“机械工程测试技术”精品课程建设与实践

王 丰

(河北理工大学机械工程学院,河北唐山 063009)

“机械工程测试技术”精品课程建设与实践

王 丰

(河北理工大学机械工程学院,河北唐山 063009)

机械工程测试技术;精品课程建设;教学改革

“机械工程测试技术”是河北理工大学国家级特色专业“机械制造及其自动化”一门的专业基础课,在课程设置中具有重要地位,其教学质量好坏直接影响到许多后续课程学习。河北理工大学机械工程学院以校级精品课程建设为契机,以打造省级精品课程为动力,以培养高素质、创新型人才为目标,在课程体系的优化、优质资源的开发、教学技术的改进、实验内容的建设、工程素养和创新能力的培养等方面进行了一系列大胆的改革与有益的实践,取得了良好的教学效果。

随着现代社会和科学技术的迅速发展,测试技术在工程技术领域中的应用日益广泛,工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能试验等工作都需要以测试技术为基础。因此,“机械工程测试技术”在机械制造及其自动化专业中具有重要地位。几年来,我们根据培养理论基础扎实、实践能力和创新能力强的高素质应用型人才的精神,针对“机械工程测试技术”精品课程建设开展了一系列全面深入的工作。

精品课程建设是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分,是进一步更新教育观念、提高教学质量和人才培养质量的关键。精品课程不单纯是教学方法和教学模式的改革,更是一个包含教师、学生、教材、教学技术手段、教学制度等多种要素的系统工程,因此,精品课程建设应分为内容建设、队伍建设、教学方法和手段建设、教材建设、实验内容建设及机制建设等六个方面。我们按照“新的教学大纲、新的教学方法、先进适用的教材、科学的考核方法、现代化的教学手段和高水平的教师队伍”标准来规范“机械工程测试技术”精品课程建设,经过多年的不懈努力已取得显著成效。

一 不断优化课程体系,适应学科最新发展

测试技术是一门综合性学科,涉及高等数学、工程数学、物理学、电工电子学、材料科学、信息技术等诸多学科,这些学科的迅猛发展不断地促进着测试技术的发展,新的测试方法、新的测试仪器不断涌现。因此,课程组始终密切关注学科发展,对课程结构和教学内容进行及时调整和优化,正确处理增与减、现代与经典之间的关系,保证课程内容的基础性与先进性相结合,主要体现在以下几个方面:

(1)弱化部分偏理论性的内容,缩减逻辑繁杂的公式推导。作为信号分析的一个重要方法,频域分析是本课程的一个重点,同时也是学生学习的一个难点。这部分内容涉及大量的公式推导和积分运算,需要学生有扎实的高等数学和工程数学基础。由于本课程与先行课程的开课时间相隔两年之久,数学知识的淡忘和数学基础的不牢固给学生的学习带来极大困难。加之信号分析部分理论抽象,学生学起来觉得十分枯燥、难懂,很难建立起对课程作用的认识,严重地影响了教学效果。因此,我们压缩了逻辑繁杂的公式推导和大量的数学运算,着重加强学生对频域分析物理意义的理解,并利用 DRV I可重构虚拟仪器平台,用演示实验对实际测试信号进行分析,让学生建立起信号分析与实际应用之间的联系,这样既降低了学生的学习难度,减轻了学生的学习负担,又使学生明确了学习目的,打消了畏难情绪,教学效果大为改观。

(2)近几年来,专业课程教学学时不断缩减,教学内容多、课时少的矛盾日益突出,因此,在教学内容的安排上进行了必要的调整,如削弱了显示记录仪表的讲授,而将这部分内容放在实验课中,这样在讲解后学生就可以立即动手操作,学得更快、记得更牢。对于信号分析和传感器等重点内容仍做重点讲解,但是更加注重对测试信号分析本质的理解,强化传感器的物理意义及其在工程领域中的使用,以突显测试技术的工程应用意义。

(3)及时补充新知识,充实了现代新型传感器、计算机辅助测试及虚拟仪器等内容,使教学内容能够反映测试技术领域的最新发展、符合国民经济发展和社会进步的需要,从而使“机械工程测试技术”课程始终保持新鲜的活力。

二 开发优质资源,为精品课程建设奠定坚实基础

1 优秀教材建设

教材是教学内容的载体,对提高教学质量具有不可或缺的重要作用。教材建设需要把教学内容建立在现代教育技术的平台上,进一步扩展信息量,促进学生理性思维,因此,教材建设是精品课程建设的重要组成部分。

“机械工程测试技术”课程所使用的教材是普通高等教育“十五”国家级规划教材—由机械工业出版社出版、熊诗波和黄长艺主编的《机械工程测试技术基础 (第 3版)》。该书的前身是1981年由黄长艺和卢文祥编写、机械工业出版社出版的获奖教材—《机械制造中的测试技术》,经过多年使用和多次修订再版,已成为一本国内优秀教材。

教材建设的另一项重要任务是要打破高等教学对固定书本和教材的过分依赖。高校长期以来普遍存在着“一本教材包打天下”的局面,这样就势必导致学生知识量过少、知识面过窄、知识理解过死的被动状况。因此,除了导读导教的教材之外,我们还为学生推荐了十余种参考资料,包括国内同类其他教材、国外原版教材、学术期刊等,以指导学生进行自主性和研究性学习。

当然,任何一门课程的建设都是一个与时俱进的过程,不可能一劳永逸。随着学科的不断发展,新知识、新思想层出不穷,而专业课程的知识点与现代科学技术的发展密切相关,教材内容很容易过时,因此,更新和调整教材中的相关内容、编写和出版新教材、建设并不断更新网络教学资源都属于教材建设的内容。

2 高素质师资队伍建设

师资队伍建设是精品课程建设的根本保证。精品课程建设不是一朝一夕就能实现的,更不是靠某个人单打独斗就能完成的,无论是教学内容的锤炼和优化,教学方法和手段的探讨和研究,还是教材的编写和完善,都必须经过长时间的摸索和不断的积累,这就需要组建起一个优秀的教学团队,长期坚持不懈、协同努力,不断开展课程建设工作,才有可能将某门课程建设成为精品课程。“机械工程测试技术”课程组共有成员 6人,45～50岁 1人,40～45岁 4人,35～40岁 1人;均具有学士或学士以上学历,其中 3人具有博士学位,2人具有硕士学位。在 4名主讲教师中,教授 2人,副教授 2人;2名实验教师均为副教授。主讲教师均具有 20年左右的教龄,授课经验丰富,而且经常从事科研活动,均参加过国家级、省部级科研课题的研究工作。我们还将培养 2名硕士研究生从事教学和实验辅导工作。因此,“机械工程测试技术”课程组是一个年龄结构、知识结构、职称结构合理,教学水平高,教学效果好,科研经验丰富的教学队伍。为了不断提高课程组教师的业务水平,我们经常以课程组为单位开展教学法研究,及时交流和探讨教学经验,相互促进,共同推动精品课程建设。

三 深入开展教学改革

1 以工程应用为主线,注重工程思维的培养

课程组通过各种途径广泛收集其他高等院校“机械工程测试技术”课程的教改信息,在深入分析、虚心学习、广泛吸收的基础上,结合自身的优势进行创新和提高,逐步形成具有自己特色的教学模式。

应用型人才必须具备良好的工程素养,因此,在“机械工程测试技术”的教学过程中十分重视培养学生的工程思维习惯,这不但可以使学生能够更加具体地理解理论基础知识,而且可以增强学生的实践意识。我们充分发挥课程组成员承担过大量科研项目、具有丰富的工程实践经验的优势,提出“以工程应用为主线,理论教学与工程案例相结合”的教学模式,在注重理论知识教学的同时强调工程应用,加强理论和实际的有机统一。具体作法是将课程组教师所承担的科研课题提炼成具有工程背景的教学案例,并有机地融入到教学过程中,使学生较真实地接触工程实际,不但激发了学生的学习兴趣,开阔了学生的学术眼界,而且教学过程始终贯穿着创新方法和科学思维,也有利于培养学生的工程素养。

2 引入现代化信息技术,丰富教学方法和手段

教学方法和手段是教学改革的关键和切入点,信息技术的发展使之发生了革命性变化,因此,采用现代化教学方法和手段是科技发展和社会进步对高等教育的要求,应予以高度重视。

“机械工程测试技术”课程中理论部分概念抽象,并有大量的公式推导和数学运算。以往采用传统的板书式教学,耗时长,效率低。在讲解传感器原理时,由于缺少实物和模型,不但教师讲起来枯燥无味,而且学生听起来也难以理解,教学效果可想而知。针对上述问题,课程组利用Authorware6.5自主开发了 CA I教学课件,运用多媒体技术来丰富课程内容和表现形式。通过多媒体课件可以展示大量的实物传感器和测试仪器仪表,让学生在短时间内接触到实际测试装置,加深感性知识;利用 FLASH动画模拟演示各种测试装置的工作原理和实际应用,使枯燥、抽象、难懂的内容以生动、直观、易懂的形式表现出来,为学生营造出一个充满趣味性和想象的学习环境。该课件于 2003年荣获河北理工大学第二届多媒体电子课件比赛三等奖。

3 充分运用网络教学优势,促进师生之间、学生与学生之间的良性互动

网络教学具有课堂教学无法比拟的优势。利用校园网上的Bb教学平台构建网络课堂,课程的教学大纲、电子教案、习题、实验指导、参考文献目录、网络课件以及授课录像等均上网并免费开放,方便学生在不同时间、不同地点根据自己的不同需要进行自主化、个性化学习。学生可以随时查看本课程的教学文件和教学资料,完成在线作业,就自己感兴趣的问题展开自主讨论,从而无限延伸了教学平台,促进了学生与学生之间的良性互动。另一方面,教师可以进行网络辅导和答疑,及时了解学生的学习动态,并给予及时、有效的指导,从而加强了教师与学生之间的实时交流,促进了教学水平和教学质量的进一步提高。

4 建立计算机化实验教学体系,推进实验内容建设

实验和实践是精品课程建设的重要组成部分,也是培养学生创新能力和动手能力的重要手段。“机械工程测试技术”是一门实践性很强的课程,只有真正做到理论教学和实验教学并重,才有望取得预期的教学效果。

以前,“机械工程测试技术”实验室的设备主要是示波器、测振仪、转速表等,开出的实验以悬臂梁频率特性测量等简单的验证性实验为主,实验内容和实验设备都十分陈旧、落后,技术手段远跟不上科学技术的发展。因此,课程组按照“以工程应用为主线”的课程教学模式对实验内容和设备进行重新设计和定位,并采用了开放式实验教学模式。

(1)购进了深圳市蓝津信息技术有限公司开发的基于虚拟仪器技术的 DRV I可重构实验教学平台,突出实验的演示性、设计性和综合性,追求实验手段的先进性。

(2)针对工程案例教学的需要,对一些常见工业测控对象进行简化处理,建立了产品输送线、钢管缺陷无损检测、转子振动台等十几种计算机化工业对象微缩模型,使从未接触过工程实际的学生建立工业测量和应用的整体概念。

(3)现有的工程测试实验室具备为学生开出不同层次实验的能力,包括教学大纲规定的基本实验、学生可根据自己的兴趣爱好自行选择的选作实验以及旨在培养学生创新思维和实践能力的创新性实验和综合性实验。实验室为创新性、综合性实验准备了测试所需的所有仪器仪表、电子器件、集成电路及工具,课程组配备专门的实验教师进行实验指导,其他教师也经常到实验室与学生探讨实验方案,分析、研究、解决实验中出现的问题,指导学生如何在实验中运用所学到的理论知识,实现理论和实践的有机结合。

(4)实验室采用全天候开放模式,由学生自己预约时间,并在实验教师的监督下,参照实验指导书,自行拟定实验方案和步骤,完成规定实验、选作实验及创新性、综合性实验。因此,实验课的开设不仅仅只是对理论知识进行验证,同时也提高了学生的独立思考能力、动手能力以及创新能力。

5 以能力培养为中心,实现理论教学和创新实践活动的有机融合

作为大学生创新活动指导教师,课程组成员积极参与河北理工大学工科大学生创新教育教学模式的研究工作,提出了能够稳定运行的“工科大学生创新教育教学模式”和激励大学生创新能力提高的“四位一体”动力机制结构模型。课程组成员每年为学生开设两次创新设计讲座,组织并指导每年一度的大学生创新设计大赛。几年来,课程组指导的创新作品获河北省大学生创新设计大赛一等奖 1项、二等奖 3项、三等奖 14项;申报国家发明专利 1项、实用新型专利 2项。2002年,课程组教师参与指导中央电视台异想天开栏目“气吹火车”创新方案的参选工作,在5所高校的十几个方案中,课程组教师指导的 3个创新方案全部被选中并在中央电视台成功播出,取得很大的反响。

四 结束语

精品课程建设关乎高校的教学质量和人才培养质量,是一项长期、浩大的综合系统工程。同时,精品课程建设也应作到与时俱进。测试技术是一个发展十分迅速的学科,因此,课程建设和教学改革应与之相适应,不断充实和更新教学内容,改进教学技术,使教学更加符合应用型、创新型人才培养的需要。在“机械工程测试技术”精品课程建设中,对课程体系、教学模式、教学手段和方法、创新实践等方面进行了积极、大胆的改革,并已初步取得良好效果。2006年,“机械工程测试技术”被评为河北理工大学精品课程。我们将以校级精品课程建设为契机,以国家级特色专业——机械制造及其自动化现有优势和特色为基础,以科技发展和社会进步对人才的要求为导向,以培养富有创新精神和实践能力的高素质、复合型人才为目标,经过持之以恒的不懈努力,争取把“机械工程测试技术”课程建设成省级精品课程,并以精品课程建设带动其他课程建设,促进教学水平的进一步提高。

[1] 教育部 .教育部关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知 [EB/OL].[2003-04-08] .http://www.moe.edu.cn/edoas/website18/level3.jsp.

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[3] 精品课程建设专家谈 [EB/OL].[2009-12-08].http:// www.tech.net.cn/y-jxgg/kcgg/5285.shtml.

[4] 熊丙奇 .“三大转变”打造精品课程——访我校副校长叶取源 教 授 [EB/OL]. [2004-02-11]. http:// www.sjtu.edu.cn/newsdisplay.php.

[5] 贾晓辉,郭清宇,刘凤华 .打造精品课程,提高教学质量—《软件工程》精品课程的建设与实践 [J].计算机教育,2007(10):1137-1138.

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[7] 谢莉萍,陈玮,章云 .精品课程“自动控制原理”的教学改革与实践 [J].广东工业大学学报 (社会科学版), 2008,8(2):31-32.

Key words:measurement and test technology in mechanical engineering;excellent course construction;educational refor mation

Abstract:“Measurement and Test Technology in Mechanical Engineering”is one of the specialized foundation courses ofMechanicalManufacturing and Automation which is Hebei Polytechnic University’s national characteristic specialty.Itplays an important role in the curriculum because its teaching qualitywill affectmany following courses.We consider the school-level excellent course as an opportunity powered by building the provincial one in order to reach a target of cultivating high-quality and innovative talents.A series of courageous refor mation and beneficial practice are carried on in the optimization of curriculum system,the developmentof high-quality resources,the improvement of teaching technology and the training of engineering quality and innovation ability.In fact,the teaching has come off satisfactorily.

Construction and Practice of Excellent Course“M easurement and Test Technology in M echan ical Engineering”

WANG Feng
(College ofMechanical Engineering,Hebei Polytechnic University,Tangshan Hebei 063009,China)

G 642.3

A

1673-2804(2010)05-0111-04

2009-10-20