基于OBE理念的機械工程測試技術綜合實驗改革探索

于琳琳 楊小代 張文文 袁林

摘要：“機械工程測試技術”是一門對實踐性要求非常高的專業基礎課程，而當前測試技術實驗教學中存在諸多問題。該文針對該課程，基于OBE教學模式的理念，在基礎實驗訓練的基礎上，增設綜合性自主設計實驗，從儀器設備、實驗過程、結果評價等方面進行系統的教學模式改革。改革結果表明，基于OBE教育理念的教學改革，不僅彌補了傳統測試技術實驗教學的弊端，而且滿足了我院機械工程和相關專業本科生的教學需要。

關鍵詞：機械工程測試技術實驗；OBE教學模式；實驗教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）02-0112-02

在傳統教學模式中，教師通過較為系統、細致的單向講解，使學生被動地掌握大量知識，這容易使學生在教學過程中處于被動接受知識的地位，學習的主動性、創造性被忽略。這與現代社會對人才培養的要求是不相符合的。因此，改變傳統教學模式，打造適應新課改要求的高效課堂模式勢在必行。

OBE是1981年由Spady等人提出的一種新的教學模式，OBE是英文Outcome-based Education的簡寫，即能力導向教育和目標導向教育。該理念是指在教育教學過程中，一切教育活動、教學設計和課程設置等都要圍繞學生實現預期的學習成果而開展，要求教學過程從重視實驗資源的投入轉變為重視學生的整體學習成果，強調學生應該了解、理解、掌握和應用某些知識，并要求教師為學生的學習成果負起全責[1-3]。因此，OBE的三大核心理念是“學生中心”、“成果導向”和“持續改進”。

一、機械工程測試技術實驗教學中存在問題

測試技術是進行科學研究和生產過程監控的必要手段，在大學本科教學中，“機械工程測試技術”是一門實踐性非常強的專業基礎課程，對實驗要求較高。傳統的實驗教學模式一般皆是以驗證性實驗為主，大部分學生在教學完成后還是會存在一些問題，比如對測試技術理論知識和測試系統的構成不熟悉、對測試手段及方法掌握不充分、對測試技術在工程問題中的運用及對解決實際工程問題存在困難等[4-8]。因此，需要對機械工程測試技術實驗教學進行系統有效的改革，解決當前傳統實驗教學中存在的問題。

二、教學改革主要內容

該綜合實驗的改革，是在進行8個學時基礎實驗后，學生已基本熟悉并正確掌握各類儀器儀表、基本測量和研究方法的基礎上，進行4個學時的綜合性自主設計實驗。在該綜合實驗中，每2人一組制作力傳感器，并進行標定及實測等一系列綜合性訓練，以培養學生自主思考、獨立解決工程性測試問題、實踐操作等方面的能力[9，10]。本次綜合性實驗主要從儀器設備、實驗過程、結果評價等方面進行系統的改革。

1.豐富儀器設備。為了滿足學生進行自主設計的條件，采購了一批動態信號采集儀及配套的完整軟件分析系統。圖1為動態信號測試分析系統，保證每2人一組的臺套數標準，使資源合理充分的利用。另外，實驗教師根據該綜合實驗的特點自主設計16套傳感器測力架，如圖2所示，該測力架用來進行傳感器的標定，實驗過程中，學生將自制完成的力傳感器安裝在其相應位置，然后對傳感器進行標定，采用動態信號測試分析系統進行數據采集，最后求得傳感器的靈敏度值。圖3為力傳感器電子秤固定支架，傳感器標定完成后，將其固定在該支架上，另一端通過橋式傳感器與動態應變儀和計算機相連即可采集人體實際重量。

2.重視實驗應用。傳統的測試技術實驗往往是以獲得試驗數據為目的，然后進行適當的分析與驗證，這在一定程度上降低了學生對實驗的興趣，無法給學生提供自由、創新的實驗環境和機會，并且實驗教師無法保證實驗數據的真實性。在力傳感器的制作與運用的綜合實驗中，需要學生進行一定的基礎知識積累。實驗過程中，實驗教師只對實驗原理和實驗注意事項進行簡單介紹，傳感器的整個設計及制作全部由學生討論決定，這在一定程度上改變了傳統實驗的弊端。由于各組之間設計方案的不同，也規避了實驗重復率較高的問題[11]。

實驗初期，學生自主對傳感器進行合理的布片，選擇合適的橋路形式以達到最高精度。其次，將制作完成的傳感器進行檢查、密封，對其進行傳感器的標定，并得到靈敏度。最后，將傳感器安裝在電子秤固定架上，學生將稱重裝置安裝完成后即可測得人體體重，并和實際體重進行對比，計算實驗誤差。在整個實驗過程中，教師對學生的操作進行實時的關注并對每組學生的表現進行打分和評價。

3.實驗結果評價。在學生完成綜合實驗后，主要考查學生對實驗整體方案的設計、實驗過程中布片和組橋情況、測試系統的組成情況、信號的采集與分析情況以及實驗數據的準確性、誤差情況、對傳感器的應用、實驗報告的撰寫等。這在一定程度上就避免了傳統實驗只考查實驗報告成績而引起的重復率過高等問題[12]。

三、實驗改革成效

通過對兩個班級（60名）學生進行回訪和調查，95%的學生對這種實驗教學模式比較滿意，認為這種實驗教學模式使自己對機械工程測試技術在工程中的實際運用有了初步的了解，對各方面的能力訓練都有很大的幫助。經過一系列基礎實驗和綜合實驗的訓練，一方面學生能夠掌握基本的測試理論和方法，熟練操作測試儀器與分析軟件，將理論知識與實踐相結合，對測試技術在工程上的應用有了較為直觀和深刻的認識；另一方面也培養了學生獨立思考、團隊協作及創新等各方面的能力。

四、結語

測試技術實驗教學改革是一個綜合性的系統工程，基于OBE教育理念對機械工程測試技術綜合實驗的教學改革，不僅彌補了傳統實驗教學的弊端，而且滿足了我院機械工程和相關專業本科生的教學需要，初步探索出機械工程專業人才機械測試能力培養的新模式。但是，在教學手段的現代化、考試考核制度的健全以及教師自身素質的提高等方面，還存在許多需要解決的問題，需進一步進行探索和改革。

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Abstract：Testing technology mechanical engineering was a professional basic course which required very high practicality requirements， but there were many problems in the experimental teaching of testing technology.In this paper，based on OBE education ideas，this experimental course was reformed through the addition of a comprehensive independent design experiments，the equipment，the experimental process，the results of evaluation and other aspects based on the basic experimental training.The results showed that，the reform based on OBE education ideas，not only made up the shortcomings of the traditional test technology experimental teaching，but also met the students of mechanical engineering and other related professional teaching needs.

Key words：experiment in mechanical engineering testing；OBE teaching model；reform of experimental teaching