(xì)化分析原理及應(yīng)用”是學(xué)習(xí)頻譜分析應(yīng)用中的重要內(nèi)容，但學(xué)生較難理解“細(xì)化”和“放大”的區(qū)別。本問題的講解首先從“銑床齒輪傳動(dòng)的故障診斷”案例出發(fā)，圖1為銑床加工過程中振動(dòng)信號(hào)的頻譜圖。從圖1中可以看出，在600?700Hz的頻帶中“類似”（其實(shí)就是）調(diào)制信號(hào)的頻譜（即齒輪嚙合頻率作為主頻，軸的旋轉(zhuǎn)頻率作為邊頻的結(jié)果），由于不能準(zhǔn)確地描述頻率（因頻率分辨率太低），所以需要進(jìn)行細(xì)化分析以準(zhǔn)確的描述三個(gè)峰值點(diǎn)的頻率，并且確定準(zhǔn)確的邊頻值。要求學(xué)生提出解決此問題的方法，大部分同學(xué)說可以通過放大該頻帶得到具體數(shù)值，如圖2所示。從圖2中可以看出，這樣處理并沒有改變頻率分辨率（圖中右側(cè)的?f），也就是說從圖1和圖2中所提取的數(shù)據(jù)值是相同的。然而將600?700Hz頻帶的信號(hào)進(jìn)行細(xì)化分析后，結(jié)果如圖3所示，圖中的頻率分辨率由原來的2.9326Hz變?yōu)?.1021Hz，相當(dāng)于細(xì)化30倍，這樣從中提取的數(shù)據(jù)將變得非常準(zhǔn)確（可以得到作為主頻的齒輪嚙合頻率為642.24Hz，作為邊頻的軸的旋轉(zhuǎn)頻率為24.7Hz），更加有利于分析故障。以此案例作為講述細(xì)化分析基本原理和分析步驟的導(dǎo)入或者細(xì)化分析的應(yīng)用，都可以起到事半功倍的效果，將抽象的原理和概念具體化，學(xué)生從中可以更好地理解“細(xì)化”和“放大”的區(qū)別和不同。在講此案例之前，學(xué)生要對(duì)銑床齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)以及齒輪傳動(dòng)特性有深入的了解（機(jī)械制造技術(shù)裝備及設(shè)計(jì)課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)了），通過搜集這些資料可以鞏固之前所學(xué)知識(shí)，建立了課程之間的聯(lián)系。

在測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)中，還有部分概念是比較抽象的，比如卷積。卷積是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算，但在測(cè)試技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛，因而在本課程中也是一個(gè)重要的概念?！熬矸e及其應(yīng)用”的講解大多數(shù)是從連續(xù)信號(hào)的卷積開始，給出信號(hào)的卷積公式和步驟。然而通過案例教學(xué)法來講解，可以引入兩個(gè)多項(xiàng)式的乘積的算法，如（3x3+2x2+4x+5）（2x+3）。學(xué)生的計(jì)算思路大多數(shù)是乘積，然后同類項(xiàng)合并。但是這種運(yùn)算是典型的離散信號(hào)的卷積計(jì)算，可以將兩個(gè)因式的系數(shù)作為數(shù)組［3 2 4 5］和［2 3］，按照卷積的計(jì)算步驟（翻轉(zhuǎn)、平移、乘積、求和）進(jìn)行計(jì)算得到數(shù)組［6 13 14 22 15］，即可得到計(jì)算結(jié)果6x4+13x3+14x2+22x+15。雖然此案例計(jì)算簡(jiǎn)單，但是可以使學(xué)生很好地理解卷積運(yùn)算的真諦和應(yīng)用價(jià)值，拓寬學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

總之，在案例教學(xué)的過程中，學(xué)生體會(huì)到理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合的價(jià)值，激發(fā)其內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力，從中學(xué)到真知，對(duì)“消化”所學(xué)知識(shí)，了解解決問題的過程和方法，培養(yǎng)了自身的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)，教師在設(shè)計(jì)案例時(shí)應(yīng)注意：1.案例應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，敢于挑戰(zhàn)，敢于創(chuàng)新，敢于實(shí)踐；2.案例設(shè)計(jì)應(yīng)符合學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)要求，立足提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)為目的；3.案例應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，易于理解，能將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化；4.作為工科院校，工程案例對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生利用專業(yè)知識(shí)解決專業(yè)問題能力至關(guān)重要。

二、結(jié)束語

社會(huì)在不斷發(fā)展，科技在不斷進(jìn)步，教育也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，教育的改革和創(chuàng)新必須適應(yīng)社會(huì)需求。在案例教學(xué)的實(shí)施過程中，堅(jiān)持學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，以教師的導(dǎo)向作用促進(jìn)學(xué)生的自我成長(zhǎng)；其次，對(duì)于工科院校來說，案例教學(xué)的目的是通過教學(xué)改革教授學(xué)生“漁”，而非“魚”，逐步培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決專業(yè)問題的能力。實(shí)踐表明，案例教學(xué)的實(shí)施之后，學(xué)生的參與教學(xué)的積極性提高了，應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的水平上升了，解決復(fù)雜問題的能力，教學(xué)效果有了明顯改善，實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的雙贏。

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［責(zé)任編輯：左蕓］