實例化教學在測試技術課程應用初探

張錦

【摘 要】測試技術是機械、電氣等行業工程人員必須要掌握的一門專業基礎課程，但該課程在教學過程中有知識點多、實踐性強、課時量少等特點，針對該課程的教學改革與創新非常必要。本文結合該課程的教學與實踐經驗，以多媒體應用、實物展示教學、實驗環節、Matlab建模、Labview軟件應用等方面對該課程教學方式進行了初步探索。

【關鍵詞】測試技術；專業基礎課程；教學改革

0 引言

測試技術在現代化工程應用領域應用非常豐富，在現代制造業、航天、通信、交通運輸等領域都有著廣泛的應用[1]。

測試技術課程是一門綜合性很強的課程，其包括：信號處理技術、傳感器技術、電子技術和計算機技術等多種理論及內容，此課學科間交叉應用很多，課程難度較大。此外，隨著高校專業改革的進行，測試技術課程的授課學時也較為減少，而現代測試技術理論及產品日新月異的變化也給教師的教學提出了更高的要求。

針對新形式下測試技術課程的教學，本文從理論教學、實驗教學、軟件仿真應用三個板塊提出了多媒體應用、實物展示教學、實驗驗證環節、Matlab建模、Labview軟件應用等五個方面教學形式的改革創新與應用進行了初步的研究與探索。

1 理論教學

1.1 多媒體應用

由于該課程涉及內容較豐富，其中包含大量工程實際應用內容，而教學課時量又偏少，因此針對課程特點，教師宜采用大量多媒體方式進行教學，一方面，多媒體教學可以收集豐富的教學素材及工程實例，在有限的時間里可以讓學生接觸到更豐富的應用實例；另一方面，多媒體教學有多種形式的內容表達，不僅僅以課件的方式，如可以動畫或者以小短片的形式來呈現所教授內容。如在講授傳感器相關內容時，為了加深學生對所學內容映像，通過搜索資料做一個動態動畫來展現全自動洗衣機工作的例子，該動畫可以形象展示當全自動洗衣機處于不同階段不同傳感器的應用，如：1）衣物剛放進洗衣機時，啟動洗衣機，霍爾電流傳感器感應電機母線電流從而得出電機負載大小進而得到衣物重量，從而全自動洗衣機選擇不同的洗衣行程，如水量、洗滌時間、漂洗時間、脫水時間等參數，從而實現自動感應衣物重量；2）洗滌開始前通過溫度傳感器感應水的溫度，從而全自動洗衣機自動選擇不同的洗滌時間；3）洗滌完成后，進行漂洗環節，通過由電容傳感器感應介電常數的不同實現洗凈度的檢測，洗衣機自主選擇漂洗次數。全自動洗衣機通過多種傳感器的應用實現了真正的“全自動”功能，通過這種多媒體方式的應用既直觀，又可以讓學生更加形象、有興趣地學習理論知識。

1.2 實物展示教學

測試技術課程中有很多工程應用的實例，其中很重要的一部分為傳感器理論，傳感器理論涉及知識也較為多樣，有材料學、力學、電磁學、光學、生物學等等，要掌握多種類型的傳感器，學生缺乏生動、感性的認識，針對此情況，授課教師可以將自己的科研、實踐成果帶到課堂中來，通過一些簡單的實物展示為切入點，讓學生更加形象直觀地認識傳感器。如在講授超聲波傳感器時，可以將超聲波傳感模塊及主控電路如圖1、圖2所示，帶入課堂進行展示，在實物的基礎上介紹超聲波傳感器的工作原理，在實際應用中作為測距傳感器有著廣泛的應用，如倒車雷達等。通過實物展示環節的教學，可以讓學生更直觀地進行理論學習，也會促進學生的自行思考與討論。

2 實驗教學

在理論教學的同時，實驗教學也非常重要，通過課堂教學與實驗教學的各個環節，使學生掌握測試技術的基本概念、基本理論、測試技術原理、實驗儀器和實驗方法及數據處理方法等，實驗環節包括：力傳感器標定及稱重實驗、電渦流傳感器測軸心軌跡及鐵磁物質計數實驗、磁電及光電傳感器測速實驗、速度傳感器振動測量實驗等，通過這些實驗培養學生的分析和解決實際問題的能力，從而掌握測試技術工程應用手段。

3 軟件仿真應用

3.1 Matlab建模

Matlab軟件如今廣泛地應用于科學計算、圖形處理、信號處理、系統控制等領域。而測試技術課程具有的數學推倒多、概念難以理解等特點使其與Matlab相結合使用圖形化方式對數值結果進行顯示非常合適[2]，此外，Matlab還可以與PC電腦構成虛擬儀器，可適應不斷發展變化的教學新環境。如在測試技術課程中，信號的頻域分析與傅里葉級數的展開與變換，學生理解起來較為抽象和困難，而利用Matlab可以進行信號的分解和迭加的動畫演示，學生理解將更加容易，此外，Matlab在處理有效值計算、相關性分析等這些抽象的數值運算及數理分析關系將更加具體和直觀。

3.2 Labview軟件應用

測試技術課程的實驗環節因課時及設備投入有限，并不能覆蓋所有需要實踐環節所驗證的知識點，如何使用虛擬儀器來代替傳統的實驗室模式也是該課程需要改進及創新的一個重要方向。

Labview是虛擬儀器概念的首創者，其可提供大量信號處理函數及信號分析工具，便于信號采集的硬件集成[3]，可以與多種主流現場總線通訊，實現教學所用的信號采集、調制、處理等功能，將其應用于教學將增強教學的通用性及靈活性，演示效果直觀、便捷，實驗室的功能也大為增強，投入降低，維護容易，并且便于網絡操作，可實現互動教學和遠程教育，擴大教學規模。

4 小結

實例化教學通過多媒體應用、實物展示教學、實驗環節、Matlab建模、Labview軟件應用等方式可實現以下幾點作用：

1）使課堂講授的測試技術理論知識更加貼近工業應用現場，使學生所學到的理論知識可以實際應用到以后工作崗位。

2）實例化教學更利于激發學生學習熱情，形成良好的學習氛圍及積極向上的科研風氣。使學生掌握本門課程更加直觀有效。

3）實例化教學更利于促進教師的專業化成長。測（下轉第122頁）（上接第134頁）試技術的實例化教學依托于教師的專業化成長，又為教師的專業化提供舞臺，也更有利于教師科研能力的提升。

4）虛擬仿真軟件的使用，打破了實驗室設備的局限性，也提升了學生對該門課程應用現場的感受，提高專業知識應用能力。

本文結合課程實際教學內容，提出的多種實例化教學模式，為測試技術課程教學提供一些改革思路，通過該課程的教學可達到教師和學生在理論實踐方面的不斷提高。

【參考文獻】

[1]周德廉，邵國友.現代測試技術與信號處理[M].徐州：中國礦業大學出版社，2005.

[2]許同樂，蔡道勇，馬金英.基于Matlab的機械工程測試技術教學探討[J].教學研究，2015，38（1）：62-65.

[3]秦學華，劉亞斌，孫渙鵬，等.基于LabVIEW的虛擬儀器網絡化實現[J].測控技術，2004，23（2）：71 -73.

[責任編輯：田吉捷]endprint