強化實驗教學培養學生工程實踐和創新能力

楊文志

摘 要：以培養卓越工程師為目標，強化課程實驗教學，整理總結以往從事過工業現場科研工作的資料，將實驗內容與工程實踐緊密結合，凝練出綜合性設計性強的實驗項目?？蒲许椖咳谌雽嶒灲虒W中，工業現場測試內容進入實驗教學，豐富了教學內容，拓展學生視野，鍛煉學生工程能力。加強實驗過程指導，變被動指導為主動及時指導，引導學生將各知識聯系起來，與其它相關課程知識聯系起來，積極思考實驗中出現的問題及解決辦法，全面培養學生工程實踐能力和創新能力。

關鍵詞：測試技術 教學研究 實驗 實踐能力 創新能力

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（b）-0159-02

《機械測試技術》課程是機械類專業的必修課和主干課，課程涉及的知識龐雜，具有實踐性強特點。實驗教學是理論教學的補充和延伸，必須抓好實驗環節教學。

長期以來，機械測試技術課程實驗教學存在以下問題：綜合性實驗項目少，設計性更無從談起；實驗內容不夠豐富；實驗指導方法缺乏新意，被動式指導，缺乏理論聯系實際的指導；科研項目與實驗教學融入不夠；實驗內容缺乏活力，學生學習缺乏熱情。

為了解決實驗教學中存在的問題，多年來對實驗課進行教學改革，通過強化實驗教學，更好地培養學生工程實踐能力和創新能力，以適應市場對人才的要求。

1 科研項目融入到實驗教學中

充分發揮20多年來從事測試技術科研工作的優勢，將科研成果轉化為實驗教學資源，提升教學質量。信號分析處理是難點，不太容易掌握，更無法應用。為此，在采用將科研項目融入到實驗中的方法，取得好的效果。例如連鑄結晶器振動臺振動曲線測量與分析科研項目、軋鋼機、減速機、風力發電機等工業現場大型關鍵設備的振動測試，科研項目積累了豐富的現場實測信號和資料，以及使用過的傳感器、測試裝置、軟件，把這些內容融入實驗教學中。選擇一部分現場實測工程信號，放在工程信號分析實驗項目中，學生面對真實的現場工程信號和資料，用信號分析方法提取信號時域頻域特征，目的意義清晰明確，理論聯系實際，開闊學生的視野，提高工程實踐和創新能力。實驗分析中需要運用信號分析傅里葉變換等基本原理，可以先在實驗臺上豐富的時域頻域分析軟件中學習，再去解決實際工程問題。這樣做的優點是學生帶著解決實際問題去做實驗，突出工程性和綜合性特點。

振動臺振動曲線測量實驗項目，為設計性實驗，同時具有綜合性特點。提供條件：振動臺、差動式電感位移傳感器及調理器、壓電式加速度傳感器及調理器、電渦流傳感器及調理器、速度傳感器、數據采集器、信號采集分析軟件、計算機等。振動臺振動方向為垂直，振動幅度、頻率可調，模擬實際結晶器振動臺的振動，實驗設備全部是科研工作的積累。學生通過以上設備，搭建振動臺振動曲線測量系統，記錄不同振動幅值和頻率下曲線，在時域頻域方面分析振動臺特性；并且采用不同類型傳感器測量振動臺的振動，比較振動曲線測量結果差異。該項實驗在培養學生創新能力和實踐能力方面發揮較大作用。

20多年科研工作積累，豐富了實驗教學內容，為實驗教學增添了活力。為加強工程實踐能力的培養，近距離接觸現場實際，將歷年來科研工作中使用的多種傳感器（如：壓力傳感器、扭矩傳感器、振動傳感器等）、測試裝置實物、產品性能資料、項目結題報告等陳列在展臺中，實驗教學中輔以講解，引導學生認識學習。并根據現代測試技術的發展，結合實際需要，不斷在修改、補充和完善實驗內容。

2 強化綜合性和創新性實驗教學

根據實驗室條件精選實驗項目，所選實驗項目內容涵蓋該課程的主要知識點。調整實驗項目，將所有實驗改造成綜合性、創新性、設計性實驗項目，開闊學生的思路，提高學生的實踐能力和創新能力。

經過20多年的教學實踐和實驗室建設，精選6個必做實驗項目，分別是：現場實測信號時域頻域分析、力參數測試、電渦流傳感器位移測量、動態應變測試與分析、機械振動測試分析、軸心軌跡測試分析。實驗內容涵蓋信號分析、測試系統特性、傳感器原理、機械參數測試等方面內容，每一項實驗突出工程實踐能力的培養，使學生得到系統和全面的訓練。以科研項目為導向，每個實驗項目進行一個或幾個非電量參數的測試，實驗指導書中提出擬解決的實際測試問題，通過給定的設備及條件來完成任務。結合現場實際布置思考題，要求按科技總結報告形式撰寫實驗報告。實驗中學生帶著問題思考、討論、動手實驗，并按科技報告撰寫測試目的意義、測試內容、方法、步驟、結果分析等，使學生得到綜合性訓練，培養了工程實踐能力和創新能力。為拓展學生的視野，還開設了轉速測量、溫度測量、噪聲測試、沖擊測試等選做實驗。

設立了一個學分的開放性實驗，學生預約登記，選做基于虛擬儀器的轉速、液位、溫度等實驗，從系統組建、到軟件編制都要求學生自己完成，提高學生設計測試系統的能力。在實驗教學環節中，根據該校的教學特色，組織課程組教師，在學校申報與測試技術相關的科研訓練課題，供學生選做。組織學生參加企業課題，在教師的指導下，在課題中承擔相應的任務。

通過實踐性訓練，學生既掌握必要的工程測試理論，又掌握一定的實驗技能，增強了學生的動手能力。實踐性訓練課已逐步成為學生理解、消化、吸收、升華、轉化《機械測試技術》理論基礎不可缺少的步驟。

3 主動及時指導，引導學生積極思考問題

實驗指導中教師不僅答疑解惑，更重要是啟發學生思考。在指導中用聯系的觀點將相關知識有機聯系起來，將書本知識與工業現場實際聯系起來。從而使知識構成網狀結構，達到融會貫通效果。其次，延伸實驗教學，緊密結合生產實際，不僅鞏固課堂所學內容，而且架起實驗教學與生產實際的橋梁。

在實驗中指導老師主動多了解各組實驗情況，發現實驗中出現的具有共性問題，及時為全體學生點撥相關知識。如懸臂梁振動測試實驗中，安裝在工字鋼上的懸臂梁因沒有與實驗臺固定，在沖擊懸臂梁自由端時懸臂梁響應輸出波形中疊加了工字鋼晃動信號，即頻率較高的衰減振動信號被頻率較低的信號調幅，絕大多數學生沒有在意甚至看不出來，及時引導學生觀察、思考，分析頻譜圖包涵信息非常必要。提示學生將懸臂梁裝置放在桌子中間、邊沿和地面不同位置，分別測量沖擊波形，結合頻譜分析軟件，解釋原因。

實驗指導需要創新改革，從被動轉變為主動指導，用聯系和系統的方法發現問題，及時引導學生思考學習。實驗應該與實際生產實踐相結合。

4 結語

機械測試技術課程實驗教學中綜合性、設計性，教學改革實踐促進教學質量提高，科研項目融入到實驗中，為教學增添了活力。實驗過程中主動及時指導，引導學生積極思考問題，有利于學生全面系統地掌握知識，有助于建立與實際生產的聯系。實驗教學中充分體現以學生為本、教師為魂的教學理念，培養具有工程實踐能力和創新能力的人才。

參考文獻

[1] 曾娣平.機械工程測試技術課程教學改革探討[J].當代教育理論與實踐，2015，7（7）：59-61.

[2] 康燦，楊敏官.測試技術課程改革與卓越工程師能力培養[J].中國現代教育裝備，2012（1）：47-49.

[3] 劉玉波，趙汗青，李海燕.“測試技術”課程教學改革的研究與探索[J].中國電力教育，2012（12）：79.

[4] 劉竹琴，劉艷峰.設計性實驗教學探討[J].實驗技術與管理，2005，12（6）：97-99.

[5] 吳世熊，王成勇.“機械工程測試技術”教學改革的探索[J].廣東工業大學學報：社會科學版，2007，7（6）：108-109.

[6] 侯志偉，許宏.對機械專業測試技術課程教學體系改革的探討[J].江陰工學院學報，2001，10（6）：51.