测试技术课程教学改革探讨

◆陈家兑 刘勇

测试技术是机械类专业的一门必修专业基础课，也是一门理论联系实际较强的课程，涉及机械、数学、力学、电工电子、信息等学科，课程内容抽象、理论性强、知识面广，数学基础要求高，导致学生对该课程普遍感觉学习难度大，不易理解和掌握，降低了学生的学习兴趣[1-2]。因此，对于该课程的教学应在充分调动学生学习兴趣的基础上，培养和提高学生的动手能力，增强学生对相关知识点的理解与掌握，培养和强化学生的创新能力，从而实现课程教学目的。

1 课程教学存在的问题

笔者近年来一直从事测试技术课程的教学，总结过去几年的教学经历，该课程主要存在以下问题。

1）课本内容顺序不利于教学。现有教材是从学科知识完成性来编写的，一般是理论知识在前、实际应用在后[3]，这样的一个编写模式，往往导致学生产生疑惑：这门课的理论如此高深，在以后的学习、工作中是否用到？是否有用？这些问题困扰着学生，容易引起学生产生不良的学习情绪。

2）教学内容理论性强，数学公式多。如测试系统的传递函数、信号的时域统计分析、信号的相关分析、信号的频谱和功率谱分析等内容，涉及较为抽象的数学知识，学生普遍感觉抽象、不易理解。

3）传统的教学侧重书本知识的教授，而缺少实物的展示和实际测试系统的操作，使学生感觉总是处于“只闻其声，不见其人”的境地，使学生缺乏对具体实物的认识以及实际测试系统的近距离的接触和操作。

4）书本的工程应用案例偏少，教学中学生动手实践环节少，学生处于被动学习状态，学习积极性不高，缺乏主观能动性，导致学生听过就忘，没有留下深刻的印象，影响了教学效果。

5）课程考核方式单一，以期末考试的卷面成绩为主，平时成绩和实验成绩占的比重不大。

以上问题，导致测试技术课程的教学效果不佳，不利于培养创新型工程人才和促进大学生动手能力与创造性思维能力的培养。

2 教学改革思路

针对测试技术课程教学中存在的问题，笔者总结近年来对该课程的教学经验，结合专业培养目标，提出以下课程改革思路。

合理安排授课内容顺序，化抽象为具体 在授课内容安排上，应遵循测试系统怎么用→如何正确使用→求知系统的相关理论知识的学习过程。这种由浅入深、由易到难、先操作后理论的学习方式更符合学习规律。

在绪论讲解时，将现实生活中的电子称、触屏手机等测试例子作为课程的开篇，使学生感觉测试技术就在自己的身边且触手可及，充分调动学生的学习热情。在此基础上引出传感器的概念，导入传感器的相关知识，同时安排一次实验室参观，使学生了解传感器在机械装备、科学研究中的应用情况以及各种传感器的物理形状，增强学生对传感器技术的工程应用的理解。在传感器相关知识讲授完毕后安排进行传感器使用实验（如振动测量、位移测量等），使学生学会如何操作测试系统、传感器的使用。

接下来讲述测试信号的分类及描述、测试装置的基本特性，同时结合传感器的类型及其应用场合介绍传感器的基本特性、选用原则，使学生掌握如何根据被测物理量进行传感器（测量元件、仪器）的正确选择。在此基础上进行测试技术工程应用的讲授，讲授如何合理构建测试系统完成不同类型被测物理量的测量，同时融入信号调理的相关知识的介绍。此阶段结束后，安排综合性实验，让学生根据不同被测物理量进行测试系统的搭建，并完成信号在测试系统软件中的采集、数字化处理、相关分析、频谱分析的命令操作。此过程对相关操作的物理意义进行讲解，使学生对这些操作有了具体的认识，同时产生对其工作原理的好奇心。

在这种情况下再对信号数字化处理、相关分析、频谱分析的原理知识进行讲解，学生就不会感觉到抽象难懂，同时处理好相应的数学推导问题，学起来轻松、愉快。

教学方法多样化，提高学生学习热情 在教学过程中，灵活应用实物教学法、演示实验教学法和案例教学法等多种形式的教学方法，改变传统的单一教学模式。对于传感器介绍采用多媒体、图片与实物展示相结合的教学模式，使学生对传感器形成具体的认识。对于被测物理量的测量部分，通过搭建相应的测试系统与视频演示，使学生实现测试技术的理论理解到工程应用操作的转变，学会传感器的合理选型、使用以及测试系统的搭建与使用，实现被测物理量的测试、分析、处理，提高学生的工程应用能力。

而对于理论性较强且难懂的信号处理与分析等知识点，则采用板书公式定理推导，并利用MATLAB仿真软件进行信号处理、分析的演示，以此验证公式定理的合理性、正确性。此外，在课程讲授过程中将任课教师的科研实例与课程内容结合起来，在适当的地方，与学生分享任课教师的研究经历，激发学生的学习兴趣。

在教学过程中还应注意与师生之间的互动，使学生充分参与到教学中来。布置一些学生感兴趣的自主学习任务，扩展学生的视野。

加强实践环节教学，增强学生实践能力 实践环节不仅可使学生对抽象的理论知识产生感性认识，而且能培养学生的动手能力，提高学生的综合素质。然而，传统的课程实践环节，不仅学时少，而且属于“填鸭式”教学，即实践前由教师详细介绍实验操作过程及注意事项，然后学生按照实验的规定操作步骤完成实验。虽然这样较好地完成了实践环节的教学任务，但是不能发挥学生的学习主观能动性，更不能更好地培养和发挥学生的创造性、创新性。

为了更好地培养学生，取得更佳的教学效果，将实践环节分为三部分：基础性实验、综合性实验和创新性实验。

基础性实验主要完成原理性、验证性实验，要求学生独立完成整个实验的操作，了解实验原理，理解实验内容、实验步骤，会操作实验系统，能够进行实验数据的分析。

综合性实验主要培养学生动手能力，发挥学生主观能动性，根据实验室现有的综合性实验台，在教师的指导下完成实验方案、测量仪器选择、系统搭建、实验测量和数据分析[5]。通过综合性实验加强学生对实验设备操作的熟练程度，提高动手能力，有效分析和处理实验结果，同时激发学生对相关测试原理的探求。

创新性实验旨在提高学生的实践综合能力，培养其创造性、创新性。创新性实验的课题由教师根据其科研课题或社会实际生产需求提出，亦可由学生根据自己的兴趣提出，为了降低实验成本以及增强实验开设的可行性，本实验采用虚拟仪器技术。学生根据课题要求完成资料查阅、需求分析、实验系统相关元器件的选型、实验方案设计、系统搭建方案设计、系统搭建、实验数据处理与分析等工作。

通过这三类实验，使学生熟练操作实验设备，正确、合理选择测试装备，增强学生的学习兴趣，强化理论知识，培养和提高学生的实践能力、创造性。

考核方式多样化，调动学生学习积极性 将测试技术课程理论考试成绩作为学生该门课程的最终考评成绩，无法体现学生的综合能力，特别是不能体现学生的工程应用能力。因此，采取考核方式多样化，在成绩中降低卷面成绩在总成绩中的比重，使成绩构成多样化，应包含实验、互动、自主学习、探索和工程应用等方面的考核。一方面调动学生的学习积极性，另一面使成绩更好地反映学生的学习能力、动手能力和工程应用能力。

3 结语

测试技术不仅是一门理论性较强的课程，也是一门实践性较强的课程。本文在总结课程教学中存在的问题的基础上，提出从教学内容顺序安排、教学方法、实践环节、成绩考核等方面进行改革。经过在教学中初步应用，该课程改革在调动学生学习积极性、增强学生对相关知识点的理解与掌握、培养和提高学生的动手能力和工程应用能力、培养和强化学生的创新能力等方面取得良好效果。■

[1]徐琳,李伯全.“机械工程测试技术”课程教学改革的研究与现状[J].中国电力教育,2014(29):49-50.

[2]张佐营.机械工程测试技术基础课程的教学改革与实践[J].中国电力教育,2014(29):51-52.

[3]张春华,肖体兵,李迪.工程测试技术基础[M].武汉:华中科技大学出版社,2012.

[4]陈光军,常江,张连军.测试技术实验教学改革与学生创新能力的培养[J].实验技术与管理,2013(24):129-131.