基于OBE理念的机械工程测试技术综合实验改革探索

于琳琳 杨小代 张文文 袁林

摘要：“机械工程测试技术”是一门对实践性要求非常高的专业基础课程，而当前测试技术实验教学中存在诸多问题。该文针对该课程，基于OBE教学模式的理念，在基础实验训练的基础上，增设综合性自主设计实验，从仪器设备、实验过程、结果评价等方面进行系统的教学模式改革。改革结果表明，基于OBE教育理念的教学改革，不仅弥补了传统测试技术实验教学的弊端，而且满足了我院机械工程和相关专业本科生的教学需要。

关键词：机械工程测试技术实验；OBE教学模式；实验教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）02-0112-02

在传统教学模式中，教师通过较为系统、细致的单向讲解，使学生被动地掌握大量知识，这容易使学生在教学过程中处于被动接受知识的地位，学习的主动性、创造性被忽略。这与现代社会对人才培养的要求是不相符合的。因此，改变传统教学模式，打造适应新课改要求的高效课堂模式势在必行。

OBE是1981年由Spady等人提出的一种新的教学模式，OBE是英文Outcome-based Education的简写，即能力导向教育和目标导向教育。该理念是指在教育教学过程中，一切教育活动、教学设计和课程设置等都要围绕学生实现预期的学习成果而开展，要求教学过程从重视实验资源的投入转变为重视学生的整体学习成果，强调学生应该了解、理解、掌握和应用某些知识，并要求教师为学生的学习成果负起全责[1-3]。因此，OBE的三大核心理念是“学生中心”、“成果导向”和“持续改进”。

一、机械工程测试技术实验教学中存在问题

测试技术是进行科学研究和生产过程监控的必要手段，在大学本科教学中，“机械工程测试技术”是一门实践性非常强的专业基础课程，对实验要求较高。传统的实验教学模式一般皆是以验证性实验为主，大部分学生在教学完成后还是会存在一些问题，比如对测试技术理论知识和测试系统的构成不熟悉、对测试手段及方法掌握不充分、对测试技术在工程问题中的运用及对解决实际工程问题存在困难等[4-8]。因此，需要对机械工程测试技术实验教学进行系统有效的改革，解决当前传统实验教学中存在的问题。

二、教学改革主要内容

该综合实验的改革，是在进行8个学时基础实验后，学生已基本熟悉并正确掌握各类仪器仪表、基本测量和研究方法的基础上，进行4个学时的综合性自主设计实验。在该综合实验中，每2人一组制作力传感器，并进行标定及实测等一系列综合性训练，以培养学生自主思考、独立解决工程性测试问题、实践操作等方面的能力[9，10]。本次综合性实验主要从仪器设备、实验过程、结果评价等方面进行系统的改革。

1.丰富仪器设备。为了满足学生进行自主设计的条件，采购了一批动态信号采集仪及配套的完整软件分析系统。图1为动态信号测试分析系统，保证每2人一组的台套数标准，使资源合理充分的利用。另外，实验教师根据该综合实验的特点自主设计16套传感器测力架，如图2所示，该测力架用来进行传感器的标定，实验过程中，学生将自制完成的力传感器安装在其相应位置，然后对传感器进行标定，采用动态信号测试分析系统进行数据采集，最后求得传感器的灵敏度值。图3为力传感器电子秤固定支架，传感器标定完成后，将其固定在该支架上，另一端通过桥式传感器与动态应变仪和计算机相连即可采集人体实际重量。

2.重视实验应用。传统的测试技术实验往往是以获得试验数据为目的，然后进行适当的分析与验证，这在一定程度上降低了学生对实验的兴趣，无法给学生提供自由、创新的实验环境和机会，并且实验教师无法保证实验数据的真实性。在力传感器的制作与运用的综合实验中，需要学生进行一定的基础知识积累。实验过程中，实验教师只对实验原理和实验注意事项进行简单介绍，传感器的整个设计及制作全部由学生讨论决定，这在一定程度上改变了传统实验的弊端。由于各组之间设计方案的不同，也规避了实验重复率较高的问题[11]。

实验初期，学生自主对传感器进行合理的布片，选择合适的桥路形式以达到最高精度。其次，将制作完成的传感器进行检查、密封，对其进行传感器的标定，并得到灵敏度。最后，将传感器安装在电子秤固定架上，学生将称重装置安装完成后即可测得人体体重，并和实际体重进行对比，计算实验误差。在整个实验过程中，教师对学生的操作进行实时的关注并对每组学生的表现进行打分和评价。

3.实验结果评价。在学生完成综合实验后，主要考查学生对实验整体方案的设计、实验过程中布片和组桥情况、测试系统的组成情况、信号的采集与分析情况以及实验数据的准确性、误差情况、对传感器的应用、实验报告的撰写等。这在一定程度上就避免了传统实验只考查实验报告成绩而引起的重復率过高等问题[12]。

三、实验改革成效

通过对两个班级（60名）学生进行回访和调查，95%的学生对这种实验教学模式比较满意，认为这种实验教学模式使自己对机械工程测试技术在工程中的实际运用有了初步的了解，对各方面的能力训练都有很大的帮助。经过一系列基础实验和综合实验的训练，一方面学生能够掌握基本的测试理论和方法，熟练操作测试仪器与分析软件，将理论知识与实践相结合，对测试技术在工程上的应用有了较为直观和深刻的认识；另一方面也培养了学生独立思考、团队协作及创新等各方面的能力。

四、结语

测试技术实验教学改革是一个综合性的系统工程，基于OBE教育理念对机械工程测试技术综合实验的教学改革，不仅弥补了传统实验教学的弊端，而且满足了我院机械工程和相关专业本科生的教学需要，初步探索出机械工程专业人才机械测试能力培养的新模式。但是，在教学手段的现代化、考试考核制度的健全以及教师自身素质的提高等方面，还存在许多需要解决的问题，需进一步进行探索和改革。

参考文献：

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Abstract：Testing technology mechanical engineering was a professional basic course which required very high practicality requirements， but there were many problems in the experimental teaching of testing technology.In this paper，based on OBE education ideas，this experimental course was reformed through the addition of a comprehensive independent design experiments，the equipment，the experimental process，the results of evaluation and other aspects based on the basic experimental training.The results showed that，the reform based on OBE education ideas，not only made up the shortcomings of the traditional test technology experimental teaching，but also met the students of mechanical engineering and other related professional teaching needs.

Key words：experiment in mechanical engineering testing；OBE teaching model；reform of experimental teaching