測試技術與信號處理新時期教學改革研究

馮偉+邢莉+付瑩瑩+田曉峰+吳祥+陳樹祥

摘要：測試技術與信號處理課程作為機械專業基礎課，在當代技術迅猛發展的大環境促進下，教學的意義越發突出。著重研究在教學過程中存在的問題以及對教學改革的方式方法進行探討，以期獲得良好的教學效果，以培養適應現代信息技術發展的高水平測試人才為培養目標，獲得教學改革方案，對指導日常教學工作具有深遠的意義。

關鍵詞：測試技術與信號處理；課程改革；學生能力訓練

一、 前言

測試技術與信號處理屬于信息科學的范疇，有極強的理論及實踐應用價值。一般機械專業在學生大學三年級作為專業課開設。主要培養學生掌握工程測試技術的基本概念、理論及方法。力求能夠利用已有的測試設備或者通過自主搭建的測試系統進行多種信號的測試與分析，對于測試系統分析的各個環節——傳感器、信號調理、信號分析與處理、顯示與記錄等問題有透徹而深刻的理解與認識，為今后從事相關的工程測試工作打下堅實的基礎。

二、 影響教學效果的主要問題

（一） 先行課程的掌握程度有限

測試技術與信號處理課程內容涉及多學科知識的交叉，大學物理、高等數學、力學等都必須是先修課程，在這些知識扎實掌握的基礎上才能進行，因此其他先行課程的掌握程度是影響教學效果的第一個問題。上述的幾門課程應該說都是大學期間較難、但卻非常重要和基礎的課程。以我校為例，縱觀近五年的學生學習這幾門課程的考試成績，平均分較低。除去考研學生，到大三學年之后，學生尤其對高等數學的掌握度不高。普遍存在對理論性很強的課程考試過后一段時間遺忘嚴重的現象。

（二） 理論知識與實踐知識的脫節

由于教學實驗條件的限制，往往在教學實施中更側重課本內容的講授，學生被動地聽課，氣氛和互動性不夠。因此傳統的教學割斷了理論和工程實踐之間的聯系，難以建立機械測試系統整體概念。現在所采用的教學方式多為課程授課為主，與實驗教學相結合。一般測試技術課程的總學時為48學時，其中理論課程42學時，實驗課程為6學時。以我校為例，其中的六個學時的實驗主要包括：傳感器及橋式電路的測量、信號的合成與分解以及信號的分析。所使用的實驗教學儀器、設備以及相關的軟件均較為陳舊，只能對課本的理論知識有一定程度的認識，距離達到良好的應用效果還有一定的差距。

（三） 缺少優秀的指導性教材

測試技術課程強調工程實踐能力，最終的教學目標要能實現基本的測試操作與分析，因此在授課的過程中工程實例是必不可少的。現階段的教材一般均以基礎知識為主，缺少相關的優秀的工程應用實例豐富的教材，教材內容單一枯燥是現階段教學過程中面臨的主要問題。

（四） 教學形式單一、學生學習興趣調動較難

現如今教學模式一般為多媒體教學，即通過多媒體課件將理論知識的內容展示和教授給學生，由于測試技術課程本身的理論性強，涉及的學科范圍較為廣泛，因此傳統的單一授課方式難免會使得學生感到枯燥，很難調動學生學習的積極性，而一旦喪失了興趣就很難實現教學目的以及達到教學效果了。

三、 教學改革的措施討論

（一） 增強先行基礎課程的教學力度，課程教學前先行復習

要提高教學效果，必須針對先行課程基礎薄弱的環節進行加強。在大一、大二基礎課程學習的過程中，灌輸基礎課程的重要性。有相當一部分同學對基礎課程的作用不明確，甚至有認為無用的誤區，需要加大講授力度及基礎課程運用的提示性教學。使得學生對這幾門課的掌握程度有較大程度的提高，這無疑為與我們測試技術課程的融合打下了堅實的基礎。另外還需要在測試技術與信號處理課程授課學期之初，對相關的基礎課程與本課程相關聯的基礎點進行復習與鞏固，以期達到更好的教學效果。

（二） 理清理論與實驗教學及工程實踐的關系

為解決書本理論知識與實踐相脫節的環節，需要對其關系進行深入的探討與研究，理清理論內容與實驗內容以及工程實踐之間的關系。如圖1所示為教改理論實踐關系拓撲圖，應該努力做到如圖所示將理論知識與課程實驗相結合。將理論知識作為工程實踐的指導，并且使得工程實踐能夠反作用于理論和實驗知識，并且對授課內容進行補充與拓展。

應該加重實驗性環節，現有的實驗教學結構中包括了兩學時的實際動手實驗以及四學時的計算機軟件操作實驗，雖然不盡理想，但是對于學生對理論知識的進一步理解與認識還是相當有作用的。因此進一步提高實驗環節的課時對提高教學效果是很有幫助的。另外，應增加工程實踐環節，使學生真正意義的理解測試的含義與功能，只有這樣學生在今后的工作和學習中遇到相關的問題才能夠獨立解決。

（三） 優秀教材的引進

教材是教學內容的載體，對提高教學質量有著不可或缺的重要作用。優秀的教材應該是經過多年教學實踐，結合了課程課時、教學難點重點、教學系統完整性、課堂教學效果以及作業考核等因素的綜合性教材。應用該教材，可以使得測試技術基本知識和基本技能的教學系統深入，學生根據教材基礎知識的學習會更加簡明深刻。因此盡量引用國內外綜合性強的、融入較多工程實踐實例的優秀教材是提高教學效果的又一途徑。

（四） 多方位調動學生的學習興趣

測試技術具有很強的應用性，在該課程的教學中既要培養學生掌握扎實的理論基礎知識，又要使學生具有較強的動手能力，為今后從事機械測試工作打下堅實的基礎。興趣是最好的老師，也是長期從事相關職業的驅動。為充分調動學生學習的興趣，可以采用分組討論式，學生課下尋找感興趣的測試實例，課上拿出1～2個學時對實例進行分析和討論，使得每位學生都參與其中。另外，增加微課或慕課的授課形式，更多的結合形象而有趣的動畫，使得測試技術的授課不局限于課上，而是使得想了解知識的學生隨時能夠進行視頻感受。

（五） 驅動式教學

從培養學生的科研能力入手，通過結合實際課題項目來實現教學目標。可以教師根據講授的內容，安排一些實際的工程項目讓學生完成。現在的專業課教師，基本都具有碩士以上學歷，部分教師還具有博士學歷。都有較好的科學研究能力，如果將這一點充分利用，采用驅動式教學，既可以減輕教師自身的科研負擔，又可以最大限度地鍛煉學生的能力，使同學們具有參與感和成就感，對于提升測試技術的教學效果將是非常有利的。測試技術授課或者是從事相關研究的教師在自己的橫向或者縱向課題中，挑選部分本科生能夠完成的任務，進行布置，使得學生在本科階段就具有一定的科研能力，最關鍵的是解決問題的能力，這一點對于其他課程教學以及今后從事相關的工作或繼續深造都有著深遠的影響。

四、 結論

測試技術課程由于涉及學科范圍較為廣泛，有一定的學習難度，并且有很強的工程實踐能力要求，因此為提高教學效果進行教學改革是十分必要的。現在主要存在著先行課程的掌握程度有限、理論知識與實踐知識的脫節、缺少優秀的指導性教材、教學形式單一、學生學習興趣調動較難等問題。采用增強先行基礎課程的教學力度，課程教學前先行復習、理清理論與實驗教學及工程實踐的關系、優秀教材的引進、多方位調動學生的學習興趣、驅動式教學的方式可有效地提高教學效果，更好地達到教學目的，對學生今后從事相關的測試工作具有深遠的意義。

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作者簡介：

馮偉，邢莉，付瑩瑩，田曉峰，吳祥，陳樹祥，江蘇省鹽城市，鹽城工學院機械工程學院。endprint