實例化教學在測試技術(shù)課程應(yīng)用初探

張錦

【摘 要】測試技術(shù)是機械、電氣等行業(yè)工程人員必須要掌握的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，但該課程在教學過程中有知識點多、實踐性強、課時量少等特點，針對該課程的教學改革與創(chuàng)新非常必要。本文結(jié)合該課程的教學與實踐經(jīng)驗，以多媒體應(yīng)用、實物展示教學、實驗環(huán)節(jié)、Matlab建模、Labview軟件應(yīng)用等方面對該課程教學方式進行了初步探索。

【關(guān)鍵詞】測試技術(shù)；專業(yè)基礎(chǔ)課程；教學改革

0 引言

測試技術(shù)在現(xiàn)代化工程應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用非常豐富，在現(xiàn)代制造業(yè)、航天、通信、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用[1]。

測試技術(shù)課程是一門綜合性很強的課程，其包括：信號處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)等多種理論及內(nèi)容，此課學科間交叉應(yīng)用很多，課程難度較大。此外，隨著高校專業(yè)改革的進行，測試技術(shù)課程的授課學時也較為減少，而現(xiàn)代測試技術(shù)理論及產(chǎn)品日新月異的變化也給教師的教學提出了更高的要求。

針對新形式下測試技術(shù)課程的教學，本文從理論教學、實驗教學、軟件仿真應(yīng)用三個板塊提出了多媒體應(yīng)用、實物展示教學、實驗驗證環(huán)節(jié)、Matlab建模、Labview軟件應(yīng)用等五個方面教學形式的改革創(chuàng)新與應(yīng)用進行了初步的研究與探索。

1 理論教學

1.1 多媒體應(yīng)用

由于該課程涉及內(nèi)容較豐富，其中包含大量工程實際應(yīng)用內(nèi)容，而教學課時量又偏少，因此針對課程特點，教師宜采用大量多媒體方式進行教學，一方面，多媒體教學可以收集豐富的教學素材及工程實例，在有限的時間里可以讓學生接觸到更豐富的應(yīng)用實例；另一方面，多媒體教學有多種形式的內(nèi)容表達，不僅僅以課件的方式，如可以動畫或者以小短片的形式來呈現(xiàn)所教授內(nèi)容。如在講授傳感器相關(guān)內(nèi)容時，為了加深學生對所學內(nèi)容映像，通過搜索資料做一個動態(tài)動畫來展現(xiàn)全自動洗衣機工作的例子，該動畫可以形象展示當全自動洗衣機處于不同階段不同傳感器的應(yīng)用，如：1）衣物剛放進洗衣機時，啟動洗衣機，霍爾電流傳感器感應(yīng)電機母線電流從而得出電機負載大小進而得到衣物重量，從而全自動洗衣機選擇不同的洗衣行程，如水量、洗滌時間、漂洗時間、脫水時間等參數(shù)，從而實現(xiàn)自動感應(yīng)衣物重量；2）洗滌開始前通過溫度傳感器感應(yīng)水的溫度，從而全自動洗衣機自動選擇不同的洗滌時間；3）洗滌完成后，進行漂洗環(huán)節(jié)，通過由電容傳感器感應(yīng)介電常數(shù)的不同實現(xiàn)洗凈度的檢測，洗衣機自主選擇漂洗次數(shù)。全自動洗衣機通過多種傳感器的應(yīng)用實現(xiàn)了真正的“全自動”功能，通過這種多媒體方式的應(yīng)用既直觀，又可以讓學生更加形象、有興趣地學習理論知識。

1.2 實物展示教學

測試技術(shù)課程中有很多工程應(yīng)用的實例，其中很重要的一部分為傳感器理論，傳感器理論涉及知識也較為多樣，有材料學、力學、電磁學、光學、生物學等等，要掌握多種類型的傳感器，學生缺乏生動、感性的認識，針對此情況，授課教師可以將自己的科研、實踐成果帶到課堂中來，通過一些簡單的實物展示為切入點，讓學生更加形象直觀地認識傳感器。如在講授超聲波傳感器時，可以將超聲波傳感模塊及主控電路如圖1、圖2所示，帶入課堂進行展示，在實物的基礎(chǔ)上介紹超聲波傳感器的工作原理，在實際應(yīng)用中作為測距傳感器有著廣泛的應(yīng)用，如倒車雷達等。通過實物展示環(huán)節(jié)的教學，可以讓學生更直觀地進行理論學習，也會促進學生的自行思考與討論。

2 實驗教學

在理論教學的同時，實驗教學也非常重要，通過課堂教學與實驗教學的各個環(huán)節(jié)，使學生掌握測試技術(shù)的基本概念、基本理論、測試技術(shù)原理、實驗儀器和實驗方法及數(shù)據(jù)處理方法等，實驗環(huán)節(jié)包括：力傳感器標定及稱重實驗、電渦流傳感器測軸心軌跡及鐵磁物質(zhì)計數(shù)實驗、磁電及光電傳感器測速實驗、速度傳感器振動測量實驗等，通過這些實驗培養(yǎng)學生的分析和解決實際問題的能力，從而掌握測試技術(shù)工程應(yīng)用手段。

3 軟件仿真應(yīng)用

3.1 Matlab建模

Matlab軟件如今廣泛地應(yīng)用于科學計算、圖形處理、信號處理、系統(tǒng)控制等領(lǐng)域。而測試技術(shù)課程具有的數(shù)學推倒多、概念難以理解等特點使其與Matlab相結(jié)合使用圖形化方式對數(shù)值結(jié)果進行顯示非常合適[2]，此外，Matlab還可以與PC電腦構(gòu)成虛擬儀器，可適應(yīng)不斷發(fā)展變化的教學新環(huán)境。如在測試技術(shù)課程中，信號的頻域分析與傅里葉級數(shù)的展開與變換，學生理解起來較為抽象和困難，而利用Matlab可以進行信號的分解和迭加的動畫演示，學生理解將更加容易，此外，Matlab在處理有效值計算、相關(guān)性分析等這些抽象的數(shù)值運算及數(shù)理分析關(guān)系將更加具體和直觀。

3.2 Labview軟件應(yīng)用

測試技術(shù)課程的實驗環(huán)節(jié)因課時及設(shè)備投入有限，并不能覆蓋所有需要實踐環(huán)節(jié)所驗證的知識點，如何使用虛擬儀器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗室模式也是該課程需要改進及創(chuàng)新的一個重要方向。

Labview是虛擬儀器概念的首創(chuàng)者，其可提供大量信號處理函數(shù)及信號分析工具，便于信號采集的硬件集成[3]，可以與多種主流現(xiàn)場總線通訊，實現(xiàn)教學所用的信號采集、調(diào)制、處理等功能，將其應(yīng)用于教學將增強教學的通用性及靈活性，演示效果直觀、便捷，實驗室的功能也大為增強，投入降低，維護容易，并且便于網(wǎng)絡(luò)操作，可實現(xiàn)互動教學和遠程教育，擴大教學規(guī)模。

4 小結(jié)

實例化教學通過多媒體應(yīng)用、實物展示教學、實驗環(huán)節(jié)、Matlab建模、Labview軟件應(yīng)用等方式可實現(xiàn)以下幾點作用：

1）使課堂講授的測試技術(shù)理論知識更加貼近工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場，使學生所學到的理論知識可以實際應(yīng)用到以后工作崗位。

2）實例化教學更利于激發(fā)學生學習熱情，形成良好的學習氛圍及積極向上的科研風氣。使學生掌握本門課程更加直觀有效。

3）實例化教學更利于促進教師的專業(yè)化成長。測（下轉(zhuǎn)第122頁）（上接第134頁）試技術(shù)的實例化教學依托于教師的專業(yè)化成長，又為教師的專業(yè)化提供舞臺，也更有利于教師科研能力的提升。

4）虛擬仿真軟件的使用，打破了實驗室設(shè)備的局限性，也提升了學生對該門課程應(yīng)用現(xiàn)場的感受，提高專業(yè)知識應(yīng)用能力。

本文結(jié)合課程實際教學內(nèi)容，提出的多種實例化教學模式，為測試技術(shù)課程教學提供一些改革思路，通過該課程的教學可達到教師和學生在理論實踐方面的不斷提高。

【參考文獻】

[1]周德廉，邵國友.現(xiàn)代測試技術(shù)與信號處理[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2005.

[2]許同樂，蔡道勇，馬金英.基于Matlab的機械工程測試技術(shù)教學探討[J].教學研究，2015，38（1）：62-65.

[3]秦學華，劉亞斌，孫渙鵬，等.基于LabVIEW的虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)[J].測控技術(shù)，2004，23（2）：71 -73.

[責任編輯：田吉捷]endprint