机械工程测试技术课程教学改革的实施与探索

孙业明

（东北电力大学机械工程学院，吉林 吉林132012）

0 引言

机械工程测试技术课程在东北电力大学以前称为测试与传感技术，其他院校还称为机械工程测试技术基础或其他名称。机械工程测试技术是一门综合性技术，在机械工程实际中，无论工程研究、机械产品开发，还是质量监控、性能试验，都离不开测试技术，测试技术是人类认识客观世界的手段，是科学研究的基本方法。目前，对于机械工程领域而言，现在的产品很少有纯机械的产品，大多数产品的机械结构，硬件电路有机结合在一起，使整个产品越来越朝着结构简单化，体积小型化，功能集成化，使用智能化的方向发展，整个产品能够自动判断使用条件，监测工作状态，因此测试技术的作用更加重要。本课程是机械方向，尤其是机械电子工程专业的主干课，学好该门课程是非常重要的[1-2]。

机械工程测试技术以信号为主线，可以认为是信号处理技术在机械工程当中的应用。围绕着信号，主要内容分为3大块：（1）信号的基础理论，（2）信号的产生，（3）信号的处理。机械工程测试技术是一门理论学习与实验紧密结合的课程，在欧美许多国家，机械工程测试技术是一门在实验室内开展的课程，先讲授理论知识，接下来以实验内容为主，或者理论学时与实验学时穿插进行。在我国，由于条件所限，多数学校讲述该门课程的方式大同小异，主要当成一门理论课来讲，在课程的结束时，安排少量的实验学时。普遍存在的情况是，理论知识较多，且晦涩，再加上缺乏实践动手机会，知识理解不直观、不深刻，造成了整体学习难度大，效果差的现状[3-5]。

本门课程涉及的基础学科知识较多，包括高等数学、物理学、电子技术、信号处理技术、精密机械设计技术、材料学、机械计算机控制等，并且开设时间又在大三下学期或者大四上学期，在这个阶段，许多学生对以前所学的知识逐渐淡忘，在本门课程的学习中，遇到了不小的困难。还有很多的学生反映，本门课程学习的知识比较抽象且略有点枯燥。

1 教学及考核方式改革

本人在授课过程中，不断领悟本课程的内涵，经常与学生沟通交流，倾听他们的意见，不断更新本门课程的知识点，授课过程中，在常规的教学方法之外，采取了一些尝试，提高了授课效果。

1.1 用好多媒体，引进新颖、前沿的知识

在授课过程中，有针对性地加入一些新颖的视频。测试与传感技术课程，尤其是传感器部分，该部分内容是本课程知识体系中更新比较快的内容，每过几年就有新型的敏感材料、传感器件出现，同时，传统过时的传感器也不断逐渐淘汰。本人在授课过程中，经常从网络上搜集一些与课程内容紧密相关、内容新颖、技术先进的传感器及其应用视频，例如利用压电传感器，感知微弱振动，并实现振动主动抑制。利用微型霍尔元件，通过简易巧妙地方法实现磁悬浮控制。俗话说百闻不如一见，无论传感器多么先进高端，多么新颖，在课堂上讲得多么条理清晰，都不如亲眼看看它的实际效果。这些视频内容与课程内容紧密结合，不仅很清晰地将课程内容展示给了学生，使学生很快对这种传感器有了清晰的了解，并且很好地激发了学生的学习兴趣。

1.2 运用实物演示教学，促进知识融会贯通

在课程上测试与传感技术中有大量的公式推导及物理化学知识，还有电路的分析计算，学生在学习时普遍感到有些枯燥。在课堂上，我向学生们展示了多个自制的传感器及处理电路，可以实现常见参数的测量，例如电动机转速测量，用一个纸片做成一个纸盘，纸盘安装在轴上，在纸盘圆心与圆周之间贴上一条窄的黑胶带，再通过简单地信号处理电路，就可实现转速的测量。该实验中，学生们注意到该系统结构简单，只用到纸片、胶条、发光二极管、光敏二极管，及处理电路就能轻松测量轴的转速测量准确，转速测量范围宽可达3.6×105r/min，这可以完全满足任何常见机床主轴的转速测量需求。在整个演示过程中，捎带复习了以前的知识，开拓了思维，学生们不禁惊讶，以前学过的知识可以这么用，培养了他们的兴趣及学以致用的观念。

1.3 考试方式改革

在授课过程中，本人注重考试方式的改革，由原来的期末试卷决定本门课程的成绩，改为由多个教学环节来定，包括期末试卷、实验操作、论文，锻炼了学生的综合能力。上个年度，本门课程进一步取消了期末考试，替换为三次随堂测验。这样既减轻了学生的学习负担，又考察了学生对知识灵活掌握应用能力，还提高了学生的出勤率，取得了良好的效果。

1.4 充分利用学校校内的信息化教学平台

东北电力大学引进的数字化教学平台，可实现教学互动功能、资源共享功能、移动学习功能、教学门户的建设，达到教师能够进行课程建设、教学监控、资源共享、学生能够自主学习的目的，可让学生们灵活方便地安排自学或相关知识的复习，非常符合当今线上灵活自由学习的趋势。目前该数字信息化教学平台正在建设完善当中，相应的数字信息化教学平台的精心设计，必将带给学生们一种丰富的选择，养成自主学习的好习惯。

1.5 课堂中加入团队合作，师生角色互换

为了拓展同学们的眼界视野，培养学生自主学习能力及团结合作精神，在学习传感器章节同时，安排学生在课堂之外查找一种新颖有趣、有重要用途或与日常生活贴近的传感器。任务采用分组的方法，每组3至5人，内容方案共同考虑，行动中根据兴趣所长，有负责资料查找的，有负责文档整理编辑资料的，有上讲台讲述的。总之，大家根据自己的兴趣所长团结协作，共同完成一个任务。在传感器章节部分的最后一节课，同学们分组上讲台讲述，向老师一样，而老师及其他同学在讲台下认真倾听。这一节课总的看起来效果非常好，你永远不能低估一群二十出头年轻大学生们的好奇心、创造力、表现欲望，以及幽默搞笑的能力，同学们的选材非常新颖有趣，每位同学上讲台讲述的时候，台下同学们都听得非常认真，整个过程轻松、愉快、充满乐趣。讲述结束还有提问环节，在座的同学及老师可以就难点及感兴趣的部分向讲述的同学提问，这次课堂尝试展现了许多比较前沿的传感器及应用方法，开阔了同学们的视野，锻炼了同学们公众面前表达的能力，培养了学生们团队协作的意识和能力。同学们对传感器的方法、原理掌握得更透彻、更灵活了，很好地达到了当初设计的效果及目的。

2 结语

机械工程测试技术这门课程，课本上充满了公式及理论，内容相对枯燥，影响了学生们对该门课程的接受程度及兴趣。本人在授课中积极探索并采取多种灵活有效的措施，提高了学生们的学习积极性，使同学们接触到了一些新颖前沿的内容，很好地提升了该门课的授课效果，同学们觉得本门课程有意义、有收获，并且锻炼了知识本身以外的能力，整个过程中收获了良好的效果。