測試技術課程教學改革探討

◆陳家兌 劉勇

測試技術是機械類專業的一門必修專業基礎課，也是一門理論聯系實際較強的課程，涉及機械、數學、力學、電工電子、信息等學科，課程內容抽象、理論性強、知識面廣，數學基礎要求高，導致學生對該課程普遍感覺學習難度大，不易理解和掌握，降低了學生的學習興趣[1-2]。因此，對于該課程的教學應在充分調動學生學習興趣的基礎上，培養和提高學生的動手能力，增強學生對相關知識點的理解與掌握，培養和強化學生的創新能力，從而實現課程教學目的。

1 課程教學存在的問題

筆者近年來一直從事測試技術課程的教學，總結過去幾年的教學經歷，該課程主要存在以下問題。

1）課本內容順序不利于教學。現有教材是從學科知識完成性來編寫的，一般是理論知識在前、實際應用在后[3]，這樣的一個編寫模式，往往導致學生產生疑惑：這門課的理論如此高深，在以后的學習、工作中是否用到？是否有用？這些問題困擾著學生，容易引起學生產生不良的學習情緒。

2）教學內容理論性強，數學公式多。如測試系統的傳遞函數、信號的時域統計分析、信號的相關分析、信號的頻譜和功率譜分析等內容，涉及較為抽象的數學知識，學生普遍感覺抽象、不易理解。

3）傳統的教學側重書本知識的教授，而缺少實物的展示和實際測試系統的操作，使學生感覺總是處于“只聞其聲，不見其人”的境地，使學生缺乏對具體實物的認識以及實際測試系統的近距離的接觸和操作。

4）書本的工程應用案例偏少，教學中學生動手實踐環節少，學生處于被動學習狀態，學習積極性不高，缺乏主觀能動性，導致學生聽過就忘，沒有留下深刻的印象，影響了教學效果。

5）課程考核方式單一，以期末考試的卷面成績為主，平時成績和實驗成績占的比重不大。

以上問題，導致測試技術課程的教學效果不佳，不利于培養創新型工程人才和促進大學生動手能力與創造性思維能力的培養。

2 教學改革思路

針對測試技術課程教學中存在的問題，筆者總結近年來對該課程的教學經驗，結合專業培養目標，提出以下課程改革思路。

合理安排授課內容順序，化抽象為具體 在授課內容安排上，應遵循測試系統怎么用→如何正確使用→求知系統的相關理論知識的學習過程。這種由淺入深、由易到難、先操作后理論的學習方式更符合學習規律。

在緒論講解時，將現實生活中的電子稱、觸屏手機等測試例子作為課程的開篇，使學生感覺測試技術就在自己的身邊且觸手可及，充分調動學生的學習熱情。在此基礎上引出傳感器的概念，導入傳感器的相關知識，同時安排一次實驗室參觀，使學生了解傳感器在機械裝備、科學研究中的應用情況以及各種傳感器的物理形狀，增強學生對傳感器技術的工程應用的理解。在傳感器相關知識講授完畢后安排進行傳感器使用實驗（如振動測量、位移測量等），使學生學會如何操作測試系統、傳感器的使用。

接下來講述測試信號的分類及描述、測試裝置的基本特性，同時結合傳感器的類型及其應用場合介紹傳感器的基本特性、選用原則，使學生掌握如何根據被測物理量進行傳感器（測量元件、儀器）的正確選擇。在此基礎上進行測試技術工程應用的講授，講授如何合理構建測試系統完成不同類型被測物理量的測量，同時融入信號調理的相關知識的介紹。此階段結束后，安排綜合性實驗，讓學生根據不同被測物理量進行測試系統的搭建，并完成信號在測試系統軟件中的采集、數字化處理、相關分析、頻譜分析的命令操作。此過程對相關操作的物理意義進行講解，使學生對這些操作有了具體的認識，同時產生對其工作原理的好奇心。

在這種情況下再對信號數字化處理、相關分析、頻譜分析的原理知識進行講解，學生就不會感覺到抽象難懂，同時處理好相應的數學推導問題，學起來輕松、愉快。

教學方法多樣化，提高學生學習熱情 在教學過程中，靈活應用實物教學法、演示實驗教學法和案例教學法等多種形式的教學方法，改變傳統的單一教學模式。對于傳感器介紹采用多媒體、圖片與實物展示相結合的教學模式，使學生對傳感器形成具體的認識。對于被測物理量的測量部分，通過搭建相應的測試系統與視頻演示，使學生實現測試技術的理論理解到工程應用操作的轉變，學會傳感器的合理選型、使用以及測試系統的搭建與使用，實現被測物理量的測試、分析、處理，提高學生的工程應用能力。

而對于理論性較強且難懂的信號處理與分析等知識點，則采用板書公式定理推導，并利用MATLAB仿真軟件進行信號處理、分析的演示，以此驗證公式定理的合理性、正確性。此外，在課程講授過程中將任課教師的科研實例與課程內容結合起來，在適當的地方，與學生分享任課教師的研究經歷，激發學生的學習興趣。

在教學過程中還應注意與師生之間的互動，使學生充分參與到教學中來。布置一些學生感興趣的自主學習任務，擴展學生的視野。

加強實踐環節教學，增強學生實踐能力 實踐環節不僅可使學生對抽象的理論知識產生感性認識，而且能培養學生的動手能力，提高學生的綜合素質。然而，傳統的課程實踐環節，不僅學時少，而且屬于“填鴨式”教學，即實踐前由教師詳細介紹實驗操作過程及注意事項，然后學生按照實驗的規定操作步驟完成實驗。雖然這樣較好地完成了實踐環節的教學任務，但是不能發揮學生的學習主觀能動性，更不能更好地培養和發揮學生的創造性、創新性。

為了更好地培養學生，取得更佳的教學效果，將實踐環節分為三部分：基礎性實驗、綜合性實驗和創新性實驗。

基礎性實驗主要完成原理性、驗證性實驗，要求學生獨立完成整個實驗的操作，了解實驗原理，理解實驗內容、實驗步驟，會操作實驗系統，能夠進行實驗數據的分析。

綜合性實驗主要培養學生動手能力，發揮學生主觀能動性，根據實驗室現有的綜合性實驗臺，在教師的指導下完成實驗方案、測量儀器選擇、系統搭建、實驗測量和數據分析[5]。通過綜合性實驗加強學生對實驗設備操作的熟練程度，提高動手能力，有效分析和處理實驗結果，同時激發學生對相關測試原理的探求。

創新性實驗旨在提高學生的實踐綜合能力，培養其創造性、創新性。創新性實驗的課題由教師根據其科研課題或社會實際生產需求提出，亦可由學生根據自己的興趣提出，為了降低實驗成本以及增強實驗開設的可行性，本實驗采用虛擬儀器技術。學生根據課題要求完成資料查閱、需求分析、實驗系統相關元器件的選型、實驗方案設計、系統搭建方案設計、系統搭建、實驗數據處理與分析等工作。

通過這三類實驗，使學生熟練操作實驗設備，正確、合理選擇測試裝備，增強學生的學習興趣，強化理論知識，培養和提高學生的實踐能力、創造性。

考核方式多樣化，調動學生學習積極性 將測試技術課程理論考試成績作為學生該門課程的最終考評成績，無法體現學生的綜合能力，特別是不能體現學生的工程應用能力。因此，采取考核方式多樣化，在成績中降低卷面成績在總成績中的比重，使成績構成多樣化，應包含實驗、互動、自主學習、探索和工程應用等方面的考核。一方面調動學生的學習積極性，另一面使成績更好地反映學生的學習能力、動手能力和工程應用能力。

3 結語

測試技術不僅是一門理論性較強的課程，也是一門實踐性較強的課程。本文在總結課程教學中存在的問題的基礎上，提出從教學內容順序安排、教學方法、實踐環節、成績考核等方面進行改革。經過在教學中初步應用，該課程改革在調動學生學習積極性、增強學生對相關知識點的理解與掌握、培養和提高學生的動手能力和工程應用能力、培養和強化學生的創新能力等方面取得良好效果。■

[1]徐琳,李伯全.“機械工程測試技術”課程教學改革的研究與現狀[J].中國電力教育,2014(29):49-50.

[2]張佐營.機械工程測試技術基礎課程的教學改革與實踐[J].中國電力教育,2014(29):51-52.

[3]張春華,肖體兵,李迪.工程測試技術基礎[M].武漢:華中科技大學出版社,2012.

[4]陳光軍,常江,張連軍.測試技術實驗教學改革與學生創新能力的培養[J].實驗技術與管理,2013(24):129-131.