徐倩　張明洪

摘 要：針對石油高校的特點及目前《機械測試技術(shù)》教學(xué)中存在的一些問題，從課堂教學(xué)方式、教材建設(shè)、實驗建設(shè)等方面提出了對《機械測試技術(shù)》課程建設(shè)的方案，目的是既使《機械測試技術(shù)》教學(xué)具有鮮明的石油特色，同時也使學(xué)生能對機械測試技術(shù)產(chǎn)生濃厚的興趣，提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：石油特色 機械測試技術(shù) 教學(xué)效果

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（c）-0116-04

Abstract： This paper puts forward the plan of the course construction of “mechanical testing technology” from the aspects of classroom teaching method， teaching material construction and experiment construction aimed at the characteristics of the petroleum university and some problems in the teaching of “mechanical testing technology”.The purpose of the course construction is to make the teaching of “mechanical testing technology” in our school has a distinctive petroleum characteristic， at the same time， the students can have strong interest in the mechanical testing technology， and the teaching effect can be improved.

Key Words： Petroleum characteristic； Mechanical testing technology； Teaching effect

《機械測試技術(shù)》是機電工程學(xué)院的重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，其涉及的知識面較廣，與力學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)、數(shù)學(xué)、信號處理、控制工程以及計算機技術(shù)等有著緊密的聯(lián)系。并且，隨著傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)等的迅速發(fā)展，機械測試技術(shù)也在不斷發(fā)展，課程內(nèi)容也時常更新?！稒C械測試技術(shù)》是一門理論性和實踐性都極強的課程。作為一所石油高校，如何讓學(xué)生通過機械測試技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，既能滿足對通用機械的測試要求，同時又能對油田機械設(shè)備開展正確的測試工作，這是筆者的工作重點。因此，石油機械測試技術(shù)課程既應(yīng)具有通用機械測試技術(shù)的共性，更應(yīng)具有石油機械測試技術(shù)的個性。

由于《機械測試技術(shù)》課程的特點，使得在以往的教學(xué)中往往存在這樣的一些問題：一方面學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得難度較大，缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動性；另一方面學(xué)完后又不知在實際工作中怎樣應(yīng)用這些知識。如何改變這種局面，使得學(xué)生能對機械測試技術(shù)課程產(chǎn)生興趣，并真正能將所學(xué)的知識運用到實際工作去，是筆者一直在思考的問題。

“知行合一，學(xué)以致用”，是課程建設(shè)的主要目的。根據(jù)多年的教學(xué)、科研經(jīng)驗，筆者提出了以下一些思路，并開始進(jìn)行嘗試，希望能使《機械測試技術(shù)》具有鮮明的石油特色，同時也能適應(yīng)通用機械測試的要求。

1 課程建設(shè)的思路

1.1 課堂教學(xué)方式的多重組合

改變以往的較為單一的教學(xué)模式，針對不同章節(jié)的特點采用不同的課堂教學(xué)方式。表1中列舉出了針對《機械測試技術(shù)》的幾個重點章節(jié)采用的教學(xué)方式。

1.1.1 介入自組織式教學(xué)環(huán)節(jié)

關(guān)于教育，法國教育學(xué)家盧梭曾經(jīng)說過：“問題不在于教他各種學(xué)問，而在于培養(yǎng)他愛好學(xué)習(xí)的興趣，而且在這種興趣充分增長起來的時候，教他以研究學(xué)問的方法”。而以往的課堂教學(xué)多以教師講授為主，教師將濃縮、總結(jié)好的知識直接灌輸?shù)綄W(xué)生腦子里，這樣看上去信息量大，效率似乎很高，但由于與學(xué)生互動很少，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也就不太高，往往只是被動地接受，自然也談不上什么對這門課程學(xué)習(xí)的濃厚興趣。

印度教育科學(xué)家蘇伽特·米特拉認(rèn)為，“教育是一種自組織行為”，在課堂教學(xué)中介入自組織式教學(xué)環(huán)節(jié)將提高學(xué)習(xí)效率。

再者，對于高等工科院校機類專業(yè)學(xué)生的《機械測試技術(shù)》課程來說，其主要目的之一就是要求學(xué)生在學(xué)完此門課程之后，應(yīng)能在實際工作中針對機械對象機械參量測試的具體要求，能夠恰當(dāng)合理地選擇和正確無誤地使用為完成測試任務(wù)而設(shè)置的整個測試系統(tǒng)，含傳感器、中間轉(zhuǎn)換放大器、數(shù)據(jù)采集顯示記錄、信號分析處理等。也就是說要選得準(zhǔn)、用得好。機類專業(yè)學(xué)生的《機械測試技術(shù)》課程與理科類和電子學(xué)科類《機械測試技術(shù)》課程的最大不同側(cè)重點就在于前者是“用”（應(yīng)用）測試系統(tǒng)，而后者是“搞”（研制）測試系統(tǒng)。

為此，選擇“傳感器”這一章，首先告訴學(xué)生本章的學(xué)習(xí)目的和要求，并結(jié)合適當(dāng)?shù)木唧w對象給出相應(yīng)的測試要求， 其余的就交給學(xué)生自己去完成了。這需要學(xué)生在課后去查閱相關(guān)資料，通過自主學(xué)習(xí)來達(dá)到學(xué)習(xí)的目的和要求。學(xué)習(xí)的效果則通過課堂內(nèi)的討論題目來檢驗。這樣的方式雖然看上去需要學(xué)生花費更多的時間來學(xué)習(xí)同樣的知識，但這卻能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中增加主動性，在這樣的主動學(xué)習(xí)中更容易培養(yǎng)學(xué)生對機械測試技術(shù)的興趣，同時也能鍛煉學(xué)生查閱科技文獻(xiàn)和資料的能力。之所以選擇“傳感器”這一章，是因為傳感器技術(shù)發(fā)展迅速、種類繁多，學(xué)生的自主發(fā)揮的空間更大，也更容易通過查閱資料主動掌握一些最新的有關(guān)傳感器的知識。畢竟，教材的更新不可能太快。

1.1.2 傳統(tǒng)黑板板書結(jié)合課堂多媒體與課前自媒體

隨著計算機在教學(xué)中的普及，如今的課堂教學(xué)大多采用PPT的形式。這種方式能提供給學(xué)生更豐富的知識、更形象的感受，但對于《機械測試技術(shù)》這門課程而言，單純采用PPT教學(xué)效果是不夠理想的。主要是因為“信號分析基礎(chǔ)”一章中涉及到較多的積分變換、復(fù)變函數(shù)等數(shù)學(xué)知識，而其中的一些知識是學(xué)生以前沒有學(xué)過的，因此如果僅僅采用PPT教學(xué)，由于節(jié)奏相對較快，容易造成學(xué)生理解困難，出現(xiàn)畏難情緒，直接影響到學(xué)生對課程的興趣。而如果在這章中采用傳統(tǒng)黑板板書與PPT相結(jié)合，將一些公式推導(dǎo)通過黑板板書講解，這樣就降低了學(xué)生接受新知識的難度，有助于學(xué)生的理解[1]。

由于大多數(shù)學(xué)生對測試工作缺乏基本的認(rèn)識，為了加強學(xué)生對測試工作的認(rèn)識，可以利用自媒體，如微信視頻，在課前先讓學(xué)生通過微信視頻觀看一些現(xiàn)場的實際測試的視頻，這將有助于學(xué)生對機械測試工作有一個較全面的認(rèn)識。同時，利用微信這個平臺，在課前讓學(xué)生了解到下一周的學(xué)習(xí)內(nèi)容、重點、難點，并提出一些思考題，這樣可以讓學(xué)生在課前就對將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有所了解，并帶著問題去聽講，這樣學(xué)生的主動性增強了，學(xué)習(xí)效果將會更好。

1.2 體現(xiàn)行業(yè)特色的教材建設(shè)

目前，機械測試方面的教材眾多，每種教材都有各自的特色，但大多數(shù)是通用的機械測試。作為專業(yè)性極強的石油院校，筆者希望該校的機械測試技術(shù)能夠具有比較鮮明的石油特色，因此特編著一本《石油機械測試技術(shù)》作為教材（即將出版）。在這本教材中，除了機械測試的基礎(chǔ)知識外，更多地是將測試技術(shù)與石油行業(yè)中的一些常見設(shè)備聯(lián)系起來。例如，在“振動測試”這一章，打破了傳統(tǒng)教材中純理論介紹的慣例，以振動篩為中心，通過對振動篩的較為完整的振動測試過程來講述振動測試的基本原理、振動測試系統(tǒng)、測試過程以及注意事項；而在“應(yīng)變測試”這一章，則圍繞著井架，通過對井架的靜態(tài)、動態(tài)應(yīng)變測試來講述應(yīng)變測試的基本原理、過程及注意事項等。之所以采用這樣的編寫方式，目的是為了讓學(xué)生不僅掌握機械測試技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識，而是能真正應(yīng)用這些知識在今后的具體工作中，去解決石油機械設(shè)備的實際測試問題。這樣，既可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、課程的生動性，又可以在以后的工作中，當(dāng)面對一個具體的測試對象時，就知道從何入手去進(jìn)行和展開測試工作。

1.3 從驗證實驗到創(chuàng)新試驗的嘗試

機械測試技術(shù)是一門實踐性極強的課程，必須通過大量的動手操作才有利于學(xué)生掌握這門技術(shù)。因此，在完成6個學(xué)時的課堂實驗外，采用多種實驗方式，盡量增加學(xué)生的動手機會。同時，機械測試的實驗也不能僅僅是按部就班的驗證性實驗，還應(yīng)該有能幫助學(xué)生突破思維定勢、開拓思維空間的創(chuàng)新性試驗。

圖1列出了課程建設(shè)前后實驗開設(shè)的變化，從圖中可以看出，課程建設(shè)后，不僅實驗的類型增加了，實驗的學(xué)時數(shù)也增加了，但課堂實驗學(xué)時保持不變，實驗學(xué)時數(shù)的增加主要是課外實驗。（注：開放實驗和項目實驗學(xué)時數(shù)不是固定的，圖中所列數(shù)據(jù)為平均數(shù)）

1.3.1 提供開放實驗題目

針對一些對測試技術(shù)特別感興趣的學(xué)生，每年提供幾個有關(guān)測試技術(shù)的開放實驗題目供學(xué)生選擇，這些實驗需要學(xué)生利用課余時間來完成。這些題目大多與教師的科研項目有關(guān)，也可由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的內(nèi)容自行確定，這樣學(xué)生就可以更好地利用課堂所學(xué)的知識去解決一些實際問題，這也能激發(fā)學(xué)生對機械測試技術(shù)的更大興趣。例如，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行過的一些開放實驗項目有：跳遠(yuǎn)踏板的動態(tài)響應(yīng)分析、網(wǎng)球拍的動態(tài)響應(yīng)分析、弓箭的動態(tài)響應(yīng)分析、振動篩應(yīng)力應(yīng)變測試。

1.3.2 自研自制測試實驗裝置

結(jié)合石油高校的特色，自研自制一批適合該校機械測試實驗的測試系統(tǒng)。其中，“振動篩綜合測試實驗裝置”獲得了由中國高等教育學(xué)會主辦的第三屆高等學(xué)校自制教學(xué)儀器設(shè)備評選及優(yōu)秀作品展示活動“最具實用價值作品”二等獎。利用這些自研自制的測試實驗裝置，更方便學(xué)生對一些典型的石油機械設(shè)備開展測試工作。

1.3.3 編寫相應(yīng)的實驗教材

為了與新編著的教材《石油機械測試技術(shù)》配合使用，同時也更好地便于學(xué)生開展實驗工作，理解實驗原理，掌握實驗步驟，特編寫《石油機械測試技術(shù)實驗教材》（即將出版）。在這本實驗教材中，對鉆井振動篩、鉆機井架、抽油機井架、鉆井泵等石油裝備的測試目的、測試要求、測試項目、測試過程、測試信號分析處理等都有詳細(xì)的描述。

1.3.4 開設(shè)創(chuàng)新性綜合實驗

該綜合實驗是在學(xué)完《機械測試技術(shù)》之后，綜合運用所學(xué)知識對具體對象進(jìn)行的實測。測試對象主要有振動篩、井架、鉆井泵等一些重要的石油機械設(shè)備。對于這樣的綜合實驗，教師只提出測試的目的，也就是測試任務(wù)，學(xué)生根據(jù)自己的測試任務(wù)設(shè)計出具體的測試方案、選擇合適的測試系統(tǒng)和測試方法、確立合理的測點、拾取正確的信號，并能對拾取到的信號進(jìn)行處理和分析，得出較為合理的結(jié)論。之所以說這是創(chuàng)新性綜合實驗，是因為，這樣的實驗沒有一個定式，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的想象空間，自行確定多種測試方案，而方案正確與否，也將由學(xué)生通過實驗來驗證。通過這樣的綜合實驗，學(xué)生基本上能對一個機械測試的全過程有較為深刻的理解，使學(xué)生在今后的工作中能較快地適應(yīng)現(xiàn)場的測試工作，完成測試任務(wù)。

更進(jìn)一步，對于學(xué)習(xí)積極性更高的同學(xué)，還可以提出更全面、更深入的要求。以鉆井振動篩為例，要求學(xué)生考慮并實施如何通過機械測試取得相應(yīng)的、必需的靜、動態(tài)特性參數(shù)如頻率、振幅、拋擲指數(shù)、相位、應(yīng)力、應(yīng)變等，去說明并闡述其與鉆井振動篩工作中的動態(tài)性能如對泥漿處理量的大小，固液分離效果好壞的關(guān)系。其間，任課老師參與由同學(xué)自己主持的課外討論課，并通過師生一起交流討論得出最后的正確結(jié)論。

1.3.5 建設(shè)虛擬實驗室

建設(shè)虛擬實驗室的目的之一是為了彌補實驗設(shè)備的不足。機械測試技術(shù)必須通過大量的實驗來鞏固基礎(chǔ)知識，掌握基本測試技能，而由于經(jīng)費的限制，無法購置太多的實驗設(shè)施，開設(shè)出太多的實驗項目，而虛擬實驗室的建立則可以解決這個矛盾。通過建立豐富的測試對象庫、信號源庫、傳感器庫、中間轉(zhuǎn)換放大裝置庫、信號處理與分析軟件，使得學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)上自由選擇測試對象、組建相應(yīng)的測試系統(tǒng)、完成相應(yīng)的測試任務(wù)。這也是對實體實驗的補充和延伸。

在虛擬實驗室的虛擬測試系統(tǒng)中，設(shè)計一個開放的接口以供學(xué)生自主編寫開發(fā)信號采集、處理和分析程序，以完成相應(yīng)的測試任務(wù)。在這個過程中，除了讓學(xué)生了解目前比較流行的美國NI公司的LabVIEW圖形編程開發(fā)系統(tǒng)外，更側(cè)重于立足于我國自主研制開發(fā)的VMIDS“框架協(xié)議”開發(fā)系統(tǒng)（“Frame Agreement System”）。兩類系統(tǒng)模式各異，但卻各有所長。利用我國的VMIDS“框架協(xié)議”開發(fā)系統(tǒng)更方便于用戶自主實現(xiàn)多種形式和功能測試儀器的開發(fā)。[2]

2 課程建設(shè)的深入

由于《機械測試技術(shù)》這門課程與工程實際結(jié)合緊密，為了能進(jìn)一步提升學(xué)生的能力，可以協(xié)調(diào)各部門關(guān)系，在本院、本校，乃至各石油高校之間開展以石油機械設(shè)備整機或部件為對象的機械測試技能競技比賽，結(jié)合科研和教學(xué)，以解決實際問題為目的，通過學(xué)校的科研課題或生產(chǎn)廠家的具體生產(chǎn)問題，實行產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合、老師與學(xué)生相結(jié)合，共同完成測試任務(wù)。既通過實踐鍛煉提高了學(xué)生的知識技能，又解決了科研和生產(chǎn)中的具體問題，極大地彌補和完善了課堂教學(xué)的局限性。

3 課程建設(shè)的初步效果

通過對《機械測試技術(shù)》課程建設(shè)的逐步推進(jìn)，效果已初見端倪。主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

（1）自組織式教學(xué)使課堂教學(xué)中學(xué)生的主動參與性大大提高了。大部分同學(xué)能積極參與到課堂討論中，課堂氣氛也更活躍。從被動接收到主動參與，這使課堂教學(xué)的效果有了質(zhì)的飛躍。學(xué)生對測試技術(shù)基礎(chǔ)理論知識的掌握更加牢固。

（2）通過多種形式的實驗以及實測，使學(xué)生對機械測試這門技術(shù)的掌握不再停留在紙上，大多數(shù)同學(xué)基本能根據(jù)實際的測試任務(wù)設(shè)計出基本合理的測試系統(tǒng)并完成測試任務(wù)，同時對測試信號進(jìn)行簡單的處理分析。學(xué)生對這門課程的興趣也大大增強。

由于還有部分措施剛開始實行，這些措施的具體效果如何，還需要通過時間和實踐的檢驗。

4 結(jié)語

總之，以上課程建設(shè)的措施都是圍繞著增加學(xué)生對《機械測試技術(shù)》的學(xué)習(xí)主動性和自覺學(xué)習(xí)的積極性，加強實際操作能力，解決“知行合一，學(xué)以致用”的問題，建設(shè)有石油特色的《機械測試技術(shù)》課程來進(jìn)行的。這些措施的實施將使《機械測試技術(shù)》的教學(xué)與實踐的效果得到大幅提升，也更能適應(yīng)社會的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳世雄，王成勇.“機械工程測試技術(shù)”教學(xué)改革的探索[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2007（6）：108-109.

[2] 秦樹人.智能控件化虛擬儀器系統(tǒng)—— 原理與實現(xiàn)[M].科學(xué)出版社，2004：10-14.