基于工作過程系統化的教學方法

崔紅梅 馬弘躍 畢玉革

摘 要：通過對現代測試技術課程目前在授課過程中存在的一些問題進行分析，提出了基于工作過程系統化的教學方法，完成了基于工作過程系統化的教學設計，最后對該課程采用工作過程系統化教學法的優勢進行分析和總結。

關鍵詞：現代測試；工作過程系統化；教學方法

現代測試技術是一門實踐性較強的課程。通過課程的學習，旨在使學生了解相關現代測試技術的發展現狀和趨勢，培養學生正確分析和選用測試系統與裝置，進行機械工程動態測試所需的基本知識和技能，為進一步研究和處理工程測試與分析問題奠定基礎。20世紀90年代初期，由于教學和實驗條件限制，授課側重課本內容的講授，實踐性環節偏少。21世紀初，從事該課程教學的各位專家及前輩針對學生普遍反映的測試技術應用、發展部分空洞，傳感器部分沒有實物對象、枯燥無味，信號分析理論部分深奧、難懂等問題陸續開展課程的教學改革，取得了一定的成效。盡管這些教學改革措施有一定的成效，但是實際在實施過程中還有許多實質性的問題沒有得到根本解決。

一、傳統教學法實施過程及存在的問題

雖然以案例和實驗為主線的教學方法在實際應用中取得了一定的成效，但是課堂實驗教學無法完全替代學生自己動手做實驗中所獲得的第一手感覺和經驗；而且，各部分知識的傳授都是分開進行的，盡管每部分知識在傳授過程中反復用演示案例或事物強調，但終因沒有形成系統化而導致學生學了前者就忘了后者，甚至學了很長時間還不能弄清學習這門課程的目的；測試技術的實驗類課程盡管需要比課堂教學型課程更多的學時數，但目前國內測試技術課程的學時數顯得不足，通常為6～8學時/40學時。

二、工作過程系統化教學法實施過程

本文提出應采用基于工作過程系統化的教學方法。所謂工作過程，是指個體“為完成一件工作任務并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序”。該教學法最早由陶行知先生針對職業教學提出，后由姜大源先生將其系統化。工作過程系統化的課程開發步驟為：工作任務分析→行動領域歸納（典型工作整合）→學習領域轉換（課程體系構建）→學習情境設計（學習單元設計）。目前，在高等職業教育領域應用的效果較好。而針對現代測試技術，其工作過程系統化教學法設計實施如下圖所示。首先根據工程測量問題，將所講授知識進行重新組織。例如，工程測量可分為三大類：靜態測量、動態測量和系統識別。工程中溫度、力或力矩、位移或轉速等參量的測試，屬于最基本的靜態量測量，而實現這些靜態參量測量的基本方法就是組建測試系統，即包括選用測試儀器→組建測試系統→采集數據→對數據進行分析→顯示測量結果并記錄。這一類測試相對簡單，放在學習的首位。因為學生初學該課程，對課程的教學目標還不能完全理解，為此，在實際教授過程中，針對溫度的測量，教師引導學生首先了解溫度測試在工程或生產應用中的重要性，之后進行傳感器的選擇，幫助學生了解各種溫度傳感器的測量原理，其次選擇與之配套的信號調理裝置并了解其功能，最后進行數據采集卡以及信號分析與處理軟件的選擇并學會如何應用，當學生從應用軟件結果顯示界面看到溫度測量結果以及測量結果如何幫助解決生產問題，學生就有了一定的成就感，也就對這門課程產生了興趣。在進行力或力矩測量時，學生首先想到的就是要組建測試系統。到位移或轉速靜態參量測試時，教師基本不用幫助學生組建測試系統，可以放開手讓學生自己去選擇測試儀器，組建測試系統，進而實現相關物理量的測量。教師需要做的就是檢查學生組建的測試系統是否可行等。這種直接面向工程實際、解決工程實際問題的教學方法讓學生第一次就感覺到這是一門非常實用的技術。當學生完成靜態參量測試的學習后，開始對測試技術有了一定的了解，也開始朦朧地覺得測試其實很簡單。為此，應及時開設動態測量的教學，這部分的關鍵是對信號頻譜分析的認識、理解和掌握以及時域分析的局限性。最后在系統識別環節強化前面兩大部分內容，綜合全部所學知識和內容解決工程實際問題。每一塊的最后一個教學內容教師都可以大膽甩開手讓學生自己完成。

三、工作過程系統化教學法的優勢

通過對教學內容的工作過程進行系統化設計，通過任課教師“手把手→放開手→甩開手”的教學設計與實施，通過對學生熟能生巧的比較學習過程，逐步讓學生生成完整的測試、信號分析和故障診斷技能，實現從知識的拷貝到重構再到遷移直至創新的教育目標，最終從根本上實現本門課程的培養目標，即所有知識點在傳授過程中重點體現系統化和目標化，學生從接受任務開始就非常明確自己的知識和能力目標，而且所有知識點在學習過程中變被動為主動，教師從手把手教到放開手讓學生自己學，教師從檢查到最后甩開手完全讓學生自己學，真正意義上實現了以學生為主體的教學目標；通過從簡單到復雜的教學過程設計，比如從靜態信號的測量與分析到動態信號的測量與分析，直至最后進行系統的故障診斷等，既可以讓學生盡快入門，不至于望難卻步，又可以逐步提升學生的學習興趣和綜合測試技能，最終提高學生分析問題、解決問題的實際技能；通過教師精心設計教學過程，學生多次重復比較學習相似的工作過程，最終實現：學生從開始完全拷貝老師的知識后模仿重構，到看到類似的問題自己能夠主動查閱資料，決策測試系統的構成，計劃所選儀器類型，進而組建測試系統實施測試，最終根據自己的測量結果評價測試效果，提升自己的創新能力；通過團隊協作競爭實現優勢互補和分層次教學，因材施教。學生在分組教學過程中，總有幾個組綜合表現優秀，自學能力、動手能力和數據處理分析能力較強，可以分配優秀組的學生檢查、評估，并幫助其他組的學生進行相應內容的學習，同時針對這組學生可額外增設測試內容，提升學生的測試技能和熟練度。

總之，針對現代測試技術在實際教授過程中存在的一些客觀問題，提出采用基于工作過程系統化的教學設計方法及實施過程，該方法最終可以實現以學生為主體的教學模式改革，即通過教師精心設計教學過程，學生多次重復比較學習相似的工作過程，最終實現任課教師“手把手→放開手→甩開手”的教學實施模式；學生從開始完全拷貝老師的知識后模仿重構，到遇到類似的問題自己能夠主動查閱資料，決策測試系統的構成，計劃所選儀器類型，進而組建測試系統實施測試，根據自己的測量結果評價測試效果，最終提升自己分析問題、解決問題及創新的能力。

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基金項目：內蒙古農業大學機電工程學院《機械工程測試技術》雙語課程建設項目。

作者簡介：崔紅梅，1978年出生，女，博士，副教授，現主要從事工程測試、數字信號分析及虛擬儀器設計等研究。

？誗編輯 溫雪蓮