機械工程測試技術課程教學存在的問題及改革方案探索

周超倫?袁越陽?馬小林

摘要：分析目前機械工程測試技術課程在實際教學過程中存在的問題，歸納為先修課程不熟練，感性認識不到位以及理論知識難理解等問題，提出三點教法上的改變作為改革出發點，實現提高教學質量的目的。

關鍵詞：測試技術;先修課程;感性認識

機械工程測試技術是大機械類專業必修的一門專業基礎課。作為應用型本科，測試技術在應用型機械專業人才的過程中起著舉足輕重的作用，之于機械專業的知識體系，測試技術本身也是近乎空氣般地無所不在。此課程著重講解測試系統的性質，信號的分析與處理方法，傳感器的原理以及具體機械量的測試方法。除此以外，課程還包括測試系統外圍電路的設計，智能儀器和虛擬儀器的介紹。可以說，測試技術是一門先修課程多，理論性強，實踐性強的專業基礎課。通過學習該課程，學生應能夠建立機械工程測試技術的完整的知識體系，包括正確使用傳感器獲取機械信號量，對測試信號進行分析處理，直至設計外圍電路構建獨立的測試系統。

1.機械工程測試技術教學存在的問題

第一，先修課程時間跨度過大，導致學生學習測試技術課程時難以熟練運用先修課程的知識來進行新知識的學習，這是測試技術課程固有屬性導致的。保守估計，測試技術的先修課程包括：高等數學，大學物理，復變函數與積分變換，電工學，電子學，自動控制原理，這么多的先修課程，在時間跨度上可達兩年以上，所以在實際教學中，發現學生容易在信號分析與處理章節和傳感器的內部電路結構分析部分出現困難，導致教學效果不佳。

第二，傳感器內容章節的講解學生難以實現感性認識。盡管目前的課堂教學采用了大量的多媒體技術，對于常用傳感器也收集了大量的圖片視頻素材在課堂播放，但實際效果并不理想，學生對于傳感器的使用不甚了解，這是在脫離實際裝備或工藝現場案例進行傳感器知識的教學導致的結果。而在《機電一體化》課程的教學中，在涉及傳感器的知識時，學生普遍反映接受效果更好，而這正是由于學生已經具備了一定數量的工程案例而產生的良好的教學反饋。

第三，信號分析與處理部分學生感覺難度較大，這是測試技術課程的集成壓縮性導致的。在一般的機械工程測試技術的教材中，信號分析與處理一般占據兩個章節，而事實上這部分內容放在信息類專業中幾乎就是兩門課程，對于機械專業的學生，這部分知識同傳統的以力學為主的純機械方向專業課的思維方式有著很大的不同，學生一時間難以調動靈活的數學和抽象思維，很多學生就是從這一部分開始失去了學習的動力與興趣。

2.機械工程測試技術教學改革方案

第一，采用課前預習和課中即缺即補的方法彌補先修課程生疏的問題。根據統計，學生在課程學習中，真正反復困擾學生的先修課程問題比較集中，如電路分析方法和交流電路，這些可以在課前通知要學生進行復習，或者在課中稍加回顧，這樣能極大程度改善教學質量。

第二，采用實例化教學，加強學生對傳感器的感性認識。從實際教學情況看，學生能夠從理性層面掌握傳感器的“非電量—電量”的轉換原理及其電路結構，反而在感性層面難以認識傳感器的使用。可以將實驗室中的教學用傳感器在課堂進行展示，分析內部結構，尤其是接線方法，使學生了解其工程應用，再結合一個實際工程案例，啟發學生根據展示的傳感器設計一套簡易的測量系統，這樣就能激發學生的學習熱情，讓他們在一種更具現場感的環境下掌握傳感器的使用方法。

第三，強調手推，放慢節奏，讓學生平穩渡過信號知識的難關。在講授機械工程測試技術的信號分析與處理章節時，不宜單純依靠多媒體，例如信號的頻域分析與傅里葉級數的展開與變換，內容抽象，難以理解，最好能夠將公式的產生過程采用一步步推倒的方法書寫在黑板上，進度宜慢，每個步驟都描述清楚，尤其是一些微積分的運算最好現場演算一遍，這樣學生就不會產生畏難的情緒。目前網絡上有一些制作精良的動畫，能生動形象地描述傅里葉變換的推導過程，課堂上也可以播放，并配合視頻講解信號分析的內容，學生喜聞樂見，教學效果良好。

3.結論

基于近三年給大機械類專業講授機械工程測試技術的實際效果，從客觀角度總結了目前課程教學過程中存在的三個問題，分析了問題產生的原因。從提高教學質量的角度出發，結合實際情況，提出了三個解決辦法。需要強調的是，解決方法無需資金投入，只需在教法上做出一點改變，學生就能夠在課程學習中獲得更好的學習效果。

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