機械工程測試技術(shù)課程教學(xué)存在的問題及改革方案探索

周超倫?袁越陽?馬小林

摘要：分析目前機械工程測試技術(shù)課程在實際教學(xué)過程中存在的問題，歸納為先修課程不熟練，感性認識不到位以及理論知識難理解等問題，提出三點教法上的改變作為改革出發(fā)點，實現(xiàn)提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：測試技術(shù);先修課程;感性認識

機械工程測試技術(shù)是大機械類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。作為應(yīng)用型本科，測試技術(shù)在應(yīng)用型機械專業(yè)人才的過程中起著舉足輕重的作用，之于機械專業(yè)的知識體系，測試技術(shù)本身也是近乎空氣般地?zé)o所不在。此課程著重講解測試系統(tǒng)的性質(zhì)，信號的分析與處理方法，傳感器的原理以及具體機械量的測試方法。除此以外，課程還包括測試系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計，智能儀器和虛擬儀器的介紹?？梢哉f，測試技術(shù)是一門先修課程多，理論性強，實踐性強的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生應(yīng)能夠建立機械工程測試技術(shù)的完整的知識體系，包括正確使用傳感器獲取機械信號量，對測試信號進行分析處理，直至設(shè)計外圍電路構(gòu)建獨立的測試系統(tǒng)。

1.機械工程測試技術(shù)教學(xué)存在的問題

第一，先修課程時間跨度過大，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)測試技術(shù)課程時難以熟練運用先修課程的知識來進行新知識的學(xué)習(xí)，這是測試技術(shù)課程固有屬性導(dǎo)致的。保守估計，測試技術(shù)的先修課程包括：高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理，復(fù)變函數(shù)與積分變換，電工學(xué)，電子學(xué)，自動控制原理，這么多的先修課程，在時間跨度上可達兩年以上，所以在實際教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生容易在信號分析與處理章節(jié)和傳感器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)分析部分出現(xiàn)困難，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

第二，傳感器內(nèi)容章節(jié)的講解學(xué)生難以實現(xiàn)感性認識。盡管目前的課堂教學(xué)采用了大量的多媒體技術(shù)，對于常用傳感器也收集了大量的圖片視頻素材在課堂播放，但實際效果并不理想，學(xué)生對于傳感器的使用不甚了解，這是在脫離實際裝備或工藝現(xiàn)場案例進行傳感器知識的教學(xué)導(dǎo)致的結(jié)果。而在《機電一體化》課程的教學(xué)中，在涉及傳感器的知識時，學(xué)生普遍反映接受效果更好，而這正是由于學(xué)生已經(jīng)具備了一定數(shù)量的工程案例而產(chǎn)生的良好的教學(xué)反饋。

第三，信號分析與處理部分學(xué)生感覺難度較大，這是測試技術(shù)課程的集成壓縮性導(dǎo)致的。在一般的機械工程測試技術(shù)的教材中，信號分析與處理一般占據(jù)兩個章節(jié)，而事實上這部分內(nèi)容放在信息類專業(yè)中幾乎就是兩門課程，對于機械專業(yè)的學(xué)生，這部分知識同傳統(tǒng)的以力學(xué)為主的純機械方向?qū)I(yè)課的思維方式有著很大的不同，學(xué)生一時間難以調(diào)動靈活的數(shù)學(xué)和抽象思維，很多學(xué)生就是從這一部分開始失去了學(xué)習(xí)的動力與興趣。

2.機械工程測試技術(shù)教學(xué)改革方案

第一，采用課前預(yù)習(xí)和課中即缺即補的方法彌補先修課程生疏的問題。根據(jù)統(tǒng)計，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中，真正反復(fù)困擾學(xué)生的先修課程問題比較集中，如電路分析方法和交流電路，這些可以在課前通知要學(xué)生進行復(fù)習(xí)，或者在課中稍加回顧，這樣能極大程度改善教學(xué)質(zhì)量。

第二，采用實例化教學(xué)，加強學(xué)生對傳感器的感性認識。從實際教學(xué)情況看，學(xué)生能夠從理性層面掌握傳感器的“非電量—電量”的轉(zhuǎn)換原理及其電路結(jié)構(gòu)，反而在感性層面難以認識傳感器的使用?？梢詫嶒炇抑械慕虒W(xué)用傳感器在課堂進行展示，分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤其是接線方法，使學(xué)生了解其工程應(yīng)用，再結(jié)合一個實際工程案例，啟發(fā)學(xué)生根據(jù)展示的傳感器設(shè)計一套簡易的測量系統(tǒng)，這樣就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓他們在一種更具現(xiàn)場感的環(huán)境下掌握傳感器的使用方法。

第三，強調(diào)手推，放慢節(jié)奏，讓學(xué)生平穩(wěn)渡過信號知識的難關(guān)。在講授機械工程測試技術(shù)的信號分析與處理章節(jié)時，不宜單純依靠多媒體，例如信號的頻域分析與傅里葉級數(shù)的展開與變換，內(nèi)容抽象，難以理解，最好能夠?qū)⒐降漠a(chǎn)生過程采用一步步推倒的方法書寫在黑板上，進度宜慢，每個步驟都描述清楚，尤其是一些微積分的運算最好現(xiàn)場演算一遍，這樣學(xué)生就不會產(chǎn)生畏難的情緒。目前網(wǎng)絡(luò)上有一些制作精良的動畫，能生動形象地描述傅里葉變換的推導(dǎo)過程，課堂上也可以播放，并配合視頻講解信號分析的內(nèi)容，學(xué)生喜聞樂見，教學(xué)效果良好。

3.結(jié)論

基于近三年給大機械類專業(yè)講授機械工程測試技術(shù)的實際效果，從客觀角度總結(jié)了目前課程教學(xué)過程中存在的三個問題，分析了問題產(chǎn)生的原因。從提高教學(xué)質(zhì)量的角度出發(fā)，結(jié)合實際情況，提出了三個解決辦法。需要強調(diào)的是，解決方法無需資金投入，只需在教法上做出一點改變，學(xué)生就能夠在課程學(xué)習(xí)中獲得更好的學(xué)習(xí)效果。

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