譚偉 楊浩森 田鐵

[摘 要]工程教育專業(yè)認(rèn)證是以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，以持續(xù)的教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)為機(jī)制的全新的教育評價(jià)體系，已成為高等教育發(fā)展的新方向。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，針對測試技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的弊端，課題組以工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向，積極探索符合工程教育專業(yè)認(rèn)證的教學(xué)模式改革，從培養(yǎng)目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)方法、考核評價(jià)等方面進(jìn)行教學(xué)研究與改革，以提高學(xué)生分析問題與解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，真正做到學(xué)以致用，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]工程教育認(rèn)證;測試技術(shù)課程;教學(xué)模式;教學(xué)改革措施

[中圖分類號] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）12-0058-03

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評價(jià)[1]。專業(yè)認(rèn)證特別強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，圍繞學(xué)生達(dá)成工程教育畢業(yè)要求與適應(yīng)工程技術(shù)領(lǐng)域素質(zhì)要求，自下而上設(shè)計(jì)工程教育培養(yǎng)目標(biāo)。因此，課程教學(xué)必須注重畢業(yè)要求和素質(zhì)培養(yǎng)的達(dá)成，讓學(xué)生在畢業(yè)時(shí)能夠具有用人單位所需要的知識、能力和素質(zhì)，使學(xué)生能夠找準(zhǔn)定位，更快地適應(yīng)工作崗位。

車輛零部件及整車在設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，必須經(jīng)過大量的試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)，需要較多專用的試驗(yàn)檢測技術(shù)和系統(tǒng)。因此，開設(shè)測試技術(shù)課程，培養(yǎng)車輛工程專業(yè)學(xué)生具備查閱資料、元器件選型、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測試軟件開發(fā)于一體的綜合測試技術(shù)知識體系，具備設(shè)計(jì)、搭建、調(diào)試、分析及解決車輛工程實(shí)際問題的能力，是對工程教育專業(yè)認(rèn)證中學(xué)生畢業(yè)要求的重要支撐。

一、測試技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題

測試技術(shù)作為一門本科學(xué)生進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)階段后開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是對學(xué)生前期學(xué)習(xí)的高等數(shù)學(xué)、電工電子等基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用[2]。學(xué)生對該門課程的期望值很高，但實(shí)際情況是“學(xué)生反映難學(xué)，教師反映難教”。筆者通過總結(jié)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和對比工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，發(fā)現(xiàn)目前測試技術(shù)課程的教學(xué)主要存在以下問題。

（一）教學(xué)內(nèi)容邏輯設(shè)置不合理

目前，測試技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容大多數(shù)開篇即圍繞信號和測試系統(tǒng)特性進(jìn)行講述，然后安排的是傳感器原理和應(yīng)用內(nèi)容，學(xué)生在還未明白為什么要測試、怎么測試的情況下，一大堆信號時(shí)頻變換的傅里葉推導(dǎo)公式、拉普拉斯變換公式已使學(xué)生望而生畏。對此，學(xué)生普遍反映教學(xué)內(nèi)容抽象、復(fù)雜，難以實(shí)際運(yùn)用，相當(dāng)一部分?jǐn)?shù)學(xué)基礎(chǔ)不好的學(xué)生容易產(chǎn)生畏懼情緒，從而影響后期的學(xué)習(xí)效果。

（二）與解決工程實(shí)際問題的知識結(jié)構(gòu)脫節(jié)

測試技術(shù)課程內(nèi)容偏重于理論，主要圍繞信號分析變換、測試系統(tǒng)特性、傳感器結(jié)構(gòu)原理等進(jìn)行理論教學(xué)。但車輛工程學(xué)科是應(yīng)用型學(xué)科，學(xué)生必須具備的是傳感器選型應(yīng)用、測點(diǎn)布置、信號的計(jì)算機(jī)采集與處理方法等解決工程實(shí)際問題的應(yīng)用知識結(jié)構(gòu)體系，而不是信號算法研究和設(shè)計(jì)研發(fā)傳感器?？梢?，目前的測試技術(shù)教學(xué)內(nèi)容與解決工程實(shí)際問題的應(yīng)用能力培養(yǎng)嚴(yán)重脫節(jié)。

（三）對學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)支撐不足

目前測試技術(shù)課程在講述完各個(gè)知識內(nèi)容后，未將測試對象分析、工況設(shè)置、傳感器技術(shù)參數(shù)要求分析與選型、信號特征辨識、測試系統(tǒng)硬件搭建、信號采集、測試程序設(shè)計(jì)等相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)講解，學(xué)生也不具有工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，這樣學(xué)生通過知識的學(xué)習(xí)往往只見樹木而不見森林，對測試項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)和開發(fā)不能進(jìn)行全局把控，只具備做題考試的能力而缺乏根據(jù)測試需求搭建測試系統(tǒng)的工程應(yīng)用能力。

二、基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的教學(xué)模式改革

（一）以學(xué)生為中心

以學(xué)生為中心，需要把培養(yǎng)目標(biāo)和全體學(xué)生的畢業(yè)要求達(dá)成情況作為評價(jià)的核心，培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該圍繞畢業(yè)時(shí)的要求以及畢業(yè)后一段時(shí)間所具備的職業(yè)能力設(shè)定，測試技術(shù)課程的教學(xué)模式和內(nèi)容要以有利于學(xué)生達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向[3]。因此，要以學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和能動性，以車輛工程零部件測試典型工程項(xiàng)目為例，教師應(yīng)分解測試系統(tǒng)中的傳感器與執(zhí)行器元器件，分別講述其工作原理和工程應(yīng)用方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題、分析問題和解決問題。

（二）以產(chǎn)出為導(dǎo)向

產(chǎn)出導(dǎo)向強(qiáng)調(diào)工程教育認(rèn)證應(yīng)關(guān)注“教育產(chǎn)出”（學(xué)生學(xué)到什么），而非“教育輸入”（教師教了什么）。因此，要按照“反向設(shè)計(jì)，正向施工”的基本思路，以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容和課程大綱[4]。要以學(xué)生能分析與解決車輛工程領(lǐng)域測試項(xiàng)目具體的技術(shù)問題，能設(shè)計(jì)搭建傳感器為基礎(chǔ)的信號采集系統(tǒng)和執(zhí)行器為基礎(chǔ)的工況模擬系統(tǒng)，能進(jìn)行硬件系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)搭建與軟件開發(fā)，具備車輛工程領(lǐng)域測試工程項(xiàng)目思維水平為導(dǎo)向來設(shè)計(jì)教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容。

（三）持續(xù)改進(jìn)

認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求課程必須有明確可行的改進(jìn)機(jī)制和措施，能持續(xù)跟蹤改進(jìn)效果并收集信息用于下一步改進(jìn)，形成“評價(jià)—改進(jìn)—再評價(jià)”的閉環(huán)管理[5]，這是一種質(zhì)量持續(xù)不斷提高的循環(huán)式上升過程。因此，課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置必須緊密結(jié)合車輛工程領(lǐng)域前沿測試技術(shù)，及時(shí)更新工程項(xiàng)目教學(xué)案例，同時(shí)，在教學(xué)過程中建立完整的質(zhì)量監(jiān)控體制。另外，還要實(shí)時(shí)跟蹤教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)過程，評估學(xué)生的階段學(xué)習(xí)效果，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度。

三、測試技術(shù)課程教學(xué)改革措施

（一）培養(yǎng)目標(biāo)

為滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，測試技術(shù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)要定位于培養(yǎng)學(xué)生在車輛工程領(lǐng)域，具備測試對象分析、工況模擬設(shè)置、傳感器技術(shù)參數(shù)要求分析與選型、信號特征辨識、測試系統(tǒng)硬件搭建、信號采集、測試程序設(shè)計(jì)等解決工程實(shí)際問題的測試知識體系，具備分析和解決車輛零部件及整車測試系統(tǒng)開發(fā)等復(fù)雜工程問題與終身學(xué)習(xí)的能力。

（二）課程內(nèi)容

測試技術(shù)課程以培養(yǎng)學(xué)生在車輛工程領(lǐng)域的測試工程應(yīng)用能力為主。而目前關(guān)于測試技術(shù)課程的教材普遍存在理論性偏重，千篇一律，絕大部分內(nèi)容講述傳感器的原理、數(shù)學(xué)理論公式等理論內(nèi)容，不能體現(xiàn)工程實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)。由于工程教育專業(yè)認(rèn)證要求學(xué)生具備的是解決工程實(shí)際問題的能力，因此需要引導(dǎo)學(xué)生建設(shè)一個(gè)測試工程項(xiàng)目整體解決方案和選型設(shè)計(jì)等技術(shù)實(shí)際應(yīng)用方面的知識體系，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)能完成測試系統(tǒng)的整體搭建。若教學(xué)內(nèi)容缺少元器件選型、安裝、電氣連接、計(jì)算機(jī)信號采集與處理、計(jì)算機(jī)控制、測控程序設(shè)計(jì)等一系列的工程應(yīng)用知識，會使得學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)體系始終停留在書本理論階段，只具備做題考試的能力，這會導(dǎo)致其在該領(lǐng)域科研環(huán)節(jié)的工程應(yīng)用能力非常薄弱，與企業(yè)實(shí)際需求嚴(yán)重脫節(jié)。

因此，測試技術(shù)課程內(nèi)容應(yīng)以實(shí)際車輛零部件測試項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)為基礎(chǔ)，采用總—分—總的形式安排課程內(nèi)容，如圖1所示。

首先，通過工程案例講述某類車輛零部件測試需求、測試系統(tǒng)所需的傳感器和執(zhí)行器等主要組成部分、測試系統(tǒng)技術(shù)方案等;然后通過技術(shù)分解，開展溫度采集、振動采集、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩采集等傳感器使用方法和變頻器控制、伺服控制、工業(yè)通信等執(zhí)行器使用方法的教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容涵蓋實(shí)際工程應(yīng)用中的信號采集和執(zhí)行控制基礎(chǔ)知識，包括傳感器與執(zhí)行器的選型、機(jī)械工裝設(shè)計(jì)、電氣原理設(shè)計(jì)、信號采集、信號控制、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等，使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握“怎么選、怎么連、怎么用”的工程應(yīng)用知識;最后，將所學(xué)知識用于開發(fā)其他車輛零部件的測試系統(tǒng)，并通過工程應(yīng)用訓(xùn)練，使學(xué)生的工程應(yīng)用能力得到較大的提升。從已畢業(yè)的學(xué)生參加工作后的反饋情況來看，該方面的工程應(yīng)用知識的掌握使其在實(shí)際工作中具有較好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（三）教學(xué)方法

1.結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用的認(rèn)知教育

根據(jù)目前的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，測試技術(shù)課程中傳感器和執(zhí)行器部分教學(xué)很大程度上還停留在單純的理論教學(xué)層面，諸如車輛工程測試領(lǐng)域常用的加速度、溫度、轉(zhuǎn)速及扭矩傳感器，電機(jī)變頻控制器、伺服作動控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。實(shí)際上，隨著工業(yè)傳感和控制技術(shù)的發(fā)展，即便是同一種傳感器，由于不同的生產(chǎn)廠商，其具體構(gòu)型也存在多種不同的形式，輸入輸出接口技術(shù)參數(shù)也不同，單純的基本原理介紹已經(jīng)不能滿足學(xué)生對實(shí)際傳感器與執(zhí)行器認(rèn)識的需要?；诠こ探逃龑I(yè)認(rèn)證的教學(xué)改革，需要結(jié)合目前已有的工程項(xiàng)目需求引導(dǎo)學(xué)生對工程常用的傳感器的不同構(gòu)型和使用方法進(jìn)行現(xiàn)場認(rèn)知，還需要結(jié)合教師的現(xiàn)場講解和實(shí)際操作讓學(xué)生從工程實(shí)際的角度正確理解各類傳感器執(zhí)行器的安裝及電氣連接流程，從而達(dá)到深入淺出地闡述測試技術(shù)課程中重難點(diǎn)理論的目的。

2.以工程項(xiàng)目為導(dǎo)向的集成教學(xué)

測試技術(shù)課程教學(xué)的另一個(gè)難點(diǎn)是如何引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際工程需求出發(fā)進(jìn)行測試系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)，并正確地選擇滿足要求的具體硬件系統(tǒng)元器件和進(jìn)行測控分析軟件設(shè)計(jì)以及信號分析，在這個(gè)過程中需要培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)際工況、現(xiàn)場安裝條件、系統(tǒng)實(shí)際元器件、成本控制、可靠性等因素進(jìn)行測試系統(tǒng)開發(fā)的能力。所以，需要依托具體的車輛工程測試領(lǐng)域的工程項(xiàng)目，選擇目前已有的汽車動力總成性能測試系統(tǒng)、變速器性能試驗(yàn)系統(tǒng)、選換擋性能試驗(yàn)系統(tǒng)等一些工程項(xiàng)目測試開發(fā)平臺，引導(dǎo)學(xué)生針對實(shí)際工程項(xiàng)目的測試需求，設(shè)計(jì)測試系統(tǒng)總體方案。這樣，使學(xué)生能夠根據(jù)某種特定測試技術(shù)要求和指標(biāo)，選擇正確的信號采集傳感器和工況模擬執(zhí)行器，并擬定合理的信號采集分析系統(tǒng)方案和執(zhí)行器控制方案，進(jìn)行傳感器系統(tǒng)和執(zhí)行器系統(tǒng)的詳細(xì)技術(shù)設(shè)計(jì)，探索理論知識與實(shí)際工程應(yīng)用之間的聯(lián)系，提升實(shí)際工程應(yīng)用能力。

3.結(jié)合工程實(shí)際的實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)

在測試技術(shù)課程教學(xué)中，采用課件形式只能夠滿足測試?yán)碚摶A(chǔ)的要求，但對于搭建測試系統(tǒng)所需的硬件連接、軟件設(shè)計(jì)等實(shí)際操作的講解缺乏生動性，學(xué)生對信號采集傳輸和執(zhí)行器控制的主觀感受不強(qiáng)。因此，可結(jié)合不同測試和工況控制需求，提煉共性技術(shù)，開發(fā)制作課堂上可以實(shí)際進(jìn)行操作演示的小型測試系統(tǒng)，讓測試技術(shù)課程“動起來”。例如采集緩變溫度信號的傳感器系統(tǒng)、采集瞬變波形的振動聲音傳感器系統(tǒng)、模擬車輛動力系統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)、模擬駕駛時(shí)選換擋過程的伺服作動控制系統(tǒng)等。在教學(xué)過程中，在講述完相關(guān)理論基礎(chǔ)知識后，進(jìn)行上述系統(tǒng)的電氣連接和計(jì)算機(jī)通信連接，并將傳感器系統(tǒng)和執(zhí)行器系統(tǒng)的通信組態(tài)、測控程序設(shè)計(jì)等進(jìn)行軟件程序開發(fā)操作演示。這樣可使學(xué)生直觀地理解和掌握測試系統(tǒng)元器件“怎么選、怎么連、怎么用”的工程應(yīng)用知識，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓枯燥乏味的理論知識生動起來，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

（四）考核評價(jià)

在測試技術(shù)課程教學(xué)中，課程內(nèi)容涉及的知識點(diǎn)多而雜，應(yīng)針對學(xué)生前期具備的基礎(chǔ)知識進(jìn)行綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)[6]。為反映學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，充分發(fā)揮評價(jià)在教學(xué)中的作用，構(gòu)建科學(xué)合理的教學(xué)評價(jià)方案至關(guān)重要。

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證中注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程教育的要求，本課程的教學(xué)評價(jià)和考核區(qū)別于傳統(tǒng)考試課程，對學(xué)生參與教學(xué)過程的參與度和應(yīng)用能力進(jìn)行評價(jià)[7]。采用大作業(yè)的形式，在緩變點(diǎn)信號采集分析、瞬變波形信號采集分析、變頻控制、伺服控制4個(gè)主要教學(xué)內(nèi)容模塊中分別布置一次傳感器系統(tǒng)或執(zhí)行器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作業(yè)，包括硬件系統(tǒng)元器件選型、電氣電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)，每次15分，占比60%，考核指標(biāo)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理性和詳細(xì)技術(shù)設(shè)計(jì)的正確性;課程結(jié)束后以課程論文形式提交汽車某類零部件測試系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)方案，占比40%，考核指標(biāo)為技術(shù)方案的系統(tǒng)性、規(guī)范性、正確性、合理性等。

近兩年來的測試技術(shù)課程教學(xué)效果表明，學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性明確，學(xué)習(xí)興趣明顯提高，課程成績合格率超過97%。同時(shí)，學(xué)生在大學(xué)生方程式等各級科技賽事中取得了很好的成績，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，教學(xué)取得了顯著成效。

四、結(jié)語

結(jié)合車輛工程專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證背景，課題組針對當(dāng)前測試技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)中普遍存在的理論脫離工程應(yīng)用實(shí)際的問題，以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，以持續(xù)改進(jìn)為措施，開展工程教育專業(yè)認(rèn)證下的測試技術(shù)課程教學(xué)研究與改革，通過車輛零部件典型測試系統(tǒng)構(gòu)建測試技術(shù)工程應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容。該課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，符合工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，提高了測試技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力和解決工程問題的能力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[2] 齊子姝，陳傲雪，遲明書，等.工程教育專業(yè)認(rèn)證下創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J].教育現(xiàn)代化，2019（36）：6-8.

[3] 袁時(shí)金，施博，穆斌，等. “數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)”課程的實(shí)踐教學(xué)方法探索[J].工業(yè)和信息化教育，2020（3）：43-48.

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]

[收稿時(shí)間]2020-07-01

[基金項(xiàng)目]重慶理工大學(xué)高等教育研究項(xiàng)目（2019YB15）;重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（KJZD-K201901103）。

[作者簡介]譚偉（1981-），男，重慶巴南人，博士，副教授，研究方向：車輛工程測試技術(shù)。楊浩森（1988-），男，重慶合川人，博士，講師，研究方向：車輛工程測試技術(shù)。田鐵（1982-），男，湖北武漢人，博士，講師，研究方向：汽車故障診斷。