测试技术与信号处理的课程教学改革

颜志刚 刘婷婷

摘要：测试技术与信号处理是一门实践性较强的综合性课程，理论部分难以理解。长期以来，同学们反映课程深奥难懂，导致了学习积极性锐减。为了提高该门课程的教学质量，提出了课程体系、内容、环节、模式等方面进行的改革措施。

关键词：测试技术与信号处理;激发式教学;项目引导

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）36-0122-02

《测试技术与信号处理》课程是我校机械类专业本科生的基础必修课，一般在大三上学期开设。课程知识面较广，是融合了信号及其信号分析、传感器技术、模拟电路技术、数字信号处理技术等内容的一门综合性课程。课程首先讨论常用信号以及信号变换处理基本方法，测试系统的特性，常用传感器及其信号模拟电路设计、数字信号处理以及常用物理量的测试方法。它涵盖了诸多学科，尤其是在第二章的常见信号处理方法中，涉及了傅里叶变换、小波分析等抽象内容。为了加深对理论部分的理解，必须通过大量的实验来验证，因此对实践环节要求较高。针对上述难点，本文首先分析以往教学模式下的缺陷，之后对我们进行的教学模式改革进行汇总。

一、以往教学方法的不足

1.基础知识环节薄弱。测试技术与信号处理课程内容涉及面很广，是一门综合型课程。包括信号与系统、检测技术，微机原理等众多技术，是一门多学科交叉的课程。例如在第二章测试信号的基本特性的时候，要对时域信号进行傅里叶变换、微积分等运算，尤其是在讲解傅里叶的基本特性的时候，使用了众多的积分变换的知识。这些都是以前所学的高等数学中的知识，而这部分内容学生一般在大一就学过了，隔了一年多的时间，部分内容学生都忘了，因而进展较慢。在上课的时候，教师还得带领学生复习以前的相关知识，造成整体教学进度缓慢，学生学起来也比较吃力。

2.教学方法单一。以往的教学过程中，一般都是教师占据主导地位，学生跟着教师的思路一步一步学习理解。这种“填鸭式”教学方法虽然有利于教师有效的把握教学进度和学生的掌握能力，结果是会造成学生被动得死记硬背，理解了表象，但是难以深入的举一反三，完全抹杀了学生的积极性和创新性。这对后续的内容也造成了教学内容的脱节，难以贯穿整个知识体系。比如在讲解随机信号这一节的相关函数应用中，对于相关函数的有关运算，深奥、难以理解，而且涉及到以往高数的概率论与数理统计的内容，很多学生学得不是很好。大多数学生在计算的过程中，只能按照书本上的基本公式求解，计算过程复杂烦琐。

3.实验力度不够。测试技术与信号处理课程由于涵盖的内容非常广，对实验的要求比较高，涉及到信号处理、模拟信号调理等相关知识，而且实验难度也比较大。在实验教学中，主要存在两个问题：一是由于实验难度大，现有实验仪器设备又不足，因此难以完成较为复杂的实验。然而如果简化实验，则又达不到预期的实验效果，使得学生在学习理论课的过程中无法与实践相结合，与实际问题相脱节，觉得该课程深奥难懂，枯燥无味。二是实验教学中一般要求学生按照实验指导书步骤操作，学生只能根据实验一步一步的进行，无法扩宽相关知识，从点到线的理解;无法全面理解相关知识的内在联系，从而不能提高学生的积极性和主观性。

二、深化教学改革

1.教学内容的增加。通常情况下，教学进程是教师以课程教学大纲为基础，逐步深入地讲解各个章节内容。比如讲到第五章“常用传感器”这一章节，按照大纲要求主要讲解电阻应变式、电感式、电容式、压电式、光电式、热电式等传统的物性型传感器的基本原理、特性、信号调理电路及实际应用。这些传感器都是传统的教学内容，多少年都没有变化，已经相当成熟。随着现代科技的发展，越来越多的传统传感器已无法满足现代化机电装备要求，很多综合性能传感器、智能型以及小型化传感器成为了传感器今后的发展趋势。特别是基于多学科内容的生物传感器以及纳米型、微小型传感器等都在原有的传统传感器基础上有了很大的提升，应用范围更广。我们在原有的教学大纲基础上适当增加这些新技术、新知识，使学生能够及时了解当前传感器的发展方向，以提高他们的学习积极性。我们在本课程教学过程中增加了智能型传感器、网络型传感器的相关知识，这类传感器尤其在计算机测控领域应用广泛，它可以直接将物理量转化为数字信号，便于就地显示和数据远传。

2.激发式教学模式的推进。测试技术与信号处理是机械类本科学生的一门综合性的课程，主要是培养学生掌握信号与系统、常用传感器、信号调理技术、机械工程测试技术的专业性基础课程，具有很强的实用性和应用性。目前，很多学生出于就业压力，往往侧重于“短平快”的技能练习，上课不能很好地集中注意力，积极性逐渐减弱。我们在教学过程中适当搜集周边相关企业实际遇到的难题，以这些问题入手，逐步讲解解决这些问题的思路、原理和方法，这样极大的激发了学生的学习兴趣，达到了良好的效果。

3.以精品课程建设为重点，整体优化、突出课程的实用性。在课程教学改革中，首先应该是以教学大纲的基本要求为准则，重点是以基础性和知识、能力、素质协调发展、综合提高为原则。课程综合体系的建设主要以基础课和教学平台建设为重点，逐步带动专业课建设。目前已经取得了一定的成效，测试技术与信号处理已分别建成校级和省级精品课程。

在课程建设工作中，课程责任人应按照精品课的标准，制定切实可行的课程建设规划，课题组成员通过定期检查、评估、课程研讨等措施，以加强课程建设工作。课程建设注重教学内容的改革，结合班级同学对知识点实际掌握能力的基础和本领域发展水平及趋势的基础上，制定改革的总体方向。对于每一章节内容，则要求在充分理解课程内容的前、后相关课程的基础上，及时进行课程内容的调整与优化，把教改成果和学科当前最新发展技术添加到教学内容中。

4.以科研项目为基础来提高学生的实践能力。提出“以工程案例和生产实践为主线的测试技术课程教学模式”，利用良好的试验教学平台，开放实验室、科技创新实践平台，针对教学知识点，结合工程题目设计实验案例，让学生自己设计和集成测试系统，重点培养创造意识，增强工程分析和实际应用能力。在课堂讲授过程中，结合实际工程案例，利用教师承担过的科研项目以及积累的实际应用案例，从案例中提取出适当难度的子问题，作为一个小的子项目来让学生实际进行设计，使学生能够更加深入地感受到测试技术的基本原理价值，避免枯燥无味的书本理论分析，提高了学生的学习积极性。从问题的提出，方案的制订，到传感器的选型、模拟信号调理电路的设计、滤波等一系列环节，均由学生以小组为单元参与设计，每个组的设计方案均有所不同。最终学生都能很好的完成设计，指导教师再逐一对设计方案进行点评，学生也很有成就感，达到了很好的学习效果。

在理论课和实验课程之外，我们还根据相关题材，组建课题小组，所有学生、只要对该课程感兴趣的都可以参加。经过与学院沟通，利用现有的实验室及仪器，开展科研项目课题。大多数项目均与应用紧密结合，提倡解决实际问题。在实际项目难题的解决中，学生一方面加深了对机械工程测试技术书本理论知识的理解，另一方面培养了学生浓厚的学习兴趣，形成了良好的学习习惯。在这几年的全国大学生电子设计大赛以及校级和省级的机械设计大赛中，本院学生均取得了较好的成绩，很多同学还在核心期刊上发表多篇科技论文以及专利。

5.建设了《测试技术与信号处理》精品课程网站。在精品课程的建设中，我们非常重视现代网络技术在教学中的运用，重点制作了网络课程和多媒体课件，进行了《测试技术与信号处理》教学网站的设计建设。该网站适用于高等工科院校机械类专业及相关专业的课程的教师备课授课、学生网上学习互动使用。通过网站的建设，可以将重点内容、图、动画、虚拟仪器、仿真测试、网上答疑与互动等素材有机地结合。对于书本中难以理解的理论和原理性知识以动画、视频等展现，便于学生理解。但是在教学过程中，重点内容还是要结合板书进行深入的讲诉，使学生愿意主动参与，更好的掌握课程的理解。尤其是网站内的答疑互动环节，也使很多疑难问题，可以方便的给同学们解答。另外，根据同学们所提出的问题，也可以帮助教师把握同学们掌握的程度。对于共性的疑难点，在上课的过程中再次详细讲述，同学们便能更加深入的理解。

三、结语

《测试技术与信号处理》课程教学方法的探讨，使我们深刻地认识到原有教学方法存在的诸多不足之处。只有通过一系列的教学改革，才能激发学生的学习兴趣，提高教学质量。这些方法同时还用在了其他的相关课程中，也取得了很好的效果。在教改过程中，我们认识到现有的教学方法还可以进行更深入的完善，可以做得更好，还需要不断努力并认真总结。今后，我们主要在教学团队整体水平的提高、深化教学内容和教学方法、完善教材建设、进一步加强网络课程建设方面努力，相信一定能取得更好的效果。

参考文献：

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