測試技術(shù)課程教學(xué)改革探討

◆陳家兌 劉勇

測試技術(shù)是機(jī)械類專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門理論聯(lián)系實際較強(qiáng)的課程，涉及機(jī)械、數(shù)學(xué)、力學(xué)、電工電子、信息等學(xué)科，課程內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、知識面廣，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，導(dǎo)致學(xué)生對該課程普遍感覺學(xué)習(xí)難度大，不易理解和掌握，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1-2]。因此，對于該課程的教學(xué)應(yīng)在充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)和提高學(xué)生的動手能力，增強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識點的理解與掌握，培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而實現(xiàn)課程教學(xué)目的。

1 課程教學(xué)存在的問題

筆者近年來一直從事測試技術(shù)課程的教學(xué)，總結(jié)過去幾年的教學(xué)經(jīng)歷，該課程主要存在以下問題。

1）課本內(nèi)容順序不利于教學(xué)。現(xiàn)有教材是從學(xué)科知識完成性來編寫的，一般是理論知識在前、實際應(yīng)用在后[3]，這樣的一個編寫模式，往往導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生疑惑：這門課的理論如此高深，在以后的學(xué)習(xí)、工作中是否用到？是否有用？這些問題困擾著學(xué)生，容易引起學(xué)生產(chǎn)生不良的學(xué)習(xí)情緒。

2）教學(xué)內(nèi)容理論性強(qiáng)，數(shù)學(xué)公式多。如測試系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、信號的時域統(tǒng)計分析、信號的相關(guān)分析、信號的頻譜和功率譜分析等內(nèi)容，涉及較為抽象的數(shù)學(xué)知識，學(xué)生普遍感覺抽象、不易理解。

3）傳統(tǒng)的教學(xué)側(cè)重書本知識的教授，而缺少實物的展示和實際測試系統(tǒng)的操作，使學(xué)生感覺總是處于“只聞其聲，不見其人”的境地，使學(xué)生缺乏對具體實物的認(rèn)識以及實際測試系統(tǒng)的近距離的接觸和操作。

4）書本的工程應(yīng)用案例偏少，教學(xué)中學(xué)生動手實踐環(huán)節(jié)少，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)習(xí)積極性不高，缺乏主觀能動性，導(dǎo)致學(xué)生聽過就忘，沒有留下深刻的印象，影響了教學(xué)效果。

5）課程考核方式單一，以期末考試的卷面成績?yōu)橹鳎綍r成績和實驗成績占的比重不大。

以上問題，導(dǎo)致測試技術(shù)課程的教學(xué)效果不佳，不利于培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才和促進(jìn)大學(xué)生動手能力與創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。

2 教學(xué)改革思路

針對測試技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題，筆者總結(jié)近年來對該課程的教學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，提出以下課程改革思路。

合理安排授課內(nèi)容順序，化抽象為具體 在授課內(nèi)容安排上，應(yīng)遵循測試系統(tǒng)怎么用→如何正確使用→求知系統(tǒng)的相關(guān)理論知識的學(xué)習(xí)過程。這種由淺入深、由易到難、先操作后理論的學(xué)習(xí)方式更符合學(xué)習(xí)規(guī)律。

在緒論講解時，將現(xiàn)實生活中的電子稱、觸屏手機(jī)等測試?yán)幼鳛檎n程的開篇，使學(xué)生感覺測試技術(shù)就在自己的身邊且觸手可及，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在此基礎(chǔ)上引出傳感器的概念，導(dǎo)入傳感器的相關(guān)知識，同時安排一次實驗室參觀，使學(xué)生了解傳感器在機(jī)械裝備、科學(xué)研究中的應(yīng)用情況以及各種傳感器的物理形狀，增強(qiáng)學(xué)生對傳感器技術(shù)的工程應(yīng)用的理解。在傳感器相關(guān)知識講授完畢后安排進(jìn)行傳感器使用實驗（如振動測量、位移測量等），使學(xué)生學(xué)會如何操作測試系統(tǒng)、傳感器的使用。

接下來講述測試信號的分類及描述、測試裝置的基本特性，同時結(jié)合傳感器的類型及其應(yīng)用場合介紹傳感器的基本特性、選用原則，使學(xué)生掌握如何根據(jù)被測物理量進(jìn)行傳感器（測量元件、儀器）的正確選擇。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行測試技術(shù)工程應(yīng)用的講授，講授如何合理構(gòu)建測試系統(tǒng)完成不同類型被測物理量的測量，同時融入信號調(diào)理的相關(guān)知識的介紹。此階段結(jié)束后，安排綜合性實驗，讓學(xué)生根據(jù)不同被測物理量進(jìn)行測試系統(tǒng)的搭建，并完成信號在測試系統(tǒng)軟件中的采集、數(shù)字化處理、相關(guān)分析、頻譜分析的命令操作。此過程對相關(guān)操作的物理意義進(jìn)行講解，使學(xué)生對這些操作有了具體的認(rèn)識，同時產(chǎn)生對其工作原理的好奇心。

在這種情況下再對信號數(shù)字化處理、相關(guān)分析、頻譜分析的原理知識進(jìn)行講解，學(xué)生就不會感覺到抽象難懂，同時處理好相應(yīng)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)問題，學(xué)起來輕松、愉快。

教學(xué)方法多樣化，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情 在教學(xué)過程中，靈活應(yīng)用實物教學(xué)法、演示實驗教學(xué)法和案例教學(xué)法等多種形式的教學(xué)方法，改變傳統(tǒng)的單一教學(xué)模式。對于傳感器介紹采用多媒體、圖片與實物展示相結(jié)合的教學(xué)模式，使學(xué)生對傳感器形成具體的認(rèn)識。對于被測物理量的測量部分，通過搭建相應(yīng)的測試系統(tǒng)與視頻演示，使學(xué)生實現(xiàn)測試技術(shù)的理論理解到工程應(yīng)用操作的轉(zhuǎn)變，學(xué)會傳感器的合理選型、使用以及測試系統(tǒng)的搭建與使用，實現(xiàn)被測物理量的測試、分析、處理，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

而對于理論性較強(qiáng)且難懂的信號處理與分析等知識點，則采用板書公式定理推導(dǎo)，并利用MATLAB仿真軟件進(jìn)行信號處理、分析的演示，以此驗證公式定理的合理性、正確性。此外，在課程講授過程中將任課教師的科研實例與課程內(nèi)容結(jié)合起來，在適當(dāng)?shù)牡胤剑c學(xué)生分享任課教師的研究經(jīng)歷，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在教學(xué)過程中還應(yīng)注意與師生之間的互動，使學(xué)生充分參與到教學(xué)中來。布置一些學(xué)生感興趣的自主學(xué)習(xí)任務(wù)，擴(kuò)展學(xué)生的視野。

加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生實踐能力 實踐環(huán)節(jié)不僅可使學(xué)生對抽象的理論知識產(chǎn)生感性認(rèn)識，而且能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。然而，傳統(tǒng)的課程實踐環(huán)節(jié)，不僅學(xué)時少，而且屬于“填鴨式”教學(xué)，即實踐前由教師詳細(xì)介紹實驗操作過程及注意事項，然后學(xué)生按照實驗的規(guī)定操作步驟完成實驗。雖然這樣較好地完成了實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)任務(wù)，但是不能發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，更不能更好地培養(yǎng)和發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性、創(chuàng)新性。

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生，取得更佳的教學(xué)效果，將實踐環(huán)節(jié)分為三部分：基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗。

基礎(chǔ)性實驗主要完成原理性、驗證性實驗，要求學(xué)生獨立完成整個實驗的操作，了解實驗原理，理解實驗內(nèi)容、實驗步驟，會操作實驗系統(tǒng)，能夠進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的分析。

綜合性實驗主要培養(yǎng)學(xué)生動手能力，發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，根據(jù)實驗室現(xiàn)有的綜合性實驗臺，在教師的指導(dǎo)下完成實驗方案、測量儀器選擇、系統(tǒng)搭建、實驗測量和數(shù)據(jù)分析[5]。通過綜合性實驗加強(qiáng)學(xué)生對實驗設(shè)備操作的熟練程度，提高動手能力，有效分析和處理實驗結(jié)果，同時激發(fā)學(xué)生對相關(guān)測試原理的探求。

創(chuàng)新性實驗旨在提高學(xué)生的實踐綜合能力，培養(yǎng)其創(chuàng)造性、創(chuàng)新性。創(chuàng)新性實驗的課題由教師根據(jù)其科研課題或社會實際生產(chǎn)需求提出，亦可由學(xué)生根據(jù)自己的興趣提出，為了降低實驗成本以及增強(qiáng)實驗開設(shè)的可行性，本實驗采用虛擬儀器技術(shù)。學(xué)生根據(jù)課題要求完成資料查閱、需求分析、實驗系統(tǒng)相關(guān)元器件的選型、實驗方案設(shè)計、系統(tǒng)搭建方案設(shè)計、系統(tǒng)搭建、實驗數(shù)據(jù)處理與分析等工作。

通過這三類實驗，使學(xué)生熟練操作實驗設(shè)備，正確、合理選擇測試裝備，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化理論知識，培養(yǎng)和提高學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)造性。

考核方式多樣化，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性 將測試技術(shù)課程理論考試成績作為學(xué)生該門課程的最終考評成績，無法體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力，特別是不能體現(xiàn)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。因此，采取考核方式多樣化，在成績中降低卷面成績在總成績中的比重，使成績構(gòu)成多樣化，應(yīng)包含實驗、互動、自主學(xué)習(xí)、探索和工程應(yīng)用等方面的考核。一方面調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，另一面使成績更好地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力和工程應(yīng)用能力。

3 結(jié)語

測試技術(shù)不僅是一門理論性較強(qiáng)的課程，也是一門實踐性較強(qiáng)的課程。本文在總結(jié)課程教學(xué)中存在的問題的基礎(chǔ)上，提出從教學(xué)內(nèi)容順序安排、教學(xué)方法、實踐環(huán)節(jié)、成績考核等方面進(jìn)行改革。經(jīng)過在教學(xué)中初步應(yīng)用，該課程改革在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、增強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識點的理解與掌握、培養(yǎng)和提高學(xué)生的動手能力和工程應(yīng)用能力、培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新能力等方面取得良好效果。■

[1]徐琳,李伯全.“機(jī)械工程測試技術(shù)”課程教學(xué)改革的研究與現(xiàn)狀[J].中國電力教育,2014(29):49-50.

[2]張佐營.機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革與實踐[J].中國電力教育,2014(29):51-52.

[3]張春華,肖體兵,李迪.工程測試技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2012.

[4]陳光軍,常江,張連軍.測試技術(shù)實驗教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].實驗技術(shù)與管理,2013(24):129-131.