实例化教学在测试技术课程应用初探

张锦

【摘 要】测试技术是机械、电气等行业工程人员必须要掌握的一门专业基础课程，但该课程在教学过程中有知识点多、实践性强、课时量少等特点，针对该课程的教学改革与创新非常必要。本文结合该课程的教学与实践经验，以多媒体应用、实物展示教学、实验环节、Matlab建模、Labview软件应用等方面对该课程教学方式进行了初步探索。

【关键词】测试技术；专业基础课程；教学改革

0 引言

测试技术在现代化工程应用领域应用非常丰富，在现代制造业、航天、通信、交通运输等领域都有着广泛的应用[1]。

测试技术课程是一门综合性很强的课程，其包括：信号处理技术、传感器技术、电子技术和计算机技术等多种理论及内容，此课学科间交叉应用很多，课程难度较大。此外，随着高校专业改革的进行，测试技术课程的授课学时也较为减少，而现代测试技术理论及产品日新月异的变化也给教师的教学提出了更高的要求。

针对新形式下测试技术课程的教学，本文从理论教学、实验教学、软件仿真应用三个板块提出了多媒体应用、实物展示教学、实验验证环节、Matlab建模、Labview软件应用等五个方面教学形式的改革创新与应用进行了初步的研究与探索。

1 理论教学

1.1 多媒体应用

由于该课程涉及内容较丰富，其中包含大量工程实际应用内容，而教学课时量又偏少，因此针对课程特点，教师宜采用大量多媒体方式进行教学，一方面，多媒体教学可以收集丰富的教学素材及工程实例，在有限的时间里可以让学生接触到更丰富的应用实例；另一方面，多媒体教学有多种形式的内容表达，不仅仅以课件的方式，如可以动画或者以小短片的形式来呈现所教授内容。如在讲授传感器相关内容时，为了加深学生对所学内容映像，通过搜索资料做一个动态动画来展现全自动洗衣机工作的例子，该动画可以形象展示当全自动洗衣机处于不同阶段不同传感器的应用，如：1）衣物刚放进洗衣机时，启动洗衣机，霍尔电流传感器感应电机母线电流从而得出电机负载大小进而得到衣物重量，从而全自动洗衣机选择不同的洗衣行程，如水量、洗涤时间、漂洗时间、脱水时间等参数，从而实现自动感应衣物重量；2）洗涤开始前通过温度传感器感应水的温度，从而全自动洗衣机自动选择不同的洗涤时间；3）洗涤完成后，进行漂洗环节，通过由电容传感器感应介电常数的不同实现洗净度的检测，洗衣机自主选择漂洗次数。全自动洗衣机通过多种传感器的应用实现了真正的“全自动”功能，通过这种多媒体方式的应用既直观，又可以让学生更加形象、有兴趣地学习理论知识。

1.2 实物展示教学

测试技术课程中有很多工程应用的实例，其中很重要的一部分为传感器理论，传感器理论涉及知识也较为多样，有材料学、力学、电磁学、光学、生物学等等，要掌握多种类型的传感器，学生缺乏生动、感性的认识，针对此情况，授课教师可以将自己的科研、实践成果带到课堂中来，通过一些简单的实物展示为切入点，让学生更加形象直观地认识传感器。如在讲授超声波传感器时，可以将超声波传感模块及主控电路如图1、图2所示，带入课堂进行展示，在实物的基础上介绍超声波传感器的工作原理，在实际应用中作为测距传感器有着广泛的应用，如倒车雷达等。通过实物展示环节的教学，可以让学生更直观地进行理论学习，也会促进学生的自行思考与讨论。

2 实验教学

在理论教学的同时，实验教学也非常重要，通过课堂教学与实验教学的各个环节，使学生掌握测试技术的基本概念、基本理论、测试技术原理、实验仪器和实验方法及数据处理方法等，实验环节包括：力传感器标定及称重实验、电涡流传感器测轴心轨迹及铁磁物质计数实验、磁电及光电传感器测速实验、速度传感器振动测量实验等，通过这些实验培养学生的分析和解决实际问题的能力，从而掌握测试技术工程应用手段。

3 软件仿真应用

3.1 Matlab建模

Matlab软件如今广泛地应用于科学计算、图形处理、信号处理、系统控制等领域。而测试技术课程具有的数学推倒多、概念难以理解等特点使其与Matlab相结合使用图形化方式对数值结果进行显示非常合适[2]，此外，Matlab还可以与PC电脑构成虚拟仪器，可适应不断发展变化的教学新环境。如在测试技术课程中，信号的频域分析与傅里叶级数的展开与變换，学生理解起来较为抽象和困难，而利用Matlab可以进行信号的分解和迭加的动画演示，学生理解将更加容易，此外，Matlab在处理有效值计算、相关性分析等这些抽象的数值运算及数理分析关系将更加具体和直观。

3.2 Labview软件应用

测试技术课程的实验环节因课时及设备投入有限，并不能覆盖所有需要实践环节所验证的知识点，如何使用虚拟仪器来代替传统的实验室模式也是该课程需要改进及创新的一个重要方向。

Labview是虚拟仪器概念的首创者，其可提供大量信号处理函数及信号分析工具，便于信号采集的硬件集成[3]，可以与多种主流现场总线通讯，实现教学所用的信号采集、调制、处理等功能，将其应用于教学将增强教学的通用性及灵活性，演示效果直观、便捷，实验室的功能也大为增强，投入降低，维护容易，并且便于网络操作，可实现互动教学和远程教育，扩大教学规模。

4 小结

实例化教学通过多媒体应用、实物展示教学、实验环节、Matlab建模、Labview软件应用等方式可实现以下几点作用：

1）使课堂讲授的测试技术理论知识更加贴近工业应用现场，使学生所学到的理论知识可以实际应用到以后工作岗位。

2）实例化教学更利于激发学生学习热情，形成良好的学习氛围及积极向上的科研风气。使学生掌握本门课程更加直观有效。

3）实例化教学更利于促进教师的专业化成长。测（下转第122页）（上接第134页）试技术的实例化教学依托于教师的专业化成长，又为教师的专业化提供舞台，也更有利于教师科研能力的提升。

4）虚拟仿真软件的使用，打破了实验室设备的局限性，也提升了学生对该门课程应用现场的感受，提高专业知识应用能力。

本文结合课程实际教学内容，提出的多种实例化教学模式，为测试技术课程教学提供一些改革思路，通过该课程的教学可达到教师和学生在理论实践方面的不断提高。

【参考文献】

[1]周德廉，邵国友.现代测试技术与信号处理[M].徐州：中国矿业大学出版社，2005.

[2]许同乐，蔡道勇，马金英.基于Matlab的机械工程测试技术教学探讨[J].教学研究，2015，38（1）：62-65.

[3]秦学华，刘亚斌，孙涣鹏，等.基于LabVIEW的虚拟仪器网络化实现[J].测控技术，2004，23（2）：71 -73.

[责任编辑：田吉捷]endprint