《機械工程測試技術》課程理論教學的改革與創新

摘 要:結合《機械工程測試技術》課程的特點和課程的傳統理論教學中不足，對課程的理論教學內容、教學方法、教學手段及考評體系的改革與創新進行了探討。在教學內容上，提出了以“信號流”為教學主線的教學內容優化方式和以“科研”保內容實時性的教學內容更新方式:在教學方法上，提出了“教師”主導和“學生”主體的新教學方法:在教學手段上，提出了“多媒體+黑板+仿真+實物”相結合的多元化教學手段:在考評體系上，提出“平時作業+課堂討論表現+自主考試+期末考試”的新 綜合考評體系。

關鍵詞:機械工程測試技術理論教學改革與創新

中圖分類號:TG80文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0147-02

1 引言

《機械工程測試技術》課程是機械工程相關專業的一門專業技術基礎課，該課程集成了數學、電工電子學、信息科學、計算機技術等多學科原理和技術，并且被廣泛應用于各個學科，具有涉及知識面廣、綜合性強、理論知識抽象、實踐性要求高、學時少等特點[1]。尤其是對于電工電子學及信息學知識相對薄弱的機械專業本科生，首次接觸信號變換與調理、系統特性及數字信號處理等抽象概念時，學生普遍反映該課程存在理論內容不易理解，學習難度大等問題。然而，隨著科學技術的迅猛發展和機械系統自動化程度的不斷提高，測試技術在機械領域中的應用日益廣泛，例如新產品開發、生產過程控制、設備狀態監測及產品性能試驗等工作均以測試技術為基礎。因此，《機械工程測試技術》課程在機械工程相關專業課程中具有越來越重要的地位。

基于上述原因，為了使機械專業本科生能夠更好地理解和掌握機械工程測試技術的相關理論，貫徹教育部關于高等學校本科教學質量與教學改革工程文件的精神和適應學校培養創新型工程應用人才的需求。改革和創新《機械工程測試技術》課程的教學方式，提高課程的教學質量已迫在眉睫。

2 傳統理論教學及其改革與創新

2.1 傳統理論教學方式

機械工程測試技術課程的傳統理論教學方式是以教師為中心，理論知識的傳遞以灌輸式講授為主，并設計有少量的驗證性實驗。整個教學過程中教師發揮著主導作用，而學生只能被動地吸收知識，從而難以充分調動學生的學習積極性和主動性，也不利于培養學生創造性思維和創新能力。另外，由于該課程涉及較多的其他學科專業基礎知識，學生在課堂學習過程中很難快速全面地把自身儲備的知識與新學知識做到融會貫通和綜合應用，從而使學生在課程學習過程中產生茫然的學習狀態(特別是在課程的學習初期)，極大地打擊了學生的學習興趣和積極主動性，甚至有些學生產生厭學心理[2]，這將使整個課程的教與學過程變得非常艱難，以致于課程的教學質量嚴重下滑。

2.2 理論教學的改革與創新

教學改革與創新遵循的基本原則:保證教學內容的基礎性、前沿性和實踐性前提下，充分發揮學生的主觀能動性和創造性，積極培養學生學習課程的興趣和積極性，努力培養學生的創新型思維方式及工程應用能力。

2.2.1 理論教學內容的優化與更新

《機械工程測試技術》課程主要內容包括:信號及其描述、測試裝置的基本特性、常用傳感器及其原理、信號的調理與記錄、信號處理初步、典型非電量參數的測量及計算機測試系統等。

通過對課程主要內容的細致分析和研究，并根據測試系統組成模塊將上述章節內容重新排序，采用以“信號流”為教學主線，按照信號在測試系統中的傳輸順序將整個課程內容貫穿起來，從而使學生建立完整的測試系統概念。重新優化調整后的教學內容:首先講信號的時域描述和分類，然后講常用傳感器及其原理，進一步講信號的調理與信號的數字化處理，再講信號的頻域描述及分析方法，接下來講整個計算機測試系統。而后采用Matlab/Simulink仿真實例展示信號在測試系統中傳輸時的失真，從而引出測試裝置的基本特性內容:最后講解機械領域中典型非電量信號的測量。優化調整后的教學內容不僅兼顧由淺及深的教學思路，使學生在學習課程初期理解起來相對容易，從而對課程的學習興趣和積極性大幅提高:而且整個教學內容是先局部后整體，逐步深入測試技術精髓，符合工程技術知識學習的規律，使學生學習起來思路清晰，且能夠促進學生較好地理解和掌握測試系統各組成部分的原理和特點。

另外，在教學過程中，將自己的科研項目和研究成果中與測試技術相關的新技術、新方法及新實例融合到課堂的教學內容，同時注重介紹機械工程測試技術發展的新方向和前沿知識，以此來保證教學內容的實時性和前沿性，豐富學生的知識面，開拓學生的眼界[3]。

2.2.2 理論教學方法的改革

課程教學方法的改革是建立在教學思想和教學模式轉變的基礎上[4]。隨著機械工程測試技術的發展，課程知識的快速膨脹，以“教師”為主體的傳統教學思想和教學模式已經不能完全適應課程的理論教學任務。而以“教師”為主導和以“學生”為主體的新型教學思想和教學模式充分發揮了教師的引導作用和學生的主觀能動性，因此，新的理論教學方法更加適應課程快速發展的步伐。

在新的理論教學方法指導下，課程的理論教學過程采用啟發式講授、工程案例剖析與課堂討論相結合的方法。在教學過程中，注重以身邊的生活實例和工程實例設疑式地啟發學生，使學生在教師的引導下對實例中所涉及的測試技術基本原理和技術展開積極課堂討論，讓學生成為教學過程的主體，以此調動學生的學習積極性和激發學生自主思考、分析和解決問題的能力，逐步培養其理論聯系實際能力和創造性思維能力。

此外，為了使學生能夠把該課程的新知識與課程涉及到的其他專業基礎知識做到融會貫通和綜合應用。在每節課理論內容講授完畢后，教師為學生指點出下節課將會涉及到的其他課程專業基礎知識，以便學生課后可以及時溫習和回顧，從而使學生下節課的理論學習變得清楚明確，并且使學生真切感受到學以致用帶來的成就感，以進一步提高學習的積極性，逐漸培養學生自覺地對教學內容涉及的理論及實踐問題加以追蹤的嚴謹務實學習態度。

2.2.3 理論教學手段的創新

在理論教學手段方面，采用多元化教學手段，將多媒體教學、黑板教學、仿真演示及實物教學等多種手段有機結合起來。

課程充分利用多媒體教學能夠很好地把概念、圖形、動畫、視頻及聲音等信息載體有機結合的特點[5]，將一些傳統黑板教學手段難以表達的教學內容和無法觀察的現象采用圖文并茂、靈活多樣的多媒體方式生動形象地展示給學生，使沒有工程實際經驗的學生能夠從認知的角度建立機械工程測試的相關概念，力求教學過程與教學效果達到最優化。

對于理論強的教學內容(例如信號變換和信號處理相關章節)則采用黑板式教學手段，通過對公式和定理的詳細推導，加深學生對公式定理的理解。

對于應用性強的教學內容(如傳感器原理、信號調理等內容)則采用多媒體教學、黑板教學及實物教學相結合的手段進行講授，提高學生對教學內容的工程應用能力。

對于抽象性強的教學內容(如測試裝置的基本特性)宜采用Matlab/Simulink仿真演示的教學手段，幫助學生直觀地理解抽象的概念，并鼓勵和指導學生自己動手搭建仿真程序，培養學生的求知探索欲和動手能力。

2.2.4 理論考評體系的改革

在理論考核方面，傳統的課程考核模式主要是一次性定時閉卷考試。這種考核模式具有諸多弊端，一是學生臨時突擊，放松平時學習:二是難以考查學生的知識綜合運用能力和創新性思維。課程借鑒國內外一流大學的考評體系[6]。新理論考評體系采用“平時作業20%+課堂討論表現20%+自主考試10%+期末考試50%”，改變了傳統一次考試定結論的弊端，重在培養學生的學習主動性、知識綜合應用能力和創新探索意識。平時作業以大作業為主，重點培養學生的探索意識和知識綜合運用能力:課堂討論以工程實例為對象，通過考評學生參與分析討論的積極性和主動性，以提高學生的學習主動性，培養其應用知識分析解決問題的能力:所謂“自主考試”，即采用教師提供開放式工程題目或學生自選與課程內容相關的工程題目進行課程專業知識綜合應用的一種考核方式，這種考評方式可以充分發揮學生的創新型思維和工程應用能力:同時，為了考評學生對理論知識的掌握程度，在期末采用閉卷考試方式，以此確保學生對基礎理論和方法的掌握。

3 結語

通過對機械工程測試技術課程理論教學改革與創新的探討，使我們充分認識到只有對課程進行教學改革與創新才能達到提高課程教學質量和培養創新型工程應用人才的目標。同時，教學改革工作是一個與時俱進的過程，我們在以后的教學工作中將不斷優化和完善機械工程測試技術的理論教學過程，從而進一步提高課程的教學質量。

參考文獻

[1] 熊詩波，黃長藝.機械工程測試技術基礎(第3版)[M].北京:機械工業出版社， 2011.

[2] 吳世雄，王成勇.“機械工程測試技術”教學改革的探索[J].廣東工業大學學報(社會科學版)，2007.

[3] 程小蘇，劉粵惠，曾幸榮，等.研究型大學科研促進本科教學的思考[J].理工高教研究，2007.