構建測控技術層次化實驗教學體系 培養學生創新能力

林學強+張辛

摘要：自改革開放以來，我國測試技術得到了迅速的發展，給高校測試技術類課程的實驗室建設和實驗教學改革提出了與時俱進的要求。立足于石油院校特點、測試技術課程實驗教學體系的設計與建設，目標是擴寬學生的思維方式，培養學生解決實際問題的能力，對機械、自動化等專業的測試技術課程實驗環節教學進行改革，通過分層次教學，更新和整合實驗教學的內容，改變傳統的教學手段，充分開放教學實驗室，將實驗內容、實驗時間和實驗場地開放，構建分層次的實驗教學體系，培養學生的工程意識，為多元化的機電相關行業輸送具有創新能力的優秀人才。

關鍵詞：測試技術；實驗教學；教學改革；創新人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）23-0277-02

一、引言

近來年，社會對機械工程專業的人才需求日益增多，作為優秀人才的主要輸出地——高校，對人才的培養模式也在發生變化，從過去的單一式向多樣化逐漸轉變。我校機械設計制造及其自動化專業、車輛工程專業根據大綱要求分別開設“機電信息檢測與處理技術”、“機械工程測試技術”等課程，這些課程作為重要的專業核心課程，其共同的特點是具有很強的實踐性，其實驗教學也是培養相關專業應用型人才的主要途徑[l]，目前在大多數高校教學中仍采用傳統的實驗課教學手段，遏制了學生應用能力的發展，因此迫切需要對實驗教學模式進行改革。傳統的實驗教學體系也正在向多層次的開放性教學模式轉換[2]。

二、調整實驗項目，優化實驗內容，建立測試技術層次化實驗教學新體系

建立新的實驗教學模式，必須提高實驗教學的重視程度，測試課程是一門有極強實踐性的課程，只有將課堂教學和課下實踐相結合，通過實驗教學來加深理論知識的認識和理解[3]。

針對測試技術的相關課程，通過調整實驗內容，去除冗余，整合相似實驗，按照實驗的難易程度將計劃內必修實驗和計劃外設計性實驗進行分層次劃分[4]。加強不同章節和知識點之間的聯系，使各個單獨的實驗之間有一定的承接作用，形成縱向發展的知識結構體系[5]。

在測試技術實驗教學過程中，按照計劃內必修實驗、設計性實驗、創新性實驗縱向延伸，形成完整的實驗教學體系，教學目的層次分明，教學內容由簡入難，教學難度循序漸進[6]。測試技術的計劃內實驗主要涉及到傳感器的性能標定、應力應變電測法、振動系統固有頻率測定等內容的實驗；測試技術的設計性實驗主要涉及到機械系統和機械結構的綜合分析和測試，使學生能夠根據既定的實驗目的來自己設計實驗方案，完成實驗儀器選型；測試技術的創新型實驗主要是涉及實際的油田鉆采作業中的測試問題，教師結合自己的科研課題，利用實驗室現有的儀器設備，讓學生開展創新型的實驗，完成實際的工程測試問題。通過三個不同層次的實驗內容的學習，學生們能夠理解和深化理論課內容，同時能夠開發自己的工程思維，面對實際問題，能夠設計、完善實驗方案，在思維和動手實踐方面得到全面的提升。

在改革實驗教學模式和體系的同時，也需要改進實驗教學的方法和手段。傳統的測試技術教學已經不能適應現在的技術發展和人才培養的模式，在教學過程中，需要采取多種方式，培養學生運用高科技設計儀器的能力。

三、針對不同層次實驗內容，優化實驗教學手段，提出測試技術層次化實驗教學新方法

1.對于測試基礎實驗，指導學生進行基本的儀器儀表認識，指定必做實驗項目，掌握實驗的原理，要求學生掌握測試技術的基本理論知識。

2.對于測試綜合實驗，主要是基于問題學習（Problem-based learning）的實驗教學方法。這種方法是以學生為主體，為學生設定實驗目的，引導學生自己選擇實驗儀器，自己設計實驗方案，圍繞測試對象和測試目的進行系統的分析和實際測試，完成測試過程各個環節的任務。學生可以在多個實驗項目中進行選擇，完全按照自己的興趣和擅長領域進行實驗，有一定的設計性和綜合性，對學生的要求也較基礎實驗要高。

3.對于測試創新實驗，主要是基于項目學習（Project-based learning）的實驗教學方法。這種方法是教師從自己的科研課題或綜合工程問題中摘選一部分，設定實驗對象和實驗目的，學生設計試驗方案，自主選擇實驗儀器，開發硬件裝置，編寫軟件，對于實驗的完整測試過程、數據采集顯示和分析，全部自主完成。學生可以參加學校和國家舉辦的大學生創新計劃項目，也可以結合教師的科研方向，進行創造性實驗。創新型實驗從目的、過程到整個實驗的過程都是開放的，學生可以自主預約時間、自主選擇設備。這一類實驗堆學生的創造性思維能力有一定的要求。

四、開發能力拓展實驗項目，建立測試技術層次化開放式實驗教學模式

實驗室開放有多種模式、多種面向目標，使實驗教學向分層次、多元化方向發展，向能力素質培養轉變。開放時間多元化，開放內容多元化，開放模式多元化。

1.為學生提供所有實驗設備與儀器，學生根據興趣或者針對工程實際問題設計實驗方案，搭建實驗系統，實現實驗內容的開放。

2.與相關教學實驗室老師協調工作時間，建立相應的實驗室管理制度，在非課堂時間開放實驗室，學生可以在實驗室內自主設計實驗，夏季小學期集中進行實踐訓練，學生完成一定的大學生創新計劃或者自主創新項目，實現實驗時間的開放。

3.在保證教師的科研安全和科研隱私的前提下，充分利用教師的科研實驗室，將科研帶入實驗教學，實現教學實驗資源和科研實驗資源的交叉共享，實現實驗空間的開放。

五、結論

根據學?！叭苯虒W改革的要求，針對測試技術課程實驗教學的需要，借鑒國內知名工科高校的實驗教學改革的經驗，結合常用的石油鉆采機械應用實際，圍繞時間響應分析、頻率特性分析、傳感器特性、機械參數測試等主要內容，根據課程設計體系，貫通實驗教學內容，優化相關實驗環節，計劃實驗和開放自主實驗相結合，研究機自和車輛專業測試技術課程層次化實驗教學新體系，為面向機械大類專業學生的測試技術實驗課程的建設奠定基礎。教學實踐表明，對學生進行多元化、分層次的實驗教學是提高學生工程意識和創新能力的必要途徑，有利于培養不通層次學生的能力。

參考文獻：

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Experimental Teaching Reformation of Measurement and Control Technology with Oil Characteristics

LIIN Xue-qiang，ZHANG Xin

（College of Mechanical and Electronic Engineering，China University of Petroleum，Qingdao，Shandong 266580，China）

Abstract：Since reforming and opening，the measurement and control technology has been improved rapidly，and some new requirement for laboratory construction and experimental teaching reformation of high school related curriculum are put forward.A reform of experiment teaching was carried on electron and information field in order to establish broad foundation，promote all around development，and improve capability training.The layering experiment teaching system was constructed.The content of experiment teaching was renovated and conformed.The methods and means of experiment teaching were improved.The open experiment teaching was carried out.It was constituted that practice basement on the innovation of science and technique.Therefore，the experiment teaching mode appeared to satisfy with requirement of times.The practice showed that the series of reform for electron and information field can stimulate student's interest.The student's engineering practice ability and innovative spirit were brought up.The more innovate talents were emerged.It achieved great success.

Key words：testing technique；experiment teaching；teaching reformation；innovative talents