机械类测试技术课程实验教学现状及改革初探

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 机械类测试技术课程实验教学现状 及改革初探 摘 要：针对机械类测试技术课 程教学的特点，综述了测试技术实验教 学改革研究现状，分析了地方本科院校 的测试技术课程实验教学具体情况，围 绕测试技术实验室建设、实验指导书修 订、实验项目体系、实验考核机制、实 验教学法等五个方面实施了有益的改革 和探索， 构建了良好的实验条件，调 动了学生的实验积极性，提高了实验教 学质量。 中国论文网 /8/view-12894782.htm 关键词：测试技术 实验教学 实 践教学 改革 考核机制 中图分类号：G420；G642 文 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 I 标识码：A 文章编号： 1672- 3791（2017）02（b）-00197-03 测试技术是一门技术基础课，在 前置电工电子、控制工程基础等课程的 学习基础上，通过本课程的学习，培养 学生能合理选用测试装置并初步掌握进 行动态测试所需的基本知识和技能，为 进一步学习、研究和处理机械工程技术 问题打下基础1。该课程具有很强的实 践性，对于课程是理论与实践教学安排， 国内外存在很大不同；通过互联网查阅 国内代表高校的机械楼专业培养计划， 发现不同学校之间也存在学时多少和实 验占比的很大差别。该文在概述现有测 试技术课程实验教学研究现状基础上， 结合该校的实际情况，论述了测试技术 课程实验教学的改革措施。 1 测试技术课程实验教学现状 1.1 测试技术实验教学改革研究 进展 焦敬品等2通过互联网、电子期 刊等途径广泛收集教改信息得出：测试 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 技术在美国定位为实验课，教学目标是 通过实验环节来提高学生的综合素质和 能力，教学法上实行课堂教学和实验教 学并重；测试技术在我国定位为专业技 术基础课，课程教学目的以向学生传授 知识为主，教学上以教师课堂讲授为中 心，有少量的验证性实验。王清3将测 试技术实验项目安排为基础训练性、创 新设计性和综合性等三类实验项目，以 改变传统验证性实验为主的教学模式。 张欣悦4提出应把传统的测试技术实验 设备与虚拟仪器技术结合，大大提高了 测试技术课程实验系统的功能和柔性， 从而使得教授的测试技术课程内容和国 际新技术接轨。刘吉轩等5将测试技术 教学实验划分为基本实验、综合实验和 探索实验等三个层次的“ 层次化 ”实验。 亢银霞等6指出了测试技术课程实验存 在的具体问题：实验学时有限，实验项 目设置少；实验过程中缺少主动性和创 新性；学生基础参差不齐；实验的考核 方式不能反映学生的实验能力，并针对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 所述问题进行了相关的教学改革与实践。 史荣等7指出在测试技术课程试验内容 上要增强工程性，实验室要对学生进行 开放，给学生提供更宽松的实验环境与 更长的实验时间。张双双等8结合机械 专业的实际情况，针对“ 机械工程测试 技术”课程现状，构建了实验教学与理 论教学并重的教学体系。 1.2 本校测试技术实验教学现状 分析 1.2.1 多专业多层次化教学需求 南通大学机械类专业包括机械工 程、机械工程及自动化、机械电子工程、 机械设计制造及其自动化四个机械类专 业，近几年招生计划是一本、二本、三 本同时招生，且存在逐年动态调整招生 专业和层次的现实。测试技术作为一门 机械类专业的专业技术基础课，是面向 四个机械类专业 3 个层次学生同时开设 的课程，南通大学机械类专业的现行招 生计划对测试技术提出了适应多专业多 层次化教学需求。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 1.2.2 教材内容多与课时少的矛 盾 目前该校机械类专业授课选用教 材为熊诗波等主编的机械工程测试技 术基础教材1；教材内容包括信号及 其描述，测试装置的基本特性，常用传 感器与敏感元件，信号的调理与记录， 信号处理初步，位移测量，振动测试， 声与声发射测量，应变、力与扭矩测量， 流体参量的测量，计算机测试系统与虚 拟仪器等十一章，内容全面且丰富；而 本校规定测试技术理论教学时间为 32 学时，存在着教材内容多与课时少的矛 盾。但由于教学计划给定的学时有限， 授课理论教师不可能安排全部内容，而 是挑选了测试技术基础部分内容讲解， 主要是测试技术概论和教材前五章内容， 最后简单介绍教材最后一章计算机测试 系统与虚拟仪器简介，培养学生基本测 试技术知识，而教材中间各种物理量的 测量五章内容由学生课后自学为主；理 论教学学时不足，实验教学学时更不可 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 能充足，传感器的种类、信号分析方法、 需要测量的物理量较多， 由于课程学 时又不允许，在有限的 6 学时内，仅安 排了金属箔式应变片性能及电桥特性、 差动变压器的特性及应用、电容传感器 特性 3 个实验。 1.2.3 课程实验教学高度集中 南通大学机械类专业测试技术课 程教学计划安排在本科生第七学期第 114 周，每周一次课，每次授课 3 个 学时，理论授课时间有序。而实验课通 常要安排在理论课的基础内容讲解之后， 一般要集中安排在第 1012 周，实验 授课时间相对集中。此外，本校机械类 专业一个年级通常有 10 个班级，所在 学院会安排多位老师开展理论教学，每 周按计划上课即可；但仅安排一位实验 教师负责该课程的实验教学，包括：安 排实验、通知学生、组织和开展实验、 批改实验报告、以及实验考核全部实验 教学流程。实验指导老师一个人要在 3 周内完成 10 个班级 30 个批次 60 学时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 的实验教学工作，任务高度集中，工作 强度大。 1.2.4 多厂家多型号设备共用 实施教学改革前，测试技术实验 室硬件条件一般，测试技术实验室的教 学设备主要依托浙江大学 CSY10 型、 CSY10A 型和 CSY2001B 型老中新三代 传感器实验台，配套信号测试分析设备 有宁波中策和江苏绿杨两个厂家的双踪 示波器，一台演示实验用计算机，万用 表等。多厂家多型号设备共用于测试技 术课程实验教学，针对传感器设备要讲 三种型号设备的基本注意点，针对双踪 示波器要讲两个厂家设备的基本操作方 法，设备基本讲解占用时间长，而每个 实验仅有 2 学时共 80 min 时间，从而 导致学时动手做实验的时间不足，常常 出现拖堂现象。 2 测试技术课程实验改革初探 实验教学相对于理论教学具有直 观性、实践性、综合性、设计性与创新 性等特点，有利于学生创新能力与实际 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 应用能力的培养，具体从实验室建设、 实验指导书修订、实验项目体系、实验 考核机制、实验教学法等五个方面实施 了有益的改革和探索。 2.1 测试 技术实验室建设 近几年，经过学校与学院的资助 建设，南通大学机械工程学院“测试技 术实验室”实现了主体设备的更新与换 代，彻底摆脱了多厂家多型号设备共用 问题。测试技术课程实验主要依托设备 “传感器系统综合试验仪器” ，由三代同 堂使用的状况，逐渐改善到目前的全部 使用最新一代产品“CSY2001B 型传感 器系统综合实验台” 实现实验教学；与 此同时，辅助信号测试分析设备“示波 器”也得到了全面更新与换代，全部使 用江苏绿杨公司 YB4328 型双踪示波器； 计算机也实现了全面配置，三台主要设 备达到了 11 标准化匹配，共计 16 套， 基本满足了每班一批、两人一组的实验 教学需求。 2.2 测试技术实验指导书修订 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 学生专业培养方案限制了测试技 术课程的授课学时和实验学时，课程授 课教学大纲决定了测试技术的授课内容 和实验内容安排。通过测试技术实验室 建设，设备得到了更新换代，同时试验 仪器的外形、模块等也发生了巨大变化。 原有的实验指导书无法匹配全新的实验 设备，因此，根据新设备的特性及教学 大纲的要求，综合考虑不同层次的学生 的需求，重新编写测试技术课程的实验 指导书，主要内容仍由金属箔式应变片 性能及电桥特性、差动变压器的特性及 应用、电容传感器特性 3 个实验组成， 增加了前言 “实验操作基本注意事项 ”， 以及附录“实验仪器简介 ”，解决目前测 试技术课程实验指导书陈旧的问题。 2.3 实验项目体系的改革探索 根据实验教学经验及新设备特性， 对 3 个实验开设的先后顺序进行了调整， 将操作相对容易“ 电容传感器特性 ”提前 至第 1 个实验，为首次实验项目留下了 充足的讲解时间，以便清楚讲述各实验 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 设备特性和功能，同时为 3 次实验提出 总体要求。通过第 1 次实验，不仅让学 生了解电容传感器特性，而且让学生建 立测试系统的总体框架（如图 1 所示） 概念，明确后续实验要求学生课前完成 预习和实验方案设计工作；第 2 次实验 安排金属箔式应变片性能及电桥特性， 让学生掌握金属箔式应变片性能，充分 认识信号处理电桥的特性，建立测试系 统微观电路的意识；第 3 次实验安排差 动变压器的特性及应用，让学生掌握差 动变压器的特性，并实现应用，从而培 养学生测试系统搭建与实现的技能。 2.4 实验考核机制的探索与建设 在改进和完善实验考核机制方面， 改变以往考核中采用的“ 粗线条 ”式考核 方法，采用“ 分类细化” 式的考核方法， 减小考核过程中带来的不公平不公正现 象，从而激发学生学习的兴趣，充分提 高学生的实验创新能力。改革前，主要 以实验报告为实验评价依据，实验操作 过程中经常出现一组同学做，多组同学 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 观望的现象；改革后，构建了上课考勤、 随堂操作、实验报告三方面的考核体系， 如图 2 所示，上课考勤占比 20%，随堂 操作占比 40%，实验报告占比 40%。 2.5 实验教学法的改进与实践 首先，立足工程实践，采用启发 式、探究式教学方法指导实验教学，嫁 接“测试技术 ”领域工程项目开发经验， 把实验项目的“ 主动权” 交给学生；其次， 倡导学生热爱思考、主动参与、乐于探 索、勤于动手、勇于创新，培养学生发 现、分析和解决问题的科学素质以及交 流协作的能力。对于第 1 个“电容传感 器特性”实验，主要是在实验教师的指 导下，由学生按照实验指导书上的实验 目的、实验原理、实验仪器、实验步骤 等完成实验，实验的难度不大，实验结 果一致性较强。接下来第 2 个实验“金 属箔式应变片性能及电桥特性”，采用 启发式和探究式教学方法，要求学生实 验前完成测试系统设计，操作过程中完 成测试系统的搭建和数据测试。最后一 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 次实验项目，结合教师在“测试技术” 领 域工程项目开发经验，让学生掌握差动 变压器的特性，并实现应用，从而培养 培养学生合理选用测试装置并初步掌握 测试所需的基本知识和技能。此外，在 实验过程中，要求随堂操作检查合格的 同学及时整理实验台和离开实验室，打 断其他组同学观望的念头，充分调动学 生做实验的积极性。 2.6 测试技术实验教学改革效果 分析 通过近几年的实验室建设，彻底 更新了相关实验设备，为测试技术实验 教学构建了良好的实验平台。通过测试 技术实验指导书的修订，紧跟设备更新 换代的步伐，为测试技术实验教学提供 了切实可行的指导素材。通过实验项目 体系的改革探索，优化了测试技术 3 个 实验的先后顺序，明确了各个实验的教 学侧重点，为学生在规定的课时内完成 实验项目提高了必要的条件。通过实验 考核机制的探索与建设，构建了相对科 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 学的实验考核体系，为实现公平公正考 核学生实验成绩提供了可行的机制。通 过实验教学法的改进与实践，充分调动 了学生的实验前、实验过程中及实验后 三方面的积极性，为到达测试技术实验 教学质量要求提供了可靠的保障。 3 结论与展望 综述了测试技术实验教学改革研 究现状，分析了地方本科院校的测试技 术课程实验教学具体情况，围绕测试技 术实验室建设、实验指导书修订、实验 项目体系、实验考核机制、实验教学法 等