基于工作過程系統(tǒng)化的教學(xué)方法

崔紅梅 馬弘躍 畢玉革

摘 要：通過對(duì)現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)課程目前在授課過程中存在的一些問題進(jìn)行分析，提出了基于工作過程系統(tǒng)化的教學(xué)方法，完成了基于工作過程系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計(jì)，最后對(duì)該課程采用工作過程系統(tǒng)化教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代測(cè)試；工作過程系統(tǒng)化；教學(xué)方法

現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。通過課程的學(xué)習(xí)，旨在使學(xué)生了解相關(guān)現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生正確分析和選用測(cè)試系統(tǒng)與裝置，進(jìn)行機(jī)械工程動(dòng)態(tài)測(cè)試所需的基本知識(shí)和技能，為進(jìn)一步研究和處理工程測(cè)試與分析問題奠定基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代初期，由于教學(xué)和實(shí)驗(yàn)條件限制，授課側(cè)重課本內(nèi)容的講授，實(shí)踐性環(huán)節(jié)偏少。21世紀(jì)初，從事該課程教學(xué)的各位專家及前輩針對(duì)學(xué)生普遍反映的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展部分空洞，傳感器部分沒有實(shí)物對(duì)象、枯燥無味，信號(hào)分析理論部分深?yuàn)W、難懂等問題陸續(xù)開展課程的教學(xué)改革，取得了一定的成效。盡管這些教學(xué)改革措施有一定的成效，但是實(shí)際在實(shí)施過程中還有許多實(shí)質(zhì)性的問題沒有得到根本解決。

一、傳統(tǒng)教學(xué)法實(shí)施過程及存在的問題

雖然以案例和實(shí)驗(yàn)為主線的教學(xué)方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了一定的成效，但是課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法完全替代學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)中所獲得的第一手感覺和經(jīng)驗(yàn)；而且，各部分知識(shí)的傳授都是分開進(jìn)行的，盡管每部分知識(shí)在傳授過程中反復(fù)用演示案例或事物強(qiáng)調(diào)，但終因沒有形成系統(tǒng)化而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)了前者就忘了后者，甚至學(xué)了很長時(shí)間還不能弄清學(xué)習(xí)這門課程的目的；測(cè)試技術(shù)的實(shí)驗(yàn)類課程盡管需要比課堂教學(xué)型課程更多的學(xué)時(shí)數(shù)，但目前國內(nèi)測(cè)試技術(shù)課程的學(xué)時(shí)數(shù)顯得不足，通常為6～8學(xué)時(shí)/40學(xué)時(shí)。

二、工作過程系統(tǒng)化教學(xué)法實(shí)施過程

本文提出應(yīng)采用基于工作過程系統(tǒng)化的教學(xué)方法。所謂工作過程，是指個(gè)體“為完成一件工作任務(wù)并獲得工作成果而進(jìn)行的一個(gè)完整的工作程序”。該教學(xué)法最早由陶行知先生針對(duì)職業(yè)教學(xué)提出，后由姜大源先生將其系統(tǒng)化。工作過程系統(tǒng)化的課程開發(fā)步驟為：工作任務(wù)分析→行動(dòng)領(lǐng)域歸納（典型工作整合）→學(xué)習(xí)領(lǐng)域轉(zhuǎn)換（課程體系構(gòu)建）→學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)（學(xué)習(xí)單元設(shè)計(jì)）。目前，在高等職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用的效果較好。而針對(duì)現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)，其工作過程系統(tǒng)化教學(xué)法設(shè)計(jì)實(shí)施如下圖所示。首先根據(jù)工程測(cè)量問題，將所講授知識(shí)進(jìn)行重新組織。例如，工程測(cè)量可分為三大類：靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量和系統(tǒng)識(shí)別。工程中溫度、力或力矩、位移或轉(zhuǎn)速等參量的測(cè)試，屬于最基本的靜態(tài)量測(cè)量，而實(shí)現(xiàn)這些靜態(tài)參量測(cè)量的基本方法就是組建測(cè)試系統(tǒng)，即包括選用測(cè)試儀器→組建測(cè)試系統(tǒng)→采集數(shù)據(jù)→對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析→顯示測(cè)量結(jié)果并記錄。這一類測(cè)試相對(duì)簡單，放在學(xué)習(xí)的首位。因?yàn)閷W(xué)生初學(xué)該課程，對(duì)課程的教學(xué)目標(biāo)還不能完全理解，為此，在實(shí)際教授過程中，針對(duì)溫度的測(cè)量，教師引導(dǎo)學(xué)生首先了解溫度測(cè)試在工程或生產(chǎn)應(yīng)用中的重要性，之后進(jìn)行傳感器的選擇，幫助學(xué)生了解各種溫度傳感器的測(cè)量原理，其次選擇與之配套的信號(hào)調(diào)理裝置并了解其功能，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集卡以及信號(hào)分析與處理軟件的選擇并學(xué)會(huì)如何應(yīng)用，當(dāng)學(xué)生從應(yīng)用軟件結(jié)果顯示界面看到溫度測(cè)量結(jié)果以及測(cè)量結(jié)果如何幫助解決生產(chǎn)問題，學(xué)生就有了一定的成就感，也就對(duì)這門課程產(chǎn)生了興趣。在進(jìn)行力或力矩測(cè)量時(shí)，學(xué)生首先想到的就是要組建測(cè)試系統(tǒng)。到位移或轉(zhuǎn)速靜態(tài)參量測(cè)試時(shí)，教師基本不用幫助學(xué)生組建測(cè)試系統(tǒng)，可以放開手讓學(xué)生自己去選擇測(cè)試儀器，組建測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相關(guān)物理量的測(cè)量。教師需要做的就是檢查學(xué)生組建的測(cè)試系統(tǒng)是否可行等。這種直接面向工程實(shí)際、解決工程實(shí)際問題的教學(xué)方法讓學(xué)生第一次就感覺到這是一門非常實(shí)用的技術(shù)。當(dāng)學(xué)生完成靜態(tài)參量測(cè)試的學(xué)習(xí)后，開始對(duì)測(cè)試技術(shù)有了一定的了解，也開始朦朧地覺得測(cè)試其實(shí)很簡單。為此，應(yīng)及時(shí)開設(shè)動(dòng)態(tài)測(cè)量的教學(xué)，這部分的關(guān)鍵是對(duì)信號(hào)頻譜分析的認(rèn)識(shí)、理解和掌握以及時(shí)域分析的局限性。最后在系統(tǒng)識(shí)別環(huán)節(jié)強(qiáng)化前面兩大部分內(nèi)容，綜合全部所學(xué)知識(shí)和內(nèi)容解決工程實(shí)際問題。每一塊的最后一個(gè)教學(xué)內(nèi)容教師都可以大膽甩開手讓學(xué)生自己完成。

三、工作過程系統(tǒng)化教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)

通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容的工作過程進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，通過任課教師“手把手→放開手→甩開手”的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，通過對(duì)學(xué)生熟能生巧的比較學(xué)習(xí)過程，逐步讓學(xué)生生成完整的測(cè)試、信號(hào)分析和故障診斷技能，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)的拷貝到重構(gòu)再到遷移直至創(chuàng)新的教育目標(biāo)，最終從根本上實(shí)現(xiàn)本門課程的培養(yǎng)目標(biāo)，即所有知識(shí)點(diǎn)在傳授過程中重點(diǎn)體現(xiàn)系統(tǒng)化和目標(biāo)化，學(xué)生從接受任務(wù)開始就非常明確自己的知識(shí)和能力目標(biāo)，而且所有知識(shí)點(diǎn)在學(xué)習(xí)過程中變被動(dòng)為主動(dòng)，教師從手把手教到放開手讓學(xué)生自己學(xué)，教師從檢查到最后甩開手完全讓學(xué)生自己學(xué)，真正意義上實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)目標(biāo)；通過從簡單到復(fù)雜的教學(xué)過程設(shè)計(jì)，比如從靜態(tài)信號(hào)的測(cè)量與分析到動(dòng)態(tài)信號(hào)的測(cè)量與分析，直至最后進(jìn)行系統(tǒng)的故障診斷等，既可以讓學(xué)生盡快入門，不至于望難卻步，又可以逐步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合測(cè)試技能，最終提高學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)際技能；通過教師精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，學(xué)生多次重復(fù)比較學(xué)習(xí)相似的工作過程，最終實(shí)現(xiàn)：學(xué)生從開始完全拷貝老師的知識(shí)后模仿重構(gòu)，到看到類似的問題自己能夠主動(dòng)查閱資料，決策測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成，計(jì)劃所選儀器類型，進(jìn)而組建測(cè)試系統(tǒng)實(shí)施測(cè)試，最終根據(jù)自己的測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)測(cè)試效果，提升自己的創(chuàng)新能力；通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作競爭實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和分層次教學(xué)，因材施教。學(xué)生在分組教學(xué)過程中，總有幾個(gè)組綜合表現(xiàn)優(yōu)秀，自學(xué)能力、動(dòng)手能力和數(shù)據(jù)處理分析能力較強(qiáng)，可以分配優(yōu)秀組的學(xué)生檢查、評(píng)估，并幫助其他組的學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，同時(shí)針對(duì)這組學(xué)生可額外增設(shè)測(cè)試內(nèi)容，提升學(xué)生的測(cè)試技能和熟練度。

總之，針對(duì)現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)在實(shí)際教授過程中存在的一些客觀問題，提出采用基于工作過程系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計(jì)方法及實(shí)施過程，該方法最終可以實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)模式改革，即通過教師精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，學(xué)生多次重復(fù)比較學(xué)習(xí)相似的工作過程，最終實(shí)現(xiàn)任課教師“手把手→放開手→甩開手”的教學(xué)實(shí)施模式；學(xué)生從開始完全拷貝老師的知識(shí)后模仿重構(gòu)，到遇到類似的問題自己能夠主動(dòng)查閱資料，決策測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成，計(jì)劃所選儀器類型，進(jìn)而組建測(cè)試系統(tǒng)實(shí)施測(cè)試，根據(jù)自己的測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)測(cè)試效果，最終提升自己分析問題、解決問題及創(chuàng)新的能力。

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基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》雙語課程建設(shè)項(xiàng)目。

作者簡介：崔紅梅，1978年出生，女，博士，副教授，現(xiàn)主要從事工程測(cè)試、數(shù)字信號(hào)分析及虛擬儀器設(shè)計(jì)等研究。

？誗編輯 溫雪蓮