機械工程測試與控制工程實驗教學探討

【摘要】本文針對機械工程測試技術與控制工程實驗教學的現狀進行了分析，提出了實驗教學的一些新觀點，新方法。通過實驗教學創新，注重實驗教學過程監管及實驗項目創新，建立健全實驗項目申報與開放性實驗室建設與管理制度，創新性實驗活動與學生科創比賽相結合。對增強學生理論聯系實際能力，特別是解決工程實際運用問題和創新能力的培養都有所幫助。

【關鍵詞】機械工程測試；控制工程；實驗教學

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0309-01

1、概述

機械工程測試與控制工程課程及實驗教學是本科高校機械類學生的專業重點課程，兩門課程是密不可分的整體，例如測試系統基本特性需要掌握測試和控制的知識才能解決問題；在控制工程里的控制理論的學習需要工程測試技術里的傳感器原理、信號分析與處理的基本原理作為基礎。我校測控實驗室現有DRLAB快速可重組綜合實驗臺10套，倒立擺2套，實驗學時為測試實驗8學時、控制工程8學時。學生通過此平臺可進行信號分析，常用傳感器和測試電路的使用方法，學會用測控的基本知識用于倒立擺控制、虛擬儀器、基于MATLAB的控制系統分析等。

2、測控實驗教學現狀分析

近幾年我校機械系測控實驗教學正在穩步推進和不斷完善，但在發展過程中也面臨一些現實問題。例如由于本科教學的必要，大量的基礎課程壓縮了實驗教學的學時量；理論課程的學習跟實驗教學不能最有效的結合；在培養學生創新能力方面沒有足夠的平臺。我校測控實驗教學的主要現狀如下：

（1）將測試技術與控制工程實驗分開進行，或由于某些原因測試技術與控制工程實驗沒有合理的銜接。

（2）學生興趣普通不濃厚，沒有更多吸引學生全身心參與實驗的手段。

（3）驗證性實驗較多，學生書寫的實驗報告內容單一。

（4）教師往往以考勤和實驗報告作為評定成績的依據，成績評定中沒有學生實驗過程優良的反映。

（5）實驗室師資力量缺乏，教師積極性不夠；實驗室管理制度陳舊，跟不上教學改革的發展。

3、測控實驗教學建議

結合我校測控實驗教學的現狀，提出以下建議。

（1）測試技術實驗與控制工程實驗相結合，充分利用DRLAB虛擬平臺，并將MATLAB軟件融入實驗項目中。例如，將典型信號的頻譜分析、相關分析等實驗內容在DRLAB虛擬平臺進行構建、仿真實驗后，利用MATLAB軟件強大的數據處理功能對其進行處理；將傳感器應用實驗所采集的數據用于控制工程的閉環控制實驗，如倒立擺實驗、環形輸送線實驗。

（2）為了提升學生參與實驗的熱情和提高學生的實驗創新能力，一是可結合測控實驗開展一些實驗大賽，例如我校正在試點的創新性實驗活動月活動。該活動選擇測控實驗中的倒立擺控制實驗、虛擬平臺實驗競技大賽、基于DRLAB虛擬平臺的創新性實驗等；二是結合院系實際，對學生的實驗創新項目進行立項資助，例如我系正在大二、大三學生中進行試點，學生隨時可進行實驗創新項目的申報，定期組織答辯，成熟一個，審批一個。

（3）測控實驗往往以驗證實驗居多，對于這種現狀，可對實驗項目進行相應改革。例如對于信號分析與處理實驗、傳感器運用實驗等，可列出十多個甚至更多的實驗項目供學生選擇，兩人一組，要求不同組學生選擇不同的項目進行實驗，因為這些實驗在虛擬實驗平臺上都是可以實現的。學生書寫的實驗報告不能完全按照實驗教材內容進行書寫，必須認真詳細記錄實驗過程，由于實驗學時的限制，在上交的實驗報告中應對實驗過程中出現的問題進行詳細分析，即達到學生書寫的實驗報告不是千遍一律，而是各有不同，有所創新。

（4）在實驗教學中學生是主體，教師為輔助。教師除了引導、監督以外，還應記錄學生實驗的過程，以過程和實驗報告的創新性為成績評定的重要依據。

（5）實驗室師資力量不足，或者由于有的教師長期從事實驗教學，對實驗工作已經疲憊，不愿意在實驗項目、實驗教學及實驗室管理等方面進行改革創新。這就需要實驗室主管部門出臺一些促進實驗教學改革的措施，提供平臺。例如以項目申報的形式進行一些實驗教學改革的探索。

（6）在培養學生創新能力方面，學校應開放實驗室，在學生中可設立一些勤工助學崗位，進行開放性實驗室的日常管理，輔助教師進行實驗，建立相應在的開放性實驗室準入制度、項目管理制度等。對于測控實驗，可結合飛思卡爾智能汽車大賽、機器人大賽等參賽項目建立測控綜合實驗平臺，因為這些大賽所涉及的內容均與機械工程測試技術與控制工程密切相關，例如傳感器技術、信號處理技術、控制算法等。結合大賽開設相應的實驗學時進行實驗教學，學校主管實驗室的國資處或教務處可設立相應的大學生創新性實驗項目經費，利用現有資源在學生中開展創新性實驗活動，這比傳統的測控實驗吸引學生興趣和提高學生創新能力方面要好得多。

（4）隨著學校的發展，學校教師的科研項目也逐漸增多，對于機械類本科生的培養，任課教師和實驗教師可適當培養和引導一些學生參與一定的科研項目，讓教學、實驗、科研三者結合。興趣是創新的源泉，學校和教師只有提供了足夠的平臺，學生才會在此平臺上找到興趣，不斷創新和發展。

4、結束語

測控技術在機械工程領域占有重要地位，學校應努力構建學生實驗平臺，讓更多的學生能夠經常深入實驗室，加強開放實驗室的管理，做到資源合理、有效應用。學校開設的實驗課程應盡量結合工程運用實際，做到課程的理論與實驗的實際運用的充分結合，改進實驗教學項目和實驗手段，培養學生的動手能力、創新能力，以及解決實際問題的綜合能力。