《现代测试技术》课程授课形式改革与实践

2015-03-10亢银霞

新疆农机化 2015年2期

关键词：测试技术实践

亢银霞，宋　玲，张　静

（新疆农业大学机械交通学院，新疆　乌鲁木齐　830054）

《现代测试技术》课程授课形式改革与实践

亢银霞，宋玲，张静

（新疆农业大学机械交通学院，新疆乌鲁木齐830054）

摘要：为积极探索高素质创新人才培养新体系，提高教学质量，新疆农业大学进行了授课形式改革试点。《现代测试技术》是教学改革试点课程之一，该课程从传统的“满堂灌”授课形式转为课堂讲授和学生自学、讨论会等多元化授课形式相结合的引导式教学模式，变灌输为启发，变督促为引导，变“要我学”为“我要学”，推动学生自主学习氛围的形成和能力的培养。

关键词：测试技术；多元教学模式；实践

测试技术既是一门实践性较强的课程，又是一门综合性技术，涉及传感、微电子、控制、计算机、数理统计、信号处理等多门学科。随着机电一体化技术及计算机在测试控制领域的广泛应用，国内外高校机械类学科都十分重视测试技术课程的教学和实验。现有教学和实验条件有限，课堂教学活动依然采用灌输型的授课方式，侧重课本内容讲授，实践操作环节很少，从而使学生普遍感到测试技术应用、发展部分内容空洞，传感器部分缺乏实物对象，信号分析理论部分深奥、难懂。导致学生对该课程重要性认识不足，学习兴趣不浓，教学效果不佳。因此，本课程现行教学模式已不适应教育发展的要求，改革势在必行。

1　改革的思路与目标

（1）《现代测试技术》授课形式改革的思路是突出教学重点，调整教学内容，改进教学方法，实现从以教为主向以学为主转变，从以课堂教学为主向课内外结合转变，从以结果评价为主向过程评价为主转变，促进知识向能力的转化。教学重点突出因材施教，不同专业，不同层次的学生内容设置和深度体系应有所区别。实现学生自学与教师授课结合，教师主讲与讨论结合，课堂内和课堂外相结合的方式。

（2）《现代测试技术》教学目的是培养学生能正确地选择测试设备，掌握动态测试所需要的基本知识和技能。具体体现为①学会信号的时域和频域的描述方法，建立明确的信号频谱概念，掌握频谱分析的基本原理及应用。②掌握常用传感器、中间变换电路及记录、显示设备的工作原理及性能，并能根据测试要求进行合理的选择。③掌握测试系统的静态、动态特性的评价方法和不失真测试的条件，并且能正确应用相关理论对测试系统进行分析和选择。④掌握动态测试的基本技能，并能根据不同的测试对象，选择可行的测试方法。

2　改革的方法

在不增加本课程总学时的前提下，为了实现教学目标，课堂教学采用启发式、讨论提问式、学生上讲台自己讲等形式，积极改善教学手段，提高课堂知识、信息容量，增强教学效果；不断完善教学课件，增加必要的框图、插图等动画效应，侧重多媒体教学，将授课内容准确、清晰、直观、形象生动地传递给学生。

（1）基于问题引领，启发式、互动式的教学方法

这种教学方法的关键在于问题导向和问题引领，授课教师必须提出能引起学生兴趣和思考的问题，从而激发学生深入思考，有见解地向老师提出问题，实现师生互动，生生互动。学生在解决问题中发现问题，在发现问题的基础上又寻求新的解决办法，不断反复，学生在不知不觉中学会很多东西，从而增强课堂教学效果。

例如在讲述常用传感器时，首先用几个有趣的传感器实验引入课题，激发学生探究传感器原理的兴趣。给出“传感器就是把非电学量转换为电学量”的概念之后，重点对常用电容传感器工作原理及其应用进行讲解，并明确提出相关问题。请大家相互说说看，你家里，或者在你的生活当中，都使用过，或听说过什么样的电器中有传感器？

学生讨论并交流：①当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动，而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止。冰箱的控制，是通过温度传感器实现的。②楼道的电灯。晚上有人经过时，开关自动接通，灯亮；白天，不管是否有人经过，开关都是断开的，灯总是不亮，这种开关用的是声光传感器。③为了防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多有一个小盒子，当房间失火时它能感知出烟雾，通过电路发出警报，这个小盒子就是烟雾传感器。④宾馆洗手间的墙壁上干手机的湿度传感器、电视机里换频道的红外传感器、磁悬浮列车里的加速度测试器、电容式话筒里的电容式传感器、自动洗衣机里的压力传感器等，通过师生互动，激发学生探究传感器原理的兴趣。

（2）基于案例，增强理解与记忆的教学方法

这一教学方法要求授课老师要有相关领域的科研经历和科研经验，并能自觉地把它融会于课堂教学中。结合科研项目和测试工程实际，选出典型的测试案例并讲解，从而引出授课内容。

例如在讲测试技术在国民经济中的地位和作用时，以生命探测仪在地震中的应用为例（图1）。雷达信号发送器连续发射电磁信号，对一定空间进行扫描，接收器不断接收反射信号。如果被探测者静止，返回信号频率不变，如果目标在动，则产生多普勒信号，通过接收的信号进行算法处理，就可以判断目标是否有心跳、呼吸和移动。根据本装置的原理，同学们扩散思维，还能运用多普勒效应去测量运动物体的速度，液体、气体的流速，汽车防碰、防追尾、防盗报警器等。案例教学使学生带着感性认识，带着问题听课，激发学习动力，紧跟老师思路，最大限度的解决学生厌学、畏难情绪，使学生成为学习的主人。

（3）基于多媒体技术和虚拟实验系统，把部分实验搬进课堂

测试技术课理论部分深奥、难懂，如信号分析教学中，利用虚拟实验系统，把信号的合成与分解、典型信号的频谱分析、典型信号的相关分析、信号的能量泄漏等内容直接在课堂上演示（图2、图3）。通过演示实验使深奥的理论形象直观的展现出来，从而使抽象的理论现实化，把原本实验课时少又必须在实验室完成的教学内容直接搬进课堂，既节约了时间，又增强了理论学习的效果。

图1　生命探测仪原理

图2　波形的合成与分解　

图3　典型信号相关分析

（4）基于多种教学资源，综合利用，广学博纳

现代测试技术课程其专业性之强，技术更新之快是显而易见的，如果不能及时掌握最新研究成果和发展动态，就很难讲好学好这门课。在教学过程中，老师应该广学博纳，收集多种优质教学资源加以整理提炼，有针对性的指导学生，有效地利用图书馆、数据库以及网络等各种资源，获取新知识，掌握新动态，从而满足学生的求知欲和好奇心，培养学生搜集资料和阅读文献的能力，提高学生通过课外学习获取知识的能力。具体做法是每章内容完成后均给出拓展阅读网络资料列表及链接网址，并在各章节的对应位置按顺序做标记，以便于学生更好地理解学习本书各部分内容时所遇到的知识难点。

3　实施效果及体会

（1）通过实施问题引领，启发式、互动式的教学方法，使学生学习兴趣增加，思维拓展，课堂提问次数大大增加，提出的问题既有质量又富有针对性。

（2）通过实施案例教学，使学生的理解能力明显增强，能紧跟老师的授课思路，使抽象的理论更加直观化，从而使教与学的关系更加顺畅，整个教学过程能给学生留下深刻印象，同时吸引了许多同学深入探索和研究测试技术，有很多同学踊跃报名参加全国大学生“挑战杯”、全国三维数字化创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛等课外科技创新活动，他们在现场实测工作中，亲自操作锻炼，动手实践能力大大提高，为今后科技创新打下基础。

（3）通过课堂多媒体技术和虚拟实验系统，学生可以直观地看到信号在处理前后的变化，产生直观的效果，将抽象和未知清楚地展现出来，从而用实验反证理论，扭转了老师一味地在黑板上讲解推导相关公式，学生接受枯燥理论知识的被动性，使得学生理解更容易、记忆更深刻，提高了教学效率。

（4）通过多种教学资源的综合利用，培养学生学习本课程的前瞻性，既要学好当前的基础知识，又要紧跟新变化，学习新知识，重视课外学习。每章都给学生布置一些有启发性的思考题及应用型习题，尽量减少死记硬背的题型，要求学生灵活应用学过的知识来解决实际问题。一些习题还具有知识拓展的功能，要求学生利用网络收集有关资料，拓宽思路，养成了学生自主学习的能力，学生在自主、互动、探索的学习方式中完成知识的获取、提高学习效果。