基于教學(xué)與工作過程的《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程構(gòu)建

楊斌 黃小娣 黃永程 黎志勇 李俏

摘要：《工程測試技術(shù)》課程是一門綜合實(shí)踐性強(qiáng)、理論知識(shí)抽象、學(xué)習(xí)起來比較困難難等特點(diǎn)，尤其是應(yīng)用型本科院校的學(xué)生，普遍感到學(xué)習(xí)難度大。即使有一些學(xué)生，在學(xué)習(xí)該課程時(shí)非常認(rèn)真，最后的考試分?jǐn)?shù)也比較高，但工作后卻發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié)，達(dá)不到工作的要求。這些問題的產(chǎn)生與《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容的組織架構(gòu)和教學(xué)方法有著密切的關(guān)系。綜合考慮該課程特點(diǎn)、教學(xué)對(duì)象和培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建了教學(xué)過程與工作過程系統(tǒng)化的《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程新的教學(xué)模式。

Abstract： The course of "Engineering Testing Technology" is a course with strong comprehensive practicality and abstract theoretical knowledge. It is difficult to learn， especially students in applied undergraduate colleges generally find it difficult to learn. Even if there are some students who are very serious in studying the course， and the final test scores are relatively high， but after work they find that theoretical knowledge is out of touch with practical application and cannot keep up with the requirements of the job. The emergence of these problems is closely related to the organizational structure and teaching methods of the teaching content of the "Mechanical Engineering Testing Technology" course. Comprehensively considering the characteristics of the course， teaching objects and training objectives， a new teaching model for the "Mechanical Engineering Testing Technology" course is constructed with a systematic teaching process and work process.

關(guān)鍵詞：工作過程系統(tǒng)化;機(jī)械工程測試技術(shù);項(xiàng)目式教學(xué)

Key words： systematization of work process;mechanical engineering testing technology;project-based teaching

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）12-0227-03

0? 引言

《機(jī)械工程測試技術(shù)》是應(yīng)用型本科學(xué)校機(jī)械電子工程專業(yè)、內(nèi)燃機(jī)專業(yè)、汽車專業(yè)等工科各專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程。機(jī)械工程測試技術(shù)涉及工程數(shù)學(xué)、力學(xué)、電工與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)等諸多學(xué)科，是一門理論推導(dǎo)抽象、實(shí)踐應(yīng)用性很強(qiáng)、知識(shí)面廣的課程[1-2]。該課程是廣東理工學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)的專業(yè)核心課程之一。通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)工程測試技術(shù)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，掌握各種傳感器的工作原理及基使用方法，為后續(xù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)提供必要的基礎(chǔ)條件?！豆こ虦y試技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容主要包括信號(hào)分析處理、傳感器、虛擬儀器等三個(gè)部分[3]。在第一部分中主要包含傅里葉變換、信號(hào)的調(diào)理與記錄等內(nèi)容，包含大量數(shù)學(xué)公式，且涉及到模擬電路等知識(shí)，理論知識(shí)抽象且公式繁多，教學(xué)內(nèi)容較多，學(xué)生普遍反映很難學(xué)會(huì)。第二部分包括電學(xué)、光學(xué)以及材料學(xué)等多個(gè)學(xué)科知識(shí)的交叉，該部分知識(shí)的特點(diǎn)主要是物理概念多，實(shí)踐環(huán)節(jié)要求學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)。第三部分包括計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)與虛擬儀器部分包括計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)和虛擬儀器。大多數(shù)應(yīng)用型本科院校。《工程測試技術(shù)》，課程一般為40學(xué)時(shí)但是學(xué)時(shí)卻偏少，故出現(xiàn)了“教師難教，學(xué)生難學(xué)”的問題[4]。為了解決《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程在教學(xué)過程中存在的問題，提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)的機(jī)械電子工程專業(yè)應(yīng)用型本科人才的目標(biāo)，廣東理工學(xué)院工業(yè)自動(dòng)化系對(duì)《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程進(jìn)行了改革，提出了基于教學(xué)過程和工作過程系統(tǒng)化的《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程開發(fā)。

1? 《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程開發(fā)的總體思路

1.1 《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程教學(xué)過程系統(tǒng)化開發(fā)思路

在進(jìn)行《工程測試技術(shù)》課程教學(xué)過程系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，應(yīng)把各個(gè)教學(xué)內(nèi)容環(huán)節(jié)形成模塊化，然后再把模塊化作為一個(gè)整體考慮，這就是所謂的教學(xué)過程系統(tǒng)化[5]?！稒C(jī)械工程測試技術(shù)》課程教學(xué)過程系統(tǒng)化應(yīng)滿足兩點(diǎn)要求：

第一，應(yīng)使整個(gè)教學(xué)內(nèi)容體系安排能達(dá)到培養(yǎng)機(jī)械電子工程專業(yè)應(yīng)用型技能人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求;

第二，《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程應(yīng)遵循教學(xué)的基本規(guī)律，保證各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的遞進(jìn)邏輯關(guān)系，即哪個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是先修環(huán)節(jié)，哪個(gè)環(huán)節(jié)是后修環(huán)節(jié)，使整個(gè)教學(xué)過程的安排符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

廣東理工學(xué)院本科教育學(xué)制有四年，去掉一年的綜合實(shí)習(xí)后，在校學(xué)習(xí)時(shí)間僅僅有三年，其中機(jī)械電子工程專業(yè)還必須有25%以上的綜合實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)間。因此，如果參考或套用其他傳統(tǒng)的科研型本科院校課程教學(xué)安排，則很難達(dá)到《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程的理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之間的先修與后修的遞進(jìn)邏輯關(guān)系要求。因此，必須將《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程拆分為適當(dāng)?shù)妮^為細(xì)小的教學(xué)模塊，以便于教學(xué)安排。首先將《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容分為兩個(gè)主要模塊，即理論教學(xué)模塊和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊。首先進(jìn)行《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程的理論教學(xué)模塊，然后再進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)模塊，這樣安排是保證為實(shí)踐教學(xué)模塊提供足夠的理論指導(dǎo)。

1.2 《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程工作過程系統(tǒng)化的課程開發(fā)思路

所謂工作過程系統(tǒng)化課程其核心思想是以項(xiàng)目或工作任務(wù)為載體，按照“六步法”，即咨詢、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)價(jià)六個(gè)步驟，設(shè)計(jì)三種以上學(xué)習(xí)情境，按由簡單到復(fù)雜的規(guī)律順序?qū)嵤┟總€(gè)學(xué)習(xí)情境的教學(xué)過程[6]。按照工作過程系統(tǒng)化教學(xué)模式，《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程知識(shí)點(diǎn)將形成一個(gè)鏈狀網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)生逐步掌握從易到難的知識(shí)點(diǎn)，以達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐技能的目的。

2? ?《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程教學(xué)模塊設(shè)計(jì)

2.1 理論教學(xué)子模塊的設(shè)計(jì)

《工程測試技術(shù)》課程的理論教學(xué)模塊內(nèi)容安排夠用為原則，即能達(dá)到實(shí)踐教學(xué)要求為目的。本模塊包含測試信號(hào)的時(shí)域和頻域描述、各種傳感器的工作原理及應(yīng)用、測試技術(shù)應(yīng)用三個(gè)教學(xué)子模塊。在每個(gè)理論教學(xué)子模塊中，只安排必要的與實(shí)踐教學(xué)相關(guān)的理論教學(xué)知識(shí)，如信號(hào)的時(shí)域和頻域、傳感器的工作原理、而與各后續(xù)的實(shí)踐教學(xué)子模塊直接相關(guān)的知識(shí)，則根據(jù)工作過程系統(tǒng)化課程開發(fā)的原則，安排在實(shí)踐教學(xué)子模塊中進(jìn)行教學(xué)。理論教學(xué)模塊安排如表1所示。

2.2 實(shí)踐教學(xué)子模塊的設(shè)計(jì)

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，教師可以利用現(xiàn)代化教學(xué)手段講解傳感器的工作原理，如上課過程中，用多媒體、圖片、視頻等展示并講解傳感器的工作原理以及使用方法，但是，仍有部分學(xué)生不能理解，其原因是學(xué)生未見到傳感器實(shí)物，也不知道傳感器如何安裝調(diào)試。因此，在實(shí)踐教學(xué)中購買一些簡單的傳感器，讓學(xué)生自己搭建簡易測試系統(tǒng)，這些測試系統(tǒng)作為工作過程教學(xué)法使用，使學(xué)生能帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)，激勵(lì)學(xué)生完成任務(wù)達(dá)成目標(biāo)。實(shí)踐教學(xué)子模塊如表2所示。

實(shí)踐教學(xué)分為Labview信號(hào)分析、簡易電子秤的制作、轉(zhuǎn)速測量裝置的制作、液位測量裝置的制作4個(gè)子模塊，各學(xué)習(xí)子模塊的教學(xué)安排遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。以子模塊3為例，轉(zhuǎn)速測量裝置的制作教學(xué)子模塊包含a、b、c 3個(gè)測速裝置，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，分成小組獨(dú)立搭建轉(zhuǎn)速測量裝置，并完成本次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所規(guī)定的任務(wù)，教學(xué)過程的實(shí)施符合學(xué)生認(rèn)知能力的發(fā)展規(guī)律。說明教學(xué)內(nèi)容組織與安排實(shí)施過程如表3所示。

3? 結(jié)語

基于教學(xué)過程與工作過程的《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程教學(xué)改革改變了教師的角色和作用，同時(shí)也改變了學(xué)生的思維能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，具有非常顯著的教學(xué)特點(diǎn)。打破了以知識(shí)傳授為主要特征的傳統(tǒng)教學(xué)模式，形成了以具體工作任務(wù)為中心來組織教學(xué)過程的課程模型，讓學(xué)生通過完成特定的項(xiàng)目，并能實(shí)現(xiàn)學(xué)生職業(yè)技能的發(fā)展。與此同時(shí)，機(jī)械類專業(yè)的課程改革必須適應(yīng)社會(huì)以及企業(yè)的需求而不斷地進(jìn)行教學(xué)改革，不斷地進(jìn)行創(chuàng)新。通過工作過程式課程設(shè)計(jì)教學(xué)方法改革，讓學(xué)生帶著問題去進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，并通過自己動(dòng)手搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的模式，讓學(xué)生形成系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)體系，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，并且培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，綜合設(shè)計(jì)能力有了進(jìn)一步的提高，也提升了學(xué)生的就業(yè)競爭力[7]。

《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程教學(xué)改革取得了良好的教學(xué)效果，近幾年來，機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率達(dá)到97%以上，專業(yè)對(duì)口率達(dá)超過89%。通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生動(dòng)手能力明顯提高，學(xué)院每年組織技能大賽參，包括CAD技能大賽、三維建模技能大賽，工科綜合技能大賽等。學(xué)習(xí)過《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程的學(xué)生，每年參加技能大賽都能獲得好成績。2018年機(jī)械電子工程專業(yè)被廣東省評(píng)為重點(diǎn)培育專業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

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