专业认证背景下的测试技术工程应用型教学探讨

张双双 杨洪涛 刘齐更

安徽理工大学机械工程学院 安徽淮南 232001

专业认证背景下的测试技术工程应用型教学探讨

张双双 杨洪涛 刘齐更

安徽理工大学机械工程学院 安徽淮南 232001

针对测试技术与专业认证中人才能力培养目标的不适应性，提出了以工程应用为主线的教学模式，强化以工程实例和项目为载体的案例教学，开展研究式、讨论式、启发式等多元化教学方式，并应用现代工程工具辅助教学，从而达到理论教学与实践教学并驾齐驱，基础性教育和能力提升兼顾的教学效果。

测试技术；专业认证；案例教学；工程实践；能力培养

专业认证是国际工程教育改革与创新的潮流，教育部基于“面向世界、面向未来”的战略考虑，于2006年正式启动了专业认证试点工作，目的在于推动工程教育改革，提升我国高等工程教育的国际竞争力，促进工程技术人才的国际性流动，培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。［1］专业认证是指工程技术行业的相关协会连同工程教育者对高等学校实施的专门性认证，通过专业认证，可以促进学校学科的建设和发展，增强专业核心竞争力，提高社会影响力，增加招生和就业的认可度，更好地保障及拓宽学校的生源质量及毕业生就业渠道。

专业认证采用“能力导向”的认证标准，倡导“以学生为中心”“重视实践”“注重学生能力培养”“注重考查学生学到什么”，其能力指标对学校和教师进行课程改革提出了明确的方向和要求，必须以能力培养为导向进行教学设计。安徽理工大学机械设计制造及其自动化专业于2015年通过工程教育专业认证，面对专业认证的新要求、新形势、新起点，作为专业技术基础课的测试技术课程教学也必须进行相应的改革。

1 测试技术和专业认证的不适应性

测试技术作为机械类专业一门重要的技术基础课，在构建人才的知识结构、提高分析、解决问题的能力中占据重要的地位。［2］笔者认为，通过本课程的学习，学生应具有以下能力：获取项目相关信息的能力、数学和工程学知识的应用能力、解决工程实际问题的能力、在实践中应用工程软件的能力、团队合作与人际交流能力、终生学习的可持续发展能力。然而传统的测试技术重理论轻实践，内容比较抽象，理解记忆起来困难，学习较为枯燥；教学方法单一，内容陈旧，学生兴趣不易激发，缺乏主动思考，探究问题的积极性不高；考前突击，为考试而考试的现象较为突出。诸多问题和此课程能力的发展要求相去甚远，其改革势在必行。笔者基于测试技术多年的教学经验，基于“能力导向”的认证标准，提出了以工程应用为主线的教学模式。

2 以工程应用为主线的教学模式设计

以我国高等教育加入“华盛顿协议”为契机，结合工程教育中人才能力培养目标，通过优化课程体系，更新教学理念，开展研究式、讨论式教学方法，更多地采用案例分析，项目训练、小组讨论等形式，缩短与社会需求之间的差距，培养学生的工程观。

2.1 强化以工程实例为载体的案例教学

案例教学法是以案例为主线，以工程实践中所涉及的测试方法与传感器为载体组织教学。通过具体案例的启发性，有助于深化理论知识，培养学生的创新意识和创造性解决问题的能力，使得学生能够学以致用，最终达到全面提升学生综合素质的目的。［3］

案例的选择和明晰是案例教学法实施的出发点。案例可以来源于工程实践，应符合学生所学专业，具体真实，易于理解，并且能将复杂问题简单化，这样学生才会更有兴趣，有利于激发其内在学习动力。如信号分析部分的理论比较深奥难懂，我们可以列举“空气压缩机传动装置故障诊断”的案例（如图1所示），提出如果压缩机传动装置发生故障，应如何诊断是哪个零件出现了问题。此例我们可以通过测量齿轮箱机壳上的振动信号，对其进行处理，带通滤波以得到我们所关心频段的信号，进行模数转换之后，送入到傅立叶变换仪当中，可以得到齿轮箱振动信号的频谱，从而确定最大的频率分量，最后利用频谱分析的知识，根据齿轮箱的转速和传动链，找出故障齿轮。这个案例把整个课程的内容串在了一起，包含了信号的调制解调、滤波、放大，谱分析以及相关分析，使学生能够把抽象的理论转化为工程应用。因测试技术面向的是机械专业的学生，所以学生对传动装置、齿轮均有亲切感，能够体会到理论知识结合到实践应用的价值。

图1 空气压缩机传动装置故障诊断

案例还可以来源于教师主持参与的科研项目，如笔者通过项目“基于光幕式传感器的回转体廓形非接触测量系统设计”介绍了包括从数据采集、运动控制、数据处理到显示记录的全过程。从教师科研项目中引出的案例，更便于教师讲解项目的整体概况，所用的仪器设备和技术以及项目实施中的难点和关键技术，从而引导学生将测试技术与所学专业、实际项目之间进行联系，提高学生对课程的认可度。

另外，案例也可以从学生感兴趣的领域进行选择，如工业机器人领域、航空航天领域神舟飞船、机械加工领域、家庭与办公自动化领域、农业领域等等均可找到测试技术课程的应用。这些案例就产生在学生身边，易于激发学生的兴趣，促进学生学习理论知识和实践动手能力的主动性和积极性。

除了上课讲解具体案例之外，教师还可在课程开始之初，将学生分组布置贯穿整课程内容的案例作业。如4～5名学生分为一组，学生可根据学习兴趣和能力设计任何一种实用传感器，在课程结束时上交作品，教师负责点评和答疑解惑。此举可锻炼学生解决问题和分析问题的能力，并提高了学生团队合作和人际交流能力，符合专业认证对人才的培养目标。

教师还可指导学有余力学生参与学科竞赛，如“飞思卡尔杯”“慧鱼”等创新大赛，力争使他们在研究性学习方面也能够有所突破，并且可以通过拔尖学生的示范作用带动全班学生的学习热情，最终确保每一位同学都能够学有所成、学有所获。

2.2 开展研究式、讨论式、启发式教学方法

传统的教学模式是以教师为主导的传授式教学，教师讲、学生听，教学过程中学生的参与以及师生间、学生间的互动很少，导致学生对课程作用认识不足，不利于发现问题、解决问题能力的培养，学生所学知识停留在书本上，应用能力和创新能力不强。

在与国际接轨的工程教育认证标准下，教师对学生的要求不能仅是单纯接受知识，更重要的是要求学生培养自己的学习主动性、对问题的探究精神以及通过所学知识解决实际问题的能力和创造能力。

教师在教学方法上需要推陈出新，可综合采用启发、导入、问答、场景、讨论等方式，确定主题之后，围绕主题开展教学，在有限时间内达到教学预期的深度和广度，紧紧抓住学生的求知欲望，不断提出问题，给学生留下思考空间，实现师生思维互动。在讨论过程中应当让学生学会举一反三，融会贯通能力的培养。如讲解电容式传感器时，引导学生将电容和常见物理量之间建立联系，提出如何用电容式传感器来测量力、位移、速度、加速度、液位等物理量。如何将学生熟悉的物理量之间建立联系，就是理论与实践相结合的过程。选取重要的知识点开设专题讨论，将讨论的要求和内容提前布置给学生，让其查阅资料，充分准备，课上鼓励学生积极参与，把收集的资料分享给其他学生，变被动听课为主动学习，把发挥的舞台适当的留给学生，既活跃了课堂气氛，又提高了教学效果。

2.3 采用现代化教学工具

作为工科专业的学生，需要掌握在实践中应用现代工程工具解决问题的能力。教师在课程开始之初指导学生学习LABVIEW虚拟仪器软件。另外，笔者所在教研室用LABVIEW开发了很多虚拟动态信号的处理仪器包括信号发生器、信号合成仪、滤波器、功率谱分析仪、FFT变换仪等，用于信号分析虚拟仿真实验，其效果与真实仪器一样，可以为学生提供了一个宽松自由的实验环境，学生可以通过大量的模拟仿真实验掌握知识。例如对实际测试信号进行分析（如图2所示）可对高斯白噪声、周期随机信号、均匀白噪声、正弦加白噪声、随机初相角正弦信号等进行相关分析和谱分析，让学生建立信号分析与实际应用间的联系，加深对问题的理解。

图2 功率谱分析仪

测试技术理论抽象，可采取多元化的教学手段，用多媒体来丰富课程内容和表现形式，通过在课件中加入大量的图片、数据资料，并辅以视频、动画等计算机手段辅助教学。如对于热电偶知识的讲解，我们可以将热电偶的原理制成动画，直观地显示热电偶的工作过程，有效提高教学质量和效率。另外在教学中引进相关视频，如德国先进测试仪器在各个领域应用的影像视频资料，能够让学生直观地感受到测试技术的重要性。

2.4 评价方式

传统的评价方式与认证标准的要求相去甚远，应开展多元化的能力评价体系，促使学生具备国际等效的能力。本课程考核采用“闭卷笔试+实验环节+项目操作+课堂讨论+作业”模式，加大了工程实践技能、表达能力、组织能力以及合作能力等综合素质在学习成绩评定中的比重，全面评定学生对课程内容的掌握程度。闭卷考试中适当增加主观性、应用型试题比重，有一定的倾向性。这种评价标准的多元化重视学习过程，能够更充分真实地反映学生的学习效果。

2.5 实践效果

上述教学方案经过4年的实践，取得了良好的教学效果，学生的实践能力、动手能力和创新能力有了明显的提升，学生的平时成绩和期末成绩也有了较大的提高，在督导组评教、学生评教活动中，均给予了较高的评价。近几年，课题组指导学生参加了“全国大学生机械创新设计大赛”“挑战杯”“飞思卡尔杯”“慧鱼”等多项比赛，获奖数十项，申报国家发明和实用新型专利多项。同时，教学效果在学生进行毕业设计时体现更为明显，攻读研究生的学生科研素质和实践技能受到了导师的好评，为相关课程的建设提供了借鉴和参考。

3 结束语

结合我校机械专业的实际情况，以“能力导向”为认证标准，推进测试技术课程教学改革，需要我们不断提高教育教学质量、改善教学方法、提高教学技术。同时，在课堂上开展多元化教学方式，如研究式、讨论式、启发式教学；教学内容要更多的面向工程实际，采用案例分析、小组学习、项目训练等形式，有助于理论与实践相结合，培养学生创造性解决实际问题的能力，使得学生能够学以致用，最终达到全面提升学生综合素质的目的。

［1］ 倪凯，金尚忠，孙彩霞，等.发达国家高等工程教育认证体系及其启示［J］.高等理科教育，2011（5）:51-55.

［2］ 熊诗波，黄长艺.机械工程测试技术基础［M］.北京:机械工业出版社，2012.

［3］ 林怡青，谢宋良.以项目为线索的“机械设计基础”课程教学工程案例教学改革［J］.广东工业大学学报，2010，7（10）:174-176.

Engineering Application Education Probe of Testing Technology Based on Accreditation

Zhang Shuangshuang， Yang Hongtao， Liu Qigeng
Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， China

In view of the unsuitability of “test technology” and personnel training target， this paper proposed a teaching mode running through a main line of engineering applications. This teaching mode' carrier is case， developing diversifed teaching methods of research， discussion，heuristic， etc. We still apply modern engineering tools to assist teaching additionally， to achieve teaching effectiveness of theoretical and practical teaching. These methods will improve education effect of basic education and capacity building.

test technology； professional certifcation； case study； engineering practice； ability cultivation

2015-06-03

张双双，硕士，助教。杨洪涛，博士，教授，测控教研室主任。

安徽省重大教学改革研究项目（编号：2013zdjy083）；安徽省特色专业。