機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)改革探討

曾娣平(邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系，湖南邵陽422000)

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機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)改革探討

曾娣平
(邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系，湖南邵陽422000)

摘要:探討機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題，從課程體系、理論教學(xué)、實驗教學(xué)等方面進(jìn)行改革，提出以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為目的的教學(xué)模式。改革實驗教學(xué)模式提高實驗教學(xué)質(zhì)量、引入工程案例強(qiáng)化理論教學(xué)、引導(dǎo)學(xué)生自主參與、調(diào)動學(xué)習(xí)熱情和積極性，最終達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞:自主學(xué)習(xí);實驗教學(xué);提高教學(xué)質(zhì)量

測試技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、國防建設(shè)、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)和人們的生活等各個方面，并在其中發(fā)揮著越來越重要的作用，成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的一項必不可少的重要基礎(chǔ)技術(shù)。使用先進(jìn)的測試技術(shù)已成為經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展和科技現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。機(jī)械工程測試技術(shù)課程是一門基礎(chǔ)課程，包括測試的基礎(chǔ)知識、信號分析基礎(chǔ)、測試系統(tǒng)的特性及測試誤差理論、測量電路及應(yīng)用、計算機(jī)測試系統(tǒng)以及虛擬測試儀器的應(yīng)用，還包括常用傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、特性，以及機(jī)械工程中常見非電量測試方法(包括力和壓力、位移、溫度、振動、噪聲、轉(zhuǎn)速、功率等物理量的測試要求及測試方法)等方面的主要基礎(chǔ)知識。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該了解和掌握機(jī)械工程測試技術(shù)的基本理論知識，建立起關(guān)于工程測試技術(shù)的完整的知識體系，獲得獨立開展科學(xué)研究所必備的測試技術(shù)的基礎(chǔ)理論、實驗方法以及數(shù)據(jù)分析等方面的知識［1］。

邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系的所有專業(yè)都開設(shè)了這門課程。通過專業(yè)教師多年的合作探討，制定了較完善的課程教學(xué)大綱，創(chuàng)建了設(shè)備較齊全的實驗室，在教學(xué)過程中采用了先進(jìn)的多媒體教學(xué)設(shè)備。但該課程理論性較強(qiáng)，如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生被動地接受老師課堂灌輸?shù)闹R，不僅對課程里面涉及的理論知識很難理解透徹，更不用說學(xué)好這門課程了。改革機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)體系，是實現(xiàn)機(jī)械工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和人才培養(yǎng)模式的需要，對培養(yǎng)具有較強(qiáng)動手能力的實用型人才具有深遠(yuǎn)的意義。

1　機(jī)械工程測試技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

第一，相關(guān)課程的時間安排欠合理。與機(jī)械工程測試技術(shù)聯(lián)系緊密的先修課程主要有高等數(shù)學(xué)、電工電子技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)、過程控制工程理論等。如果這幾門課程沒有打下堅實的基礎(chǔ)，那么在信號分析、測試系統(tǒng)分析、傳感器電路分析以及計算機(jī)測試技術(shù)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中都會感覺吃力，從而失去學(xué)習(xí)興趣。從教學(xué)體系上，就邵陽學(xué)院而言，這些相關(guān)課程的時間安排欠合理。這些課程，機(jī)械類學(xué)生都安排在大學(xué)一年級或二年級上學(xué)期開課，而機(jī)械工程測試技術(shù)課程安排在大學(xué)三年級二學(xué)期開課，中間間隔的時間至少有一年，學(xué)生對基礎(chǔ)知識的遺忘比較嚴(yán)重。而學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時，一方面要求學(xué)生全面回憶起高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)分析的內(nèi)容，另一方面要求學(xué)生不斷吸收全新測試技術(shù)知識。假如不能充分利用已學(xué)過的基礎(chǔ)知識并做到與新知識融會貫通，則相當(dāng)長一段時間都會處于茫茫然的學(xué)習(xí)階段，進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)緩慢，學(xué)習(xí)興趣銳減，積極性受挫［2］。

第二，實驗力度不足，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低。機(jī)械工程測試技術(shù)是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實驗教學(xué)非常重要?，F(xiàn)在的實驗教學(xué)狀態(tài)是:1)實驗教學(xué)內(nèi)容較少。我國將測試技術(shù)定位為專業(yè)基礎(chǔ)課，側(cè)重書本知識和理論教育，實驗教學(xué)較少。以邵陽學(xué)院為例，實驗教學(xué)只有8學(xué)時，而且現(xiàn)在的實驗教學(xué)模式基本上是教師下達(dá)實驗任務(wù)，講解實驗原理，安排好實驗步驟，學(xué)生只要按照老師指導(dǎo)的實驗步驟按部就班地做;通常，做完實驗后，學(xué)生對實驗過程中用到的理論知識并沒有進(jìn)一步的認(rèn)識，沒有達(dá)到理論與實驗結(jié)合學(xué)習(xí)的目的;在實驗過程中師生之間缺少互動，學(xué)生的自主性沒有得到體現(xiàn)。2)實驗設(shè)備不足。不足主要體現(xiàn)在傳感器部分，沒有實物對象，學(xué)生對傳感器沒有感性的認(rèn)識，單純的原理介紹顯得枯燥、乏味;信號分析理論部分則涉及較多的高數(shù)內(nèi)容，對于機(jī)械類的學(xué)生來說過于深奧，學(xué)生很難理解，這些使得學(xué)生沒有學(xué)習(xí)興趣。

2　機(jī)械工程測試技術(shù)課程的教學(xué)改革措施

2.1優(yōu)化課程體系，合理安排課程

在整個機(jī)械工程專業(yè)體系中，機(jī)械工程測試技術(shù)起著承前啟后的作用，因此，在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)與先修課程和后續(xù)課程做好合理的銜接，做到教學(xué)內(nèi)容不重復(fù)、不脫節(jié)，能為后續(xù)課程打下堅實的基礎(chǔ)。一方面，可將該課程的教學(xué)安排提前到大二第二學(xué)期的后半個學(xué)期，學(xué)完高等數(shù)學(xué)、電子技術(shù)、計算機(jī)基礎(chǔ)等先修課程之后，馬上進(jìn)入該課程學(xué)習(xí)，時間間隔短，學(xué)生對基礎(chǔ)知識把握好，能很快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高學(xué)習(xí)的積極性;另一方面，改進(jìn)教學(xué)模式，在教學(xué)過程中，涉及到先修課程的地方，可請相關(guān)課程教師以專題講座的形式對有關(guān)知識進(jìn)行復(fù)習(xí)，專題講座也可以視頻的形式上傳到網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生根據(jù)需要在課余時間自行完成已學(xué)知識的復(fù)習(xí)，從而為更好地學(xué)習(xí)新的課程內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

2.2改革教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量

機(jī)械工程測試技術(shù)是一門理論與實踐結(jié)合性較強(qiáng)的課程，但目前在教學(xué)過程中，知識的系統(tǒng)性與完整性、理論與實踐存在脫節(jié)現(xiàn)象，這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得枯燥、乏味，從而失去了自主學(xué)習(xí)的興趣。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，可通過改革理論教學(xué)方法與實踐教學(xué)手段，達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。

第一，引入工程案例，提高學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，學(xué)生對課程的興趣決定了學(xué)習(xí)的自主性，而學(xué)習(xí)的自主性決定了學(xué)習(xí)質(zhì)量。在教學(xué)過程中，建立“以興趣為核心的教學(xué)模式”，大量使用學(xué)生感興趣和親身感知的工程案例，從實踐到理論、從案例到科學(xué)，認(rèn)識測試技術(shù)。比如，通過對機(jī)加工零件表面粗糙度形成原因的探討，使學(xué)生掌握信號的自相關(guān)分析部分的知識，這對機(jī)械系的學(xué)生來說是有切身體驗的，這樣就將枯燥的理論知識與生動的案例結(jié)合，使學(xué)生能夠更加生動形象地感受到基本原理的價值，避免枯燥無味的理論分析，活躍了課堂氣氛，提高了學(xué)習(xí)興趣。

第二，改革教學(xué)方式，課堂進(jìn)入實驗。機(jī)械工程測試技術(shù)涉及到測試的基礎(chǔ)知識、信號分析基礎(chǔ)、測試系統(tǒng)的特性及測試誤差理論。常用傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、特性、測量電路等基本理論知識的理解與應(yīng)用主要通過教師的課堂講解，枯燥、乏味、學(xué)生沒有感性的認(rèn)識，可改善已有的教學(xué)模式，強(qiáng)化試驗設(shè)備，將理論教學(xué)內(nèi)容放到實驗室，依靠實驗來實現(xiàn)。比如，傳感器部分，通過傳感器實驗，使學(xué)生從實驗中理解傳感器的測試原理、實際應(yīng)用等;測試系統(tǒng)特性部分，通過在實驗室組建適當(dāng)?shù)臏y試系統(tǒng)，通過實驗掌握一階、二階測試系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性。學(xué)生通過實驗既學(xué)習(xí)理論知識，同時又將理論知識加以應(yīng)用在實驗過程中。

第三，引入仿真實驗，改善課堂教學(xué)環(huán)境。為解決課堂上實驗教學(xué)環(huán)境的營造問題，可引進(jìn)“可重構(gòu)虛擬儀器教學(xué)平臺”構(gòu)建的計算機(jī)化工程測試創(chuàng)新實驗室，針對測試技術(shù)課程實驗教學(xué)需要，設(shè)計實驗內(nèi)容，形成一個仿真實驗教學(xué)環(huán)境。為提高教學(xué)效果，可借助仿真實驗將信號分析、波形分析、頻譜分析等理論知識進(jìn)行可視化表達(dá)。學(xué)生通過直觀的感受，可以更深刻地理解這些理論知識的工程意義。

第四，啟發(fā)學(xué)生的自主設(shè)計實驗?zāi)芰Α嶒炛饕桥囵B(yǎng)學(xué)生的動手能力，通過實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生具有獨立解決實際問題的能力。而現(xiàn)在的實驗教學(xué)模式基本上是教師安排好實驗步驟，學(xué)生照做，得出數(shù)據(jù)即可。在這個過程中，師生之間、學(xué)生之間缺少互動，這種模式影響了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和能動性沒有得到體現(xiàn)。為了發(fā)揮學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，提出“教師引導(dǎo)，學(xué)生自主”的實驗?zāi)Ｊ?，即教師將實驗任?wù)和要求布置給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)實驗任務(wù)書，利用已有的實驗資源，組織實驗原理、實驗儀器，設(shè)計實驗步驟，實驗由學(xué)生獨立完成，教師只是引導(dǎo)、監(jiān)督，不參與實驗過程［3］。另外，虛擬儀器是現(xiàn)代測試技術(shù)的一個新的發(fā)展方向，可引導(dǎo)學(xué)生利用自己的PC機(jī)創(chuàng)建虛擬實驗。比如，學(xué)生可用lab－view軟件平臺動手設(shè)計周期信號疊加系統(tǒng)仿真實驗，從而更形象地理解周期信號的諧波性。這種實驗?zāi)Ｊ侥軌虺浞职l(fā)揮學(xué)生主觀能動性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

第五，以科研帶動實踐教學(xué)。大學(xué)生已經(jīng)具備了基本的科研能力，為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實踐能力，可通過鼓勵學(xué)生參與科研的方式帶動實踐教學(xué)。根據(jù)學(xué)院已有的科研項目，組織學(xué)習(xí)興趣小組，鼓勵學(xué)生主動參與感興趣的科研項目。通過這種方式，學(xué)生可以自己主動地去探索解決問題的方法，依靠所學(xué)知識解決實際問題，既培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，也培養(yǎng)了實踐能力。

3　結(jié)語

針對機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)中出現(xiàn)的“教師難教，學(xué)生難學(xué)”［4］的問題，分析了出現(xiàn)該問題的原因，從提高理論教學(xué)和實驗教學(xué)的質(zhì)量出發(fā)，提出了以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為目的的教學(xué)模式。通過“教師引導(dǎo)，學(xué)生自主”的實驗?zāi)Ｊ教岣邔嵺`教學(xué)質(zhì)量，引入工程案例、課堂與實驗結(jié)合等手段強(qiáng)化理論教學(xué)，以引導(dǎo)學(xué)生自主參與的方式調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn):

［1］楊中喜，陶文宏，師瑞霞，等.現(xiàn)代材料測試技術(shù)設(shè)計性實驗教學(xué)的改革與探索［J］.實驗室科學(xué)，2008(4) :40－41.

［2］曾煥浪，陳文戈.測試技術(shù)綜合創(chuàng)新實驗的規(guī)劃與實踐［J］.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2002(2) :192－193.

［3］吳世雄，王成勇.機(jī)械工程測試技術(shù)教學(xué)改革的探索［J］.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2007(6) :108－109.

［4］林近山.關(guān)于機(jī)械工程測試技術(shù)教學(xué)改革的幾點思考［J］.濰坊學(xué)院學(xué)報，2011，11(2) :149－150.

(責(zé)任校對王小飛)

作者簡介:曾娣平(1982－)，女，湖南邵陽人，碩士，講師，主要從事材料加工研究。

基金項目:邵陽學(xué)院綜合改革教改項目(2014ZJG05)

收稿日期:20141216

doi:10.13582/j.cnki.1674－5884.2015.07.020

中圖分類號:G642.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:1674－5884(2015)07－0059－03