機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)改革的實(shí)施與探索

孫業(yè)明

（東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，吉林 吉林132012）

0 引言

機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程在東北電力大學(xué)以前稱(chēng)為測(cè)試與傳感技術(shù)，其他院校還稱(chēng)為機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)或其他名稱(chēng)。機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)是一門(mén)綜合性技術(shù)，在機(jī)械工程實(shí)際中，無(wú)論工程研究、機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，還是質(zhì)量監(jiān)控、性能試驗(yàn)，都離不開(kāi)測(cè)試技術(shù)，測(cè)試技術(shù)是人類(lèi)認(rèn)識(shí)客觀(guān)世界的手段，是科學(xué)研究的基本方法。目前，對(duì)于機(jī)械工程領(lǐng)域而言，現(xiàn)在的產(chǎn)品很少有純機(jī)械的產(chǎn)品，大多數(shù)產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)，硬件電路有機(jī)結(jié)合在一起，使整個(gè)產(chǎn)品越來(lái)越朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，體積小型化，功能集成化，使用智能化的方向發(fā)展，整個(gè)產(chǎn)品能夠自動(dòng)判斷使用條件，監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)，因此測(cè)試技術(shù)的作用更加重要。本課程是機(jī)械方向，尤其是機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)的主干課，學(xué)好該門(mén)課程是非常重要的[1-2]。

機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)以信號(hào)為主線(xiàn)，可以認(rèn)為是信號(hào)處理技術(shù)在機(jī)械工程當(dāng)中的應(yīng)用。圍繞著信號(hào)，主要內(nèi)容分為3大塊：（1）信號(hào)的基礎(chǔ)理論，（2）信號(hào)的產(chǎn)生，（3）信號(hào)的處理。機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)是一門(mén)理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合的課程，在歐美許多國(guó)家，機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)是一門(mén)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開(kāi)展的課程，先講授理論知識(shí)，接下來(lái)以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，或者理論學(xué)時(shí)與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)穿插進(jìn)行。在我國(guó)，由于條件所限，多數(shù)學(xué)校講述該門(mén)課程的方式大同小異，主要當(dāng)成一門(mén)理論課來(lái)講，在課程的結(jié)束時(shí)，安排少量的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。普遍存在的情況是，理論知識(shí)較多，且晦澀，再加上缺乏實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，知識(shí)理解不直觀(guān)、不深刻，造成了整體學(xué)習(xí)難度大，效果差的現(xiàn)狀[3-5]。

本門(mén)課程涉及的基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)較多，包括高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、精密機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、材料學(xué)、機(jī)械計(jì)算機(jī)控制等，并且開(kāi)設(shè)時(shí)間又在大三下學(xué)期或者大四上學(xué)期，在這個(gè)階段，許多學(xué)生對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)逐漸淡忘，在本門(mén)課程的學(xué)習(xí)中，遇到了不小的困難。還有很多的學(xué)生反映，本門(mén)課程學(xué)習(xí)的知識(shí)比較抽象且略有點(diǎn)枯燥。

1 教學(xué)及考核方式改革

本人在授課過(guò)程中，不斷領(lǐng)悟本課程的內(nèi)涵，經(jīng)常與學(xué)生溝通交流，傾聽(tīng)他們的意見(jiàn)，不斷更新本門(mén)課程的知識(shí)點(diǎn)，授課過(guò)程中，在常規(guī)的教學(xué)方法之外，采取了一些嘗試，提高了授課效果。

1.1 用好多媒體，引進(jìn)新穎、前沿的知識(shí)

在授課過(guò)程中，有針對(duì)性地加入一些新穎的視頻。測(cè)試與傳感技術(shù)課程，尤其是傳感器部分，該部分內(nèi)容是本課程知識(shí)體系中更新比較快的內(nèi)容，每過(guò)幾年就有新型的敏感材料、傳感器件出現(xiàn)，同時(shí)，傳統(tǒng)過(guò)時(shí)的傳感器也不斷逐漸淘汰。本人在授課過(guò)程中，經(jīng)常從網(wǎng)絡(luò)上搜集一些與課程內(nèi)容緊密相關(guān)、內(nèi)容新穎、技術(shù)先進(jìn)的傳感器及其應(yīng)用視頻，例如利用壓電傳感器，感知微弱振動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)振動(dòng)主動(dòng)抑制。利用微型霍爾元件，通過(guò)簡(jiǎn)易巧妙地方法實(shí)現(xiàn)磁懸浮控制。俗話(huà)說(shuō)百聞不如一見(jiàn)，無(wú)論傳感器多么先進(jìn)高端，多么新穎，在課堂上講得多么條理清晰，都不如親眼看看它的實(shí)際效果。這些視頻內(nèi)容與課程內(nèi)容緊密結(jié)合，不僅很清晰地將課程內(nèi)容展示給了學(xué)生，使學(xué)生很快對(duì)這種傳感器有了清晰的了解，并且很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.2 運(yùn)用實(shí)物演示教學(xué)，促進(jìn)知識(shí)融會(huì)貫通

在課程上測(cè)試與傳感技術(shù)中有大量的公式推導(dǎo)及物理化學(xué)知識(shí)，還有電路的分析計(jì)算，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)普遍感到有些枯燥。在課堂上，我向?qū)W生們展示了多個(gè)自制的傳感器及處理電路，可以實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)參數(shù)的測(cè)量，例如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量，用一個(gè)紙片做成一個(gè)紙盤(pán)，紙盤(pán)安裝在軸上，在紙盤(pán)圓心與圓周之間貼上一條窄的黑膠帶，再通過(guò)簡(jiǎn)單地信號(hào)處理電路，就可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。該實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們注意到該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只用到紙片、膠條、發(fā)光二極管、光敏二極管，及處理電路就能輕松測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速測(cè)量準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速測(cè)量范圍寬可達(dá)3.6×105r/min，這可以完全滿(mǎn)足任何常見(jiàn)機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速測(cè)量需求。在整個(gè)演示過(guò)程中，捎帶復(fù)習(xí)了以前的知識(shí)，開(kāi)拓了思維，學(xué)生們不禁驚訝，以前學(xué)過(guò)的知識(shí)可以這么用，培養(yǎng)了他們的興趣及學(xué)以致用的觀(guān)念。

1.3 考試方式改革

在授課過(guò)程中，本人注重考試方式的改革，由原來(lái)的期末試卷決定本門(mén)課程的成績(jī)，改為由多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)定，包括期末試卷、實(shí)驗(yàn)操作、論文，鍛煉了學(xué)生的綜合能力。上個(gè)年度，本門(mén)課程進(jìn)一步取消了期末考試，替換為三次隨堂測(cè)驗(yàn)。這樣既減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，又考察了學(xué)生對(duì)知識(shí)靈活掌握應(yīng)用能力，還提高了學(xué)生的出勤率，取得了良好的效果。

1.4 充分利用學(xué)校校內(nèi)的信息化教學(xué)平臺(tái)

東北電力大學(xué)引進(jìn)的數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動(dòng)功能、資源共享功能、移動(dòng)學(xué)習(xí)功能、教學(xué)門(mén)戶(hù)的建設(shè)，達(dá)到教師能夠進(jìn)行課程建設(shè)、教學(xué)監(jiān)控、資源共享、學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)的目的，可讓學(xué)生們靈活方便地安排自學(xué)或相關(guān)知識(shí)的復(fù)習(xí)，非常符合當(dāng)今線(xiàn)上靈活自由學(xué)習(xí)的趨勢(shì)。目前該數(shù)字信息化教學(xué)平臺(tái)正在建設(shè)完善當(dāng)中，相應(yīng)的數(shù)字信息化教學(xué)平臺(tái)的精心設(shè)計(jì)，必將帶給學(xué)生們一種豐富的選擇，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。

1.5 課堂中加入團(tuán)隊(duì)合作，師生角色互換

為了拓展同學(xué)們的眼界視野，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及團(tuán)結(jié)合作精神，在學(xué)習(xí)傳感器章節(jié)同時(shí)，安排學(xué)生在課堂之外查找一種新穎有趣、有重要用途或與日常生活貼近的傳感器。任務(wù)采用分組的方法，每組3至5人，內(nèi)容方案共同考慮，行動(dòng)中根據(jù)興趣所長(zhǎng)，有負(fù)責(zé)資料查找的，有負(fù)責(zé)文檔整理編輯資料的，有上講臺(tái)講述的?？傊?，大家根據(jù)自己的興趣所長(zhǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同完成一個(gè)任務(wù)。在傳感器章節(jié)部分的最后一節(jié)課，同學(xué)們分組上講臺(tái)講述，向老師一樣，而老師及其他同學(xué)在講臺(tái)下認(rèn)真傾聽(tīng)。這一節(jié)課總的看起來(lái)效果非常好，你永遠(yuǎn)不能低估一群二十出頭年輕大學(xué)生們的好奇心、創(chuàng)造力、表現(xiàn)欲望，以及幽默搞笑的能力，同學(xué)們的選材非常新穎有趣，每位同學(xué)上講臺(tái)講述的時(shí)候，臺(tái)下同學(xué)們都聽(tīng)得非常認(rèn)真，整個(gè)過(guò)程輕松、愉快、充滿(mǎn)樂(lè)趣。講述結(jié)束還有提問(wèn)環(huán)節(jié)，在座的同學(xué)及老師可以就難點(diǎn)及感興趣的部分向講述的同學(xué)提問(wèn)，這次課堂嘗試展現(xiàn)了許多比較前沿的傳感器及應(yīng)用方法，開(kāi)闊了同學(xué)們的視野，鍛煉了同學(xué)們公眾面前表達(dá)的能力，培養(yǎng)了學(xué)生們團(tuán)隊(duì)協(xié)作的意識(shí)和能力。同學(xué)們對(duì)傳感器的方法、原理掌握得更透徹、更靈活了，很好地達(dá)到了當(dāng)初設(shè)計(jì)的效果及目的。

2 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)這門(mén)課程，課本上充滿(mǎn)了公式及理論，內(nèi)容相對(duì)枯燥，影響了學(xué)生們對(duì)該門(mén)課程的接受程度及興趣。本人在授課中積極探索并采取多種靈活有效的措施，提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，使同學(xué)們接觸到了一些新穎前沿的內(nèi)容，很好地提升了該門(mén)課的授課效果，同學(xué)們覺(jué)得本門(mén)課程有意義、有收獲，并且鍛煉了知識(shí)本身以外的能力，整個(gè)過(guò)程中收獲了良好的效果。