洪海濤

[摘 要]測試技術(shù)不僅是一門理論性很強(qiáng)的課程，同時也是一門實踐性非常強(qiáng)的課程。可以結(jié)合我校建設(shè)應(yīng)用型本科院校的宗旨，對傳統(tǒng)測試技術(shù)的教學(xué)體系構(gòu)架進(jìn)行改革。應(yīng)在處理好課程理論學(xué)習(xí)和實踐培養(yǎng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，改革實踐教學(xué)的內(nèi)容和方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)動力，并在理論學(xué)習(xí)和實踐培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，提升學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]人才培養(yǎng)；測試技術(shù)；教學(xué)改革

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）04-0155-03

○、引言

測試技術(shù)是工程學(xué)科領(lǐng)域一門重要的專業(yè)課，與通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱，同時也是機(jī)械工程的一項基礎(chǔ)技術(shù)。它涉及非常多的學(xué)科領(lǐng)域，是一門綜合性非常強(qiáng)的課程。它不僅涉及的知識面非常廣，同時對數(shù)學(xué)和物理知識的掌握程度要求也較高，所以學(xué)習(xí)起來會有比較大的難度。如果糾結(jié)在理論深度上，不利于學(xué)生對知識的掌握，也會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。測試技術(shù)不僅是一門理論性很強(qiáng)的課程，同時也是一門實踐性非常強(qiáng)的課程。可以結(jié)合我校建設(shè)應(yīng)用型本科院校的宗旨，對傳統(tǒng)測試技術(shù)的教學(xué)體系構(gòu)架進(jìn)行改革。應(yīng)在處理好課程理論學(xué)習(xí)和實踐培養(yǎng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，改革實踐教學(xué)的內(nèi)容和方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)動力，并在理論學(xué)習(xí)和實踐培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，提升學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力[1][2]。由于教材的凝練需要一定的周期，這導(dǎo)致教材內(nèi)容與當(dāng)前測試技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展有些脫節(jié)，不能很好地反映測試技術(shù)的先進(jìn)水平，這需要在教學(xué)過程中進(jìn)行補(bǔ)充完善。同時，應(yīng)加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在課時無法進(jìn)行調(diào)節(jié)的前提下，可以考慮在當(dāng)前的教學(xué)計劃允許的范圍內(nèi)，在課程進(jìn)行的過程中，更多地融入具有先進(jìn)性、實踐性的教學(xué)內(nèi)容，以更好地印證測試技術(shù)的綜合研究性和實用創(chuàng)新性。

一、教學(xué)內(nèi)容改革

首先應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。由于教材編撰的特殊性，教材內(nèi)容和當(dāng)前相關(guān)技術(shù)發(fā)展水平不能很好地掛鉤，一般教材的編寫也會偏向更傳統(tǒng)的領(lǐng)域，缺乏對新技術(shù)、新方法和新型傳感器的討論，這不利于新世紀(jì)創(chuàng)新性應(yīng)用人才的培養(yǎng)。

針對我校應(yīng)用型本科的人才培養(yǎng)定位，要著重加強(qiáng)測試技術(shù)在理論掌握基礎(chǔ)上的實踐應(yīng)用，并且在學(xué)習(xí)中充分利用創(chuàng)新性思維，給學(xué)生以更多的思考和發(fā)揮的空間，以達(dá)到創(chuàng)新性應(yīng)用人才培養(yǎng)的目的。

基于以上情況，作為專業(yè)課教師應(yīng)該在滿足當(dāng)前教學(xué)根本要求的基礎(chǔ)上，不斷對實際的授課內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充完善，通過實時添加在傳感檢測領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)、新應(yīng)用，及時將測試技術(shù)領(lǐng)域的最新科研成果和發(fā)展情況融入教學(xué)內(nèi)容中，在已有教材的基礎(chǔ)上，不斷對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新補(bǔ)充，力爭使課程的教學(xué)內(nèi)容跟上學(xué)科的發(fā)展進(jìn)程，使學(xué)生能夠及時接觸到測試技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)、新應(yīng)用，并對測試技術(shù)的未來發(fā)展有更好的認(rèn)識。

當(dāng)然，在不斷補(bǔ)充完善測試技術(shù)新技術(shù)、新應(yīng)用的同時，對測試技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識和經(jīng)典技術(shù)及應(yīng)用必須進(jìn)行保留，可以在分析完理論基礎(chǔ)和基本應(yīng)用的基礎(chǔ)上，加入一些新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用方法，以拓展學(xué)生的視野。

為有效地在有限的時間里讓學(xué)生了解和掌握更加全面的測試技術(shù)知識，可以將一些測試技術(shù)領(lǐng)域中有共性而且重要的問題融入不同的環(huán)節(jié)中進(jìn)行簡要介紹。例如在學(xué)習(xí)傳感器特性時，可以介紹關(guān)于傳感器和測試系統(tǒng)的誤差測量和誤差修正技術(shù)；在學(xué)習(xí)使用測試技術(shù)時，可以介紹一些先進(jìn)的信號處理和分析的方法，以及一些常用的先進(jìn)的分析和仿真工具，如Matlab的應(yīng)用[3][4]和Lab view的應(yīng)用[5]。

應(yīng)變片是傳感檢測領(lǐng)域中一種重要、經(jīng)典的傳感器，它的理論知識和基本應(yīng)用都是很傳統(tǒng)的，在當(dāng)前的科技發(fā)展和生產(chǎn)實踐中也有很廣泛的用途，這在授課內(nèi)容中必須要保留，但是可以考慮補(bǔ)充更多新的應(yīng)用領(lǐng)域和方向。傳統(tǒng)的應(yīng)用舉例是稱重和常規(guī)測力的應(yīng)用，但是我們可以結(jié)合更多更新的應(yīng)用舉例來加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解和消化。

基于教材本身的特點，每一本教材都會有它的局限性，不可能面面俱到。而作為一所應(yīng)用型本科院校，我們培養(yǎng)的學(xué)生要有自己的特點，要讓學(xué)生畢業(yè)以后有基本的就業(yè)方向?；诖?，我們需要考慮在已有教材的基礎(chǔ)上適當(dāng)補(bǔ)充添加一些測試技術(shù)手段和應(yīng)用領(lǐng)域，讓學(xué)生能夠?qū)y試技術(shù)目前的發(fā)展和應(yīng)用情況有更廣泛的認(rèn)識。例如，可以考慮補(bǔ)充一些機(jī)器人領(lǐng)域的傳感檢測技術(shù)[6]和機(jī)械工程中常用的新的無損探傷技術(shù)，甚至可以將傳感檢測技術(shù)的應(yīng)用由機(jī)械工程領(lǐng)域擴(kuò)展到醫(yī)療健康領(lǐng)域，以拓展學(xué)生對測試技術(shù)的認(rèn)識。

二、教學(xué)方法改革

測試技術(shù)是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的課程，但是目前的教學(xué)方法偏向于重理論分析，輕實踐應(yīng)用。同時，課程理論所涉及的知識面比較廣，如果完全按照傳統(tǒng)的理論課的授課模式，一味地進(jìn)行理論知識的講解，難以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。 因此，要改革傳統(tǒng)的完全依賴教師講授的灌輸式教學(xué)模式，實現(xiàn)理論知識和實踐認(rèn)知相結(jié)合的教學(xué)模式。這也是測試技術(shù)教學(xué)改革的重要組成部分。

以啟發(fā)式教學(xué)方法為主導(dǎo)的教學(xué)模式能夠很好地適應(yīng)當(dāng)前應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)。采用授課教師對基本的知識點和理論基礎(chǔ)進(jìn)行講授啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生跟著授課內(nèi)容的主線進(jìn)行積極的思考，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維，通過積極的課堂互動和討論的方法，讓學(xué)生在掌握基本理論基礎(chǔ)和相關(guān)知識點的基礎(chǔ)上，拓展其對測試技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識和了解，包括對基本的信號分析和處理、常用的和新型的傳感器以及各種實用和現(xiàn)代測試技術(shù)的認(rèn)識和了解。為了獲得好的啟發(fā)式教學(xué)的教學(xué)效果，授課教師需要提前做好充分準(zhǔn)備，圍繞學(xué)生所要掌握的內(nèi)容，提出問題，引起學(xué)生的興趣并引導(dǎo)學(xué)生積極思考，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)過程的積極性和能動性，讓學(xué)生不僅能圍繞教師的授課內(nèi)容和提出的問題積極思考，同時能圍繞基本的知識點展開發(fā)散性思考，進(jìn)而向教師提出問題，進(jìn)一步觸發(fā)教師與學(xué)生之間的互動，增強(qiáng)課堂教學(xué)的效果。

同時，可以根據(jù)授課內(nèi)容，有條件地攜帶一些實物在課堂上展示，比如應(yīng)變式傳感器、光電傳感器和圖像傳感器等，使枯燥的理論知識講解能夠和實物相結(jié)合，這能夠更好地引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于一些沒法在課堂上展示的元器件或設(shè)備，則可以采用圖片或視頻的方法通過多媒體向?qū)W生進(jìn)行展示。在授課過程中，可以考慮更多地加入一些工程實際案例，以案例來豐富課程的教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

例如，傳感器的綜合應(yīng)用案例，可以考慮自動化生產(chǎn)線的裝配或抓取機(jī)器人。選擇一個或多個多自由度的機(jī)器人圖片或者視頻，結(jié)合圖片或視頻，介紹多種傳感器和檢測方法在機(jī)器人上的應(yīng)用。由于要實現(xiàn)對不同零件的識別和抓取，因此需要有視覺傳感器，利用圖像測量的方法，采集到零件的高質(zhì)量圖像，進(jìn)行邊緣檢測，用算法識別零件，并指揮機(jī)械手去相應(yīng)的位置抓取零件。要保證機(jī)械手的手爪在抓取零件的過程中有合適的握緊力，既不能太松，要保證可靠抓取，以免在提取運送的過程中脫落，也不能太緊，以免將零件損壞，特別是一些非金屬零件或者一些薄壁零件。那么這個握緊力怎么保證？可以考慮在機(jī)器人的手指關(guān)節(jié)處設(shè)置合適的力傳感器。在學(xué)過的傳感器中，利用應(yīng)變片制作的力傳感器就可以實現(xiàn)這個功能。然后結(jié)合圖片，講解如何在機(jī)器人的手爪上設(shè)置力傳感器以實現(xiàn)對抓取過程中握緊力的監(jiān)控。同時，也讓學(xué)生充分發(fā)揮想象，依據(jù)傳感檢測的原理和要實現(xiàn)的對握緊的力量控制，還有沒有其他的方法和手段來實現(xiàn)，不同方法的特點主要有哪些。這樣既能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣和關(guān)注度，同時也能在討論的過程中強(qiáng)化課堂上教師講授的關(guān)于測試技術(shù)的一些基本概念。

當(dāng)然，在教學(xué)過程中，現(xiàn)代教育技術(shù)和手段的綜合應(yīng)用也是非常有效的。除了一般常規(guī)使用的PPT教學(xué)課件，還可以考慮加入一些Flash或其他視頻方法，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)共享資源的方式來豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式，使抽象的理論教學(xué)模型在多媒體教學(xué)輔助手段以及實物教學(xué)相結(jié)合等方法的影響下，更加具體、生動。

三、實踐教學(xué)改革

測試技術(shù)課程目前設(shè)置有4個學(xué)時的課內(nèi)實驗和1周的綜合實踐。4學(xué)時的課內(nèi)實驗包括兩個實驗項目，分別是虛擬儀器和應(yīng)變片用于力和扭矩測量。作為實用測試技術(shù)，虛擬儀器占據(jù)的理論學(xué)時不多，更多的分量給了實驗實踐環(huán)節(jié)。考慮到授課教師也要參與實驗指導(dǎo)，因此可以將虛擬儀器的一部分內(nèi)容放到實驗環(huán)節(jié)中來，實現(xiàn)理實結(jié)合的教學(xué)模式，將虛擬儀器部分需要學(xué)生理解和掌握的內(nèi)容在課堂上做一個基本的介紹，讓學(xué)生有一個基本的認(rèn)識。然后在實驗進(jìn)行時，將一些實踐性相對來說更強(qiáng)的內(nèi)容放在實驗課上由授課教師完成，同時可以結(jié)合實踐操作，一邊演示，一邊講解虛擬儀器的基本概念和應(yīng)用，然后布置一些不同的任務(wù)，讓學(xué)生自己去完成，去解決問題。這樣，通過觀摩演示、聆聽講解并動手操作，可以讓學(xué)生在實踐當(dāng)中消化關(guān)于虛擬儀器的基本知識點和應(yīng)用。

另外一個是關(guān)于應(yīng)變片用于力和扭矩測量的實驗。應(yīng)變片作為一種經(jīng)典的常用傳感器，其在測試技術(shù)課程中占有比較重要的地位。但是關(guān)于它與不同彈性體結(jié)合構(gòu)成不同用途的應(yīng)變式傳感器的概念，相對來說還是有些抽象。雖然我們可以考慮在進(jìn)行這部分課程內(nèi)容時用一些傳感器的實物進(jìn)行輔助教學(xué)，但是教學(xué)效果還是有限的。而實驗會給學(xué)生提供非常直觀、直接的體會，有視覺、有觸覺，包括用于不同量值測量轉(zhuǎn)換的彈性體，如何根據(jù)彈性體和測量要求設(shè)置應(yīng)變片，應(yīng)變片的連接方式和后續(xù)信號調(diào)理電路的接法以及它們各自的技術(shù)特點等，這些內(nèi)容都可以在實驗進(jìn)行當(dāng)中進(jìn)行進(jìn)一步的強(qiáng)化。同時考慮到授課教師參與實驗，可以在實驗開始和進(jìn)行的過程中，將應(yīng)變片的作用原理、與不同彈性體結(jié)合形成不同用途的應(yīng)變式傳感器、應(yīng)變片信號的調(diào)理電路的種類和技術(shù)特點等在課堂上介紹過的理論知識融合到實驗過程中，跟隨實驗的進(jìn)行來做進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，做到理實結(jié)合。但不能完全依賴實驗課時讓學(xué)生完成對傳感器相關(guān)知識點的學(xué)習(xí)，基礎(chǔ)的內(nèi)容還是需要教師在課堂上進(jìn)行講解，但是部分的理實結(jié)合可以將一些理論知識強(qiáng)化，便于學(xué)生理解和掌握。

測試技術(shù)課程設(shè)置有一周的綜合實踐，實踐是將測試技術(shù)課程涉及的部分內(nèi)容融合到一些實驗項目中去完成。這個過程更多地強(qiáng)調(diào)設(shè)計和綜合，學(xué)生要將測試方法選擇、傳感器擬定和設(shè)計選型、信號調(diào)理和信號處理、測試信號綜合分析等概念和知識點進(jìn)行綜合應(yīng)用，完成對實驗項目的設(shè)計和操作。在這個過程中，學(xué)生的自主能動性會被極大地調(diào)動，他們能夠在實驗任務(wù)的基礎(chǔ)上，積極地去思考，尋找解決問題的方法，也會通過討論來集思廣益，去發(fā)現(xiàn)一個或許更有效、更具成本效益的方法。整個完成任務(wù)的過程中，實際上就是一個將測試技術(shù)課程整合起來的過程，只有將測試技術(shù)課程中學(xué)過的基本知識融合到一起，并結(jié)合其他學(xué)科知識才能完成這個實踐任務(wù)。在這個過程，學(xué)生的自主能動性起主導(dǎo)作用，但指導(dǎo)教師必須發(fā)揮引導(dǎo)輔助的作用，指導(dǎo)學(xué)生完成實驗，引導(dǎo)學(xué)生去積極思考問題的解決辦法，輔助學(xué)生去解決實踐過程中出現(xiàn)的一些問題。通過這樣一個實踐結(jié)合理論的過程，學(xué)生測試技術(shù)課程的基礎(chǔ)知識得到了強(qiáng)化。

四、考核方式改革

目前的考核方式是以期末的卷面考試占主體，結(jié)合平時出勤表現(xiàn)進(jìn)行綜合評定的簡單考核模式，這種考核模式有點一考定乾坤的味道，非常不利于促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。有很多學(xué)生平時不認(rèn)真學(xué)習(xí)，考試之前進(jìn)行突擊，這樣的學(xué)習(xí)效果非常不好。

實驗部分有成績，但是一般是直接將實驗成績計入平時成績，而且沒有真正考核學(xué)生實驗過程的表現(xiàn)和實驗效果，這會影響學(xué)生對實驗環(huán)節(jié)的重視，降低學(xué)生實驗的積極性。應(yīng)考慮以實驗過程作為實驗考核的內(nèi)容，考核內(nèi)容包括實驗過程、實驗結(jié)果以及實驗報告，將這些內(nèi)容進(jìn)行綜合以后作為實驗成績。

為了調(diào)動學(xué)生平時學(xué)習(xí)的積極性，必須強(qiáng)化對學(xué)生平時學(xué)習(xí)的考核，在課程進(jìn)行過程中階段性地進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的考核，包括筆試或課堂提問、答辯多種方式，并記錄考核結(jié)果。在課程進(jìn)行的過程中，應(yīng)加強(qiáng)與學(xué)生的互動，并將互動情況和期末考試、實驗成績、平時出勤表現(xiàn)等一起進(jìn)行成績綜合評定。

五、結(jié)論

測試技術(shù)作為機(jī)械類的專業(yè)課程，具有較強(qiáng)的理論性和實踐性，涉及的知識面比較廣。要獲得理想的教學(xué)效果，需要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面不斷調(diào)整以適應(yīng)新的人才培養(yǎng)模式。應(yīng)用型本科院校就是要培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，其培養(yǎng)出來的人才不僅要有扎實的理論基礎(chǔ)，而且要具有更強(qiáng)的實踐應(yīng)用能力和設(shè)計能力，要能適應(yīng)不斷發(fā)展的科技和生產(chǎn)水平。要達(dá)到這個目標(biāo)，應(yīng)用型本科院校需要不斷進(jìn)行教學(xué)改革的研究、探索和思考，這樣才能培養(yǎng)更多高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 陳花玲.機(jī)械工程測試技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2] 熊詩波.機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3] 卓金武.MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2014.

[4] 周高峰.MATLAB/Simulink機(jī)電動態(tài)系統(tǒng)仿真及工程應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2014.

[5] 李江全.Labview虛擬儀器從入門到測控應(yīng)用130例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[6] 蔡自興.機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[責(zé)任編輯：陳 明]