《包裝測試技術(shù)》課程的教學(xué)改革探索與實踐

張方明

[摘要]以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為教學(xué)目的，本文首先分析了包裝工程專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)素質(zhì)和測試技術(shù)課程的特點，然后從教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法和實踐環(huán)節(jié)三個方面進行了教學(xué)改革探索，通過三年的教學(xué)實踐，提出了本課程未來教學(xué)改革的發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]測試技術(shù) 包裝工程 教學(xué)改革

[中圖分類號]G 642 [文獻標(biāo)識碼]A

《包裝測試技術(shù)》是包裝工程專業(yè)大學(xué)四年制學(xué)生的專業(yè)必修課程，隨著包裝產(chǎn)業(yè)的自動化程度越來越高、產(chǎn)品包裝的標(biāo)準(zhǔn)化程度提高，掌握該課程的知識顯得尤為重要，為取得教學(xué)效果，我們對本課程進行了教學(xué)改革的探索。本文首先分析包裝工程專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)素質(zhì)和測試技術(shù)課程的特點，然后在教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法和實踐環(huán)節(jié)三個層次上介紹了教學(xué)改革探索的進展和思考。

一、 學(xué)生素質(zhì)和課程特點

包裝工程專業(yè)的學(xué)生基本上來自中學(xué)階段成績中等的學(xué)生，學(xué)習(xí)的主動性、理解能力、動手能力較弱，但思想活躍、表現(xiàn)欲望較強；此外，女生較其他工科專業(yè)多，男女生比例接近于1：1，女生在學(xué)習(xí)的主動性與認(rèn)真程度上高于男生。寬基礎(chǔ)、厚專業(yè)是我校教學(xué)的主導(dǎo)教學(xué)方針，著力于培養(yǎng)學(xué)生寬廣的知識、更多的專業(yè)積淀?！稖y試技術(shù)》在機械、能源、化工等專業(yè)均屬于專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容涉及信號分析處理、系統(tǒng)的動態(tài)特性、傳感器原理、工程量的測試、測試儀器的原理等等，知識面廣，既有理論性很強的頻譜分析知識，也有實踐性很強的傳感器與信號處理的應(yīng)用知識。綜合學(xué)生的基礎(chǔ)素質(zhì)和學(xué)校的教學(xué)指導(dǎo)方針，我校本課程的課堂教學(xué)減少到36學(xué)時，實驗、實踐環(huán)節(jié)仍維持為18學(xué)時。

二、 教學(xué)改革的探索

《測試技術(shù)》作為一門廣泛開設(shè)的課程，廣大教學(xué)工作者一直在進行教學(xué)教研的改革。郭建亮等[1]將虛擬儀器Labview為課程的突破口，結(jié)合測試的概念、測試的方法進行教學(xué)改進；朱春梅[2]對課程的教學(xué)進階作了調(diào)整，強調(diào)了學(xué)習(xí)的實踐性與生產(chǎn)應(yīng)用的結(jié)合；王雪[3]采用了創(chuàng)新實驗的方法，即學(xué)生自己構(gòu)思實驗、設(shè)計實驗方案，進行實驗數(shù)據(jù)的描述，并通過答辯評分，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。徐巧玉等[4]通過讓學(xué)生參加科研提高其實踐動手能力；吳世雄等[5]采用應(yīng)用型實驗改善學(xué)生的主動性；化春鍵等[6]通過引入新傳感器、新測試方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。可見，所有的教學(xué)改革都以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、培養(yǎng)實踐動手能力為主要目的，下面介紹我們在本課程進行的教學(xué)改革探索。

（一）教學(xué)目的的改革

明確教學(xué)目的是首要的任務(wù)。包裝工程專業(yè)面向包裝機電裝備、包裝材料、印刷包裝設(shè)計、運輸物流等行業(yè)培養(yǎng)人才，行業(yè)跨度大，各專業(yè)課程的學(xué)習(xí)方法和思維特征差別大，若以有限的課時平均分配這些潛在就業(yè)崗位所對應(yīng)的課程，則將面臨教師教學(xué)無特色、學(xué)生無所適從的困境。我校的包裝工程專業(yè)隸屬于機電學(xué)院，在機械設(shè)計、機電一體化方面的師資配備與教學(xué)儀器上具備特色，結(jié)合學(xué)生的特點與社會的人才的需求，在辦學(xué)過程中逐漸明確本專業(yè)的教學(xué)目的是培養(yǎng)包裝機電裝備的設(shè)計和包裝材料的應(yīng)用型研發(fā)人才，要求學(xué)生具備開發(fā)包裝設(shè)備、設(shè)計包裝材料測試方案并具有動手能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容與方法的改革

根據(jù)教學(xué)目的，首先制定教學(xué)內(nèi)容的重點，即講授傳感器在包裝工業(yè)中的應(yīng)用方法，并以此為核心，介紹誤差的處理、動態(tài)頻率特性的概念和包裝測試方法與標(biāo)準(zhǔn)。例如，電渦流式接近開關(guān)是包裝設(shè)備中應(yīng)用最多的一種傳感器，其基本原理與內(nèi)部的調(diào)制電路涉及復(fù)雜的線性放大、調(diào)制電路，學(xué)生較難理解，而且作為成熟的產(chǎn)品，已經(jīng)全部封裝到產(chǎn)品內(nèi)部，就只介紹其原理，不作理解上的要求；而把其輸出信號的采集作為重點，針對NPN集電極開路輸出，講授輸出需接上拉電阻的原理，并在課堂上演示，用萬用電表觀察其輸出電平的變化。

其次，從課堂內(nèi)容的真實感和調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性入手?，F(xiàn)在學(xué)生每人一部手機，隨時都想玩手機，除強調(diào)課堂紀(jì)律外，主要靠教師的課堂內(nèi)容吸引其注意力。教學(xué)既要強調(diào)知識的系統(tǒng)性與理論性，也要強調(diào)實用性。如果純粹為了知識的完整性，必定會比較枯燥乏味，課堂缺乏生動性，而應(yīng)用性的視頻、實物、實驗、動手編程等都是吸引學(xué)生，變被動學(xué)習(xí)為主動操作，并能吸引全班同學(xué)的注意力。例如，在講授測試系統(tǒng)的頻率特性時，讓學(xué)生回憶電工電子的知識，引出電容、電感的阻抗計算方法，采用板書的方法推導(dǎo)一階阻容串聯(lián)回路的頻率特性，然后適當(dāng)進行電路的變形，讓學(xué)生上講臺現(xiàn)場解答，接著，拿出信號發(fā)生器和示波器，在阻容回路的輸入端變化正弦信號的頻率，用示波器觀察輸出信號的變化。

針對80后、90后學(xué)生表現(xiàn)欲望強烈的特點，在傳感器的工程應(yīng)用講授完之后，讓學(xué)生觀察身邊的事物、查閱文獻資料，分小組攥寫傳感器應(yīng)用的報告，教師評閱這些報告后，留出一堂課的時間，讓優(yōu)秀的報告獲得上臺講述的機會，并進行名次的評比，評分與期末成績掛鉤，促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)，掌握查閱文獻的一般方法，培養(yǎng)學(xué)生表述專題知識的能力、幻燈片設(shè)計與團隊合作能力。

再次，課程內(nèi)容前后聯(lián)系、理論與軟件聯(lián)系的方法，加深學(xué)生對理論知識的理解。例如傳感器、濾波器與先前講述的頻率特性進行關(guān)聯(lián)講解；結(jié)合運用美國微芯公司提供的濾波器設(shè)計軟件FilterLab，設(shè)計一階、二級、三階濾波器，讓學(xué)生感受到濾波器的設(shè)計并不是那么高深莫測；再運用信號發(fā)生器和示波器，觀察傳感器和測試系統(tǒng)的頻率特性，發(fā)現(xiàn)頻率特性的測試目的；進一步運用Matlab的傳遞函數(shù)分析工具性，觀察Bode圖，順便引入Matlab軟件，讓學(xué)生掌握一種新的數(shù)據(jù)分析軟件，培養(yǎng)他們科學(xué)分析數(shù)據(jù)的能力。

最后，結(jié)合包裝行業(yè)的特征，講授包裝物測試、包裝容器測試、運輸包裝測試等應(yīng)用性測試方法與相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)學(xué)生把課程知識與專業(yè)應(yīng)用結(jié)合。為避免講述的枯燥性，通過觀看視頻、設(shè)計包裝測試方案的作業(yè)，促進其對測試技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中的了解，為今后工作中快速上手培養(yǎng)基礎(chǔ)。

（三）實踐環(huán)節(jié)的改革

實踐是突出傳感器應(yīng)用為重點的課程設(shè)計思想的重要抓手。把課程實踐分為兩個層次，第一層次是實驗環(huán)節(jié)，利用CSY-3000傳感器實驗臺，讓學(xué)生感受電阻應(yīng)變片、電渦流傳感器、光電傳感器和電橋、濾波電路的特點，并培養(yǎng)誤差數(shù)據(jù)的處理能力；利用包裝測試實驗室的瓦楞紙測試儀器和密封測試儀器，理解包裝行業(yè)的測試項目和測試標(biāo)準(zhǔn)。通過這一層次的實踐，初步把理論與實踐進行了關(guān)聯(lián)。第二層次是針對有學(xué)習(xí)自覺性強、求知欲強烈的學(xué)生，開設(shè)實踐興趣小組，進行項目教學(xué)。由學(xué)生上報感興趣的測試項目，通過教師篩選，選擇一個和專業(yè)聯(lián)系緊密，但又能滿足短期內(nèi)可實現(xiàn)的項目進行知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)。指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計項目的實現(xiàn)方案，然后開始傳感器、電子元器件的采購、電路的焊接與調(diào)試，要求進行數(shù)據(jù)的測量，培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理能力。

通過各個環(huán)節(jié)的教學(xué)改革，已經(jīng)使學(xué)生初步具備了設(shè)計包裝機械測試系統(tǒng)、自動檢測傳感單元的能力，并在隨后的《包裝機電控制》、《液壓與氣動》等課程中，堅持進行項目教學(xué)，通過持續(xù)的培養(yǎng)與努力，最終實現(xiàn)專業(yè)教學(xué)的目的。

三、 存在的問題與未來教學(xué)改革的方向

《測試技術(shù)》的教學(xué)方法已經(jīng)通過了3年的實踐，培養(yǎng)了一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動手能力，測試的概念與方法在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)獲得了應(yīng)用，但還存在一些問題，例如某些學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣還沒有調(diào)動起來，項目教學(xué)的教學(xué)效果還不甚理想，原因是多方面的，例如我們中小學(xué)推行的壓迫式的應(yīng)試教學(xué)，挫傷了不少學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性。我們認(rèn)為教學(xué)改革是一項系統(tǒng)工程，需要多門課程協(xié)調(diào)推進。本課程未來本課程教學(xué)改革的方向包括：

1）創(chuàng)新教材體系，使之適應(yīng)時代的發(fā)展；

2）統(tǒng)籌規(guī)劃，不僅設(shè)計好實踐環(huán)節(jié)，而且要在師資配備、師生的獎勵環(huán)節(jié)進行改進；

3）開展全國性的學(xué)科競賽，增進不同高校之間的交流。

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（作者單位：浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院）