宋春生　吳華春　張錦光

摘要：結(jié)合機械工程及自動化專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的要求，提出測試技術(shù)課程體系改革思路，從教學與振動噪聲檢測與控制、光纖光柵傳感技術(shù)和回轉(zhuǎn)窯動態(tài)檢測和調(diào)窯技術(shù)等科研方向緊密結(jié)合，教學與本校建校背景的建材、汽車和交通三大行業(yè)緊密結(jié)合，教學開拓國際化等三個方面進行改革，提高課程的教學質(zhì)量，滿足卓越人才培養(yǎng)的要求。

關(guān)鍵詞：測試技術(shù)；課程體系；卓越工程師

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）33-0109-02

一、引言

2010年教育部實施的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”突出了工科人才的工程實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。武漢理工大學機械工程及自動化專業(yè)所在學科是國家級重點學科，也是首批參與教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的專業(yè)之一，在人才培養(yǎng)方面具有較強的特色與優(yōu)勢。

“測試技術(shù)”課程是機自專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程涉及眾多知識點，課程內(nèi)容較抽象、理論知識繁多、實踐環(huán)節(jié)要求高。武漢理工大學是較早開設(shè)測試技術(shù)的院校之一，也是“全國高等學校測試技術(shù)研究會”的理事單位，經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)建成了完整的教學、實踐環(huán)節(jié)的教學體系。然而，隨著電子、傳感、新材料、新工藝等領(lǐng)域的發(fā)展，測試技術(shù)也有了很大的發(fā)展，內(nèi)容越來越豐富，加上“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”對培養(yǎng)人才的特殊要求，現(xiàn)有課程體系越來越不能適應(yīng)現(xiàn)實的需求，不利于對學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊合作精神等綜合素質(zhì)培養(yǎng)的需要。為了更好地反應(yīng)科學技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)卓越工程師人才培養(yǎng)需要，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，進行課程內(nèi)容體系創(chuàng)新與改革已勢在必行。

因此，針對本校機自專業(yè)的行業(yè)背景以及測試技術(shù)課程本身特點，以卓越工程師培養(yǎng)計劃為契機，研究測試技術(shù)課程創(chuàng)新與改革研究及實踐，提高課程的課堂教學質(zhì)量，為推進卓越工程師培養(yǎng)提供可借鑒的方案。

二、測試技術(shù)課程定位

測試技術(shù)是機自專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，是綜合應(yīng)用相關(guān)課程知識和內(nèi)容，解決科研、生產(chǎn)、國防建設(shè)所面臨的工程測試問題的課程。本課程包括理論教學、實踐教學兩個環(huán)節(jié)。

理論教學方面，主要內(nèi)容包括：（1）信號基礎(chǔ)知識：信號的分類和描述、周期信號和非周期信號的頻譜；（2）測試系統(tǒng)的基本特性：動靜態(tài)特性、系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)測試不失真的條件、一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性；（3）常用傳感器：電阻、電感、磁電、壓電傳感器及新型傳感器的原理及應(yīng)用；（4）信號變換和調(diào)理：電橋電路、調(diào)制與解調(diào)、濾波器等；（5）記錄及顯示儀器：光線示波器、筆式記錄儀、磁記錄儀、數(shù)字式記錄儀；（6）信號分析與處理：采樣混疊和采樣定理、截斷泄露和窗函數(shù)、相關(guān)分析及其應(yīng)用、功率譜分析及其應(yīng)用；（7）機械振動測試等；（8）測試技術(shù)的其他工程應(yīng)用。

實踐教學方面，1980年學校就在國內(nèi)較早地建立了測試技術(shù)實驗室，80年代初購置了國產(chǎn)最先進的激振器、各種振動測試儀、各種信號記錄儀等儀器設(shè)備。1984年購置了一套當時國際最先進的B&K振動測試儀器，并用于本科教學?；A(chǔ)實驗在相應(yīng)授課內(nèi)容完成后進行，由7個實驗，即典型信號分析、測力儀制作與標定、金屬箔式應(yīng)變片構(gòu)成電橋電路特性比較、調(diào)幅與相敏檢波解調(diào)、機械振動測試、相關(guān)分析和記錄儀動態(tài)特性測定組成。

卓越工程師培養(yǎng)采用的模式為“3+1”模式，即在學校完成累計3年時間的學習任務(wù)，在企業(yè)完成累計1年時間的學習和實踐任務(wù)?，F(xiàn)有課程體系越來越不能適應(yīng)現(xiàn)實的需求，不利于對學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊合作精神等綜合素質(zhì)培養(yǎng)的需要。而卓越班畢業(yè)的學生一般分為兩種：一種是去企業(yè)就業(yè)，另外一種在國內(nèi)外高校繼續(xù)深造碩士或者博士學位。為了適合學生這種學習和后續(xù)模式，測試技術(shù)課程的部分內(nèi)容學習可以從企業(yè)和科研試驗中完成。

三、課程體系的改革

以卓越人才教育培養(yǎng)及其后續(xù)發(fā)展為目標，改進“測試技術(shù)”課程體系，建立教學與科研、教學與行業(yè)實踐、教學與國際化緊密結(jié)合的“測試技術(shù)”課程體系。

（一）建立教學與科研緊密結(jié)合的“測試技術(shù)”課程體系

人才培養(yǎng)與科研密切聯(lián)系，堅持以教學帶科研、以科研促教學，使教學和科研實現(xiàn)良性互動、協(xié)調(diào)發(fā)展，促進教學水平的提高，讓學生在科研實例中理解深奧的理論知識，也為學生以后繼續(xù)深造奠定良好的基礎(chǔ)。目前，本專業(yè)科研項目與測試技術(shù)這門課結(jié)合緊密的科研項目主要分三大方向。

1.振動、噪聲檢測與控制方向。武漢理工大學機電學院多名教師從事振動、噪聲檢測與控制方向研究，主持多項國家、省市及企業(yè)項目，研究對象設(shè)計船舶、汽車及重要機械裝備等，涉及到傳感、檢測、信號處理、控制等多種專業(yè)知識。主要設(shè)備包括：DSPACE1103實時仿真系統(tǒng)，B&K振動噪聲測試系統(tǒng)，LMS振動測試系統(tǒng)，JZK-50模態(tài)激振系統(tǒng)，AVANT噪聲振動測試系統(tǒng)等。主要實驗裝置平臺包括：磁懸浮主動隔振試驗臺，氣磁混合主被動隔振試驗臺，旋轉(zhuǎn)機械振動試驗臺等。學生可以通過這些設(shè)備和實驗平臺對測試技術(shù)課程內(nèi)容中的傳感器、信號采集系統(tǒng)及其調(diào)理電路、測試系統(tǒng)特性、信號分類及其基本特征都有深刻的理解，為知識的掌握和應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)。

2.光纖光柵傳感技術(shù)在機械系統(tǒng)中的應(yīng)用。光纖布喇格光柵傳感器是對布喇格反射波長進行編碼，當光柵周圍的待測物理量如溫度、應(yīng)變等發(fā)生變化時，將導致光柵周期或纖芯折射率的變化，從而產(chǎn)生光柵布喇格信號的波長位移，通過監(jiān)測布喇格波長位移變化情況，即可獲得待測物理量的變化情況。光纖光柵傳感器具有尺寸小、質(zhì)量輕、一纖多點，動態(tài)多場、抗電磁干擾等特點。通過不同的封裝可以檢測溫度、應(yīng)力/應(yīng)變、壓力、流量、位移等不同的物理量。2008年武漢理工大學獲建的光纖傳感技術(shù)國家工程實驗室，研究開發(fā)光纖傳感新理論和關(guān)鍵技術(shù)，致力于建立基于光纖傳感技術(shù)的我國大型工程與重大裝備安全監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)體系和新產(chǎn)業(yè)，是目前國內(nèi)光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域規(guī)模最大的研發(fā)基地和人才培養(yǎng)基地。國家工程實驗室和機電學院取得了眾多相關(guān)的研究成果，包括：各種光纖光柵傳感器的制備，光纖光柵傳感器的解調(diào)儀器與系統(tǒng)，光纖光柵傳感檢測系統(tǒng)等。這些研究成果既可作為理論教學又可以做成相關(guān)實驗設(shè)備開展實驗，有助于學生對測試系統(tǒng)課程內(nèi)容中新型傳感器的檢測原理、封裝及采集系統(tǒng)有了深刻理解，對本課程知識的掌握和綜合科研能力的提升有很好的幫助。

3.回轉(zhuǎn)窯動態(tài)檢測和調(diào)窯技術(shù)。武漢理工大學從1987年開始對此難題攻關(guān)，國家建材局在我校建立了建材行業(yè)回轉(zhuǎn)窯檢測技術(shù)中心。在國家建材工業(yè)局多項科研項目和基金項目的重點支持下，研究出對回轉(zhuǎn)窯設(shè)備進行動態(tài)檢測和調(diào)整的技術(shù)，填補了國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯動態(tài)測量技術(shù)方面的空白，并在2002年獲得了國家技術(shù)發(fā)明二等獎等一系列的科研獎勵成果，并將科研成果相繼轉(zhuǎn)化為課程的教學和實驗內(nèi)容，并自主開發(fā)實驗項目及實驗設(shè)備，有助于學生對測試系統(tǒng)課程內(nèi)容中測量原理與方法的理解和掌握，有效的培養(yǎng)和提高了學生工程意識。結(jié)合課程試驗教學特點，開發(fā)以“水泥回轉(zhuǎn)窯動態(tài)檢測和調(diào)整”成果為基礎(chǔ)的水泥回轉(zhuǎn)窯動態(tài)檢測和調(diào)整實驗臺。在此基礎(chǔ)，以科研項目為內(nèi)容，指導學生積極參與各種創(chuàng)新大賽已經(jīng)成為課程組老師和學生教學互動的方式之一。極大地調(diào)動了學生主動學習的熱情，提高知識綜合運用能力的同時，也提高學生協(xié)同合作的素質(zhì)。

（二）創(chuàng)建行業(yè)特色的“測試技術(shù)”課程體系

本課程建設(shè)依托機械工程一級學科、機械制造及其自動化國家級重點學科，圍繞建材、汽車和交通三大行業(yè)，這三大行業(yè)是我們國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱性、先導性、基礎(chǔ)性行業(yè)，從理論教學內(nèi)容的組織到實驗教學的各層次、實驗項目的開設(shè)，始終貫穿上述三大行業(yè)的具體工程測試實例。課程組教師承擔的項目中已經(jīng)有一批科研成果相繼轉(zhuǎn)化為測試技術(shù)課程的教學內(nèi)容中。將國家自然基金、863項目、省科技攻關(guān)計劃項目研究內(nèi)容等引入課堂，包括汽車減振降噪測試平臺、機車雙質(zhì)量飛輪測試平臺、船舶浮筏減振降噪系統(tǒng)、船用螺旋槳拖曳水池測試系統(tǒng)、水泥回轉(zhuǎn)窯動態(tài)檢測和調(diào)整凝煉為綜合實驗項目，讓學生結(jié)合行業(yè)背景落實測試技這門課的實用方向，也為學生以后工作應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。

（三）開拓國際化的“測試技術(shù)”課程體系

目前武漢理工大學機電工程學院與法國卡桑工業(yè)大學、英國斯旺西大學、悉尼科技大學等建立了學術(shù)交流和科技合作關(guān)系。尤其以機電工程學院為依托，武漢理工大學與英國伯明翰大學建立智能裝備聯(lián)合實驗室，聘請英國皇家工程院院士Duc Truong Pham作為實驗室主任，極大地提高了本學科在國際的影響力，學院每學期課程中可以安排增加外國教授的講座內(nèi)容，介紹當前國內(nèi)外測試技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用狀況，開拓學生的視野，同時也為學生未來的出國深造提供機會。同時本院教師在授課過程中可以借鑒國外“測試技術(shù)”課程教學先進的方法和手段，結(jié)合本專業(yè)實際，優(yōu)化配置并構(gòu)建穩(wěn)固的教學團隊，促進師資水平和教學水平的提高。

四、總結(jié)

結(jié)合本專業(yè)的科研與行業(yè)背景以及測試技術(shù)課程本身特點，以卓越工程師培養(yǎng)計劃為契機，研究測試技術(shù)課程體系改革思路，從教學與科研方向緊密結(jié)合、教學與行業(yè)緊密結(jié)合、教學開拓國際化等三個方面進行改革，改善課程的教學效果，提高學生工程實踐能力，開拓學生的視野，滿足卓越人才培養(yǎng)的客觀要求。

參考文獻：

[1]陳颯，麥云飛.基于卓越工程師培養(yǎng)的“機械工程測試技術(shù)”教學改革方案探討[J].科教文匯，2014，（25）.

[2]劉玉波，趙汗青，李海燕.“測試技術(shù)”課程教學改革的研究與探索[J].中國電力教育，2012，（34）.