工程案例導(dǎo)入在機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

郝鴻雁 劉葉華

［摘要］分析了傳統(tǒng)教學(xué)方法在機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程中存在的不足，在我校培養(yǎng)涉海類工程技術(shù)人才的大背景下，以機(jī)械專業(yè)為例，詳細(xì)介紹了將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中的具體方法和過程，總結(jié)了該方法在教學(xué)過程中的使用效果和可能存在的問題。為培養(yǎng)工程技術(shù)人才的地方性高校課程教改提供參考。

［關(guān)鍵詞］工程案例測(cè)試技術(shù)教學(xué)改革

［中圖分類號(hào)］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2014）06-0102-02

機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)是高等學(xué)校機(jī)械類各專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生能合理地選用測(cè)試裝置并初步掌握靜、動(dòng)態(tài)測(cè)量和常用工程試驗(yàn)所需的基本知識(shí)和技能。該課程的主要內(nèi)容包括：信號(hào)的分析與處理、常用傳感器的原理及特點(diǎn)、簡(jiǎn)單的測(cè)試系統(tǒng)和常見物理量的測(cè)量方法等。

機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)內(nèi)容涉及機(jī)械、電子、物理、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等多學(xué)科，具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)。課程在講授過程中知識(shí)點(diǎn)比較分散，理論推導(dǎo)復(fù)雜。同時(shí)該課程還具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，學(xué)生只有受到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練，獲得關(guān)于測(cè)試的比較完整的概念，才能初步具有處理實(shí)際測(cè)試工作的能力。加以隨著現(xiàn)代生產(chǎn)和工程科學(xué)研究的發(fā)展，新原理和新技術(shù)在測(cè)試技術(shù)中的應(yīng)用，使得課程的內(nèi)容進(jìn)一步的增加，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)如何讓學(xué)生較好地掌握該門課程，是我們?nèi)握n教師所面臨的一個(gè)問題。

基于該課程的特點(diǎn)，為適應(yīng)我校涉海類應(yīng)用型工程技術(shù)人才教學(xué)要求，提高教學(xué)質(zhì)量，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，筆者通過將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中的方法，取得了良好的教學(xué)效果。

一、傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的不足

（一）培養(yǎng)模式偏離

長(zhǎng)期以來，高等院校一直沿用的研究性人才的培養(yǎng)模式，注重于概念、理論以及數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程的學(xué)習(xí)，教學(xué)方式多采用“滿堂灌”，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生視野多被局限于書本內(nèi)，對(duì)于工程實(shí)際運(yùn)用所知甚少，造成理論和實(shí)踐的脫節(jié)。也就是說，學(xué)生從教學(xué)中掌握了“某種系統(tǒng)或方法可以用”的問題，而對(duì)于“如何用”，“應(yīng)用效果如何”等問題則不是很清楚。尤其對(duì)于實(shí)踐性很強(qiáng)的機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)等課程，表現(xiàn)更為突出。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得枯燥無味，缺乏積極性，學(xué)習(xí)效果不是很好。

（二）實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)弱

在學(xué)習(xí)過程中，雖然設(shè)置了一定課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，主要驗(yàn)證具體的傳感器的一些性能，加以校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室很難提供大型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)或設(shè)備，使得學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中，缺乏系統(tǒng)性和創(chuàng)造性，很難掌握完整的測(cè)試系統(tǒng)的整體思路和對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)測(cè)量方法，而這恰恰是工程實(shí)際應(yīng)用中最重要的。

二、工程案例導(dǎo)入

所謂工程案例導(dǎo)入，就是將真實(shí)工程案例引入教學(xué)過程形成的教學(xué)內(nèi)容。盡可能地將工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況借助各種手段搬到課堂上來，通過對(duì)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的介紹，總結(jié)、梳理、擴(kuò)展，使學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)。

（一）工程案例的選擇

工程案例來源于工程實(shí)踐，這對(duì)于長(zhǎng)期工作在高校的教師來說，一般不容易獲得。主要有以下幾種方式：為地方企業(yè)服務(wù)科技服務(wù)過程中、與地方企業(yè)共同研究科研課題過程中、指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)過程中均能獲得。這就要求任課教師首先自己走出去，當(dāng)好工程實(shí)踐和學(xué)生教學(xué)的橋梁紐帶。

在獲得大量的工程案例素材后，就要根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求選擇案例。這項(xiàng)工作非常重要，關(guān)系到案例導(dǎo)入在教學(xué)中應(yīng)用的效果。筆者一般在選擇工程案例時(shí)，主要考慮的因素包括：工程案例與學(xué)生所學(xué)基本理論的結(jié)合程度；工程案例是否可以進(jìn)行拓展，更多地將所學(xué)理論包容進(jìn)去；是否有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高他們解決實(shí)際工程問題的能力等因素。

（二）工程案例的具體導(dǎo)入過程

下面以船舶軸功率的動(dòng)態(tài)測(cè)量為例，介紹如何將工程案例導(dǎo)入“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”的實(shí)際教學(xué)中。

首先提出問題： 船舶軸功率測(cè)量的工程意義？如何測(cè)量？測(cè)量原理？測(cè)量系統(tǒng)中選用那類傳感器？測(cè)量效果與精度？能否滿足實(shí)際工程需要？在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生帶著這些問題逐步尋求解決的辦法，極大地提高了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

在明確了船舶軸功率測(cè)量的工程背景后，根據(jù)船舶軸功率測(cè)量原理，船舶軸系軸功率測(cè)量是通過間接測(cè)量軸系的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速得到軸系的功率降，即分別測(cè)量扭矩和轉(zhuǎn)速，再求得功率。測(cè)量系統(tǒng)組成圖1所示：

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圖1電阻應(yīng)變式軸功率遙測(cè)系統(tǒng)

從測(cè)量系統(tǒng)圖中我們可以看到，一個(gè)工程案例基本涵蓋了課程的大部分內(nèi)容。傳感器的選擇：采用四個(gè)電阻應(yīng)變片組成惠斯通電橋，將軸上產(chǎn)生的扭矩形變轉(zhuǎn)化成應(yīng)變片阻值的變化。轉(zhuǎn)標(biāo)傳感器借助軸上固定的永久磁鐵將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)；信號(hào)的變換與傳輸：電阻應(yīng)變片的阻值變化以電信號(hào)的形式傳遞給發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成無線電的形式，通過特定頻率的無線電波發(fā)射出去，接受機(jī)收到該信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化并以數(shù)字信號(hào)的形式傳送到數(shù)據(jù)采集器中。會(huì)同轉(zhuǎn)速的脈沖信號(hào)共同傳輸?shù)奖銛y電腦中；虛擬儀器的應(yīng)用；顯示記錄裝置等。這樣就使得教材中所有的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了有機(jī)的串聯(lián)，變得立體化，讓學(xué)生真切地認(rèn)識(shí)到學(xué)有所用，學(xué)以致用。

然后我們可以通過測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的一些圖片、視頻、測(cè)量實(shí)際數(shù)據(jù)的展示總結(jié)該測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)。將知識(shí)進(jìn)行有效的擴(kuò)展，例如：還可以采用什么類型的傳感器對(duì)軸轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量？信號(hào)是否可以用有線形式傳輸？測(cè)試系統(tǒng)是否能滿足其它工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況？這樣可以使學(xué)生很好地建立起分析實(shí)際工程問題的思路和提高解決實(shí)際工程問題的能力。

三、 結(jié)語

結(jié)合我校培養(yǎng)涉海類工程技術(shù)人才的實(shí)際需要，將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中，很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了他們的求知欲。結(jié)合工程案例，通過提出問題、分析問題、解決問題的思路，培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

同時(shí)，在將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中，作為教師，筆者也從工程案例的選擇、導(dǎo)入、講解過程中學(xué)到了很多工程現(xiàn)場(chǎng)的知識(shí)，提高了教學(xué)能力。

當(dāng)然，在工程案例的導(dǎo)入過程中，也會(huì)存在一些問題：不可能將全部教學(xué)內(nèi)容融入幾個(gè)工程案例中，可能會(huì)留下一些知識(shí)死角；在有限的課時(shí)內(nèi)，提高了解決工程問題能力的同時(shí)是否會(huì)弱化了基本理論和原理的把握等。這就需要我們靈活把握，積累經(jīng)驗(yàn)，多和學(xué)生交流溝通，讓他們真正地掌握好該門課程。

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［責(zé)任編輯：左蕓］