工程案例导入在机械工程测试技术教学中的应用

郝鸿雁 刘叶华

［摘要］分析了传统教学方法在机械工程测试技术课程中存在的不足，在我校培养涉海类工程技术人才的大背景下，以机械专业为例，详细介绍了将工程案例导入到教学过程中的具体方法和过程，总结了该方法在教学过程中的使用效果和可能存在的问题。为培养工程技术人才的地方性高校课程教改提供参考。

［关键词］工程案例测试技术教学改革

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）06-0102-02

机械工程测试技术是高等学校机械类各专业的一门专业基础课。通过本课程的学习，培养学生能合理地选用测试装置并初步掌握静、动态测量和常用工程试验所需的基本知识和技能。该课程的主要内容包括：信号的分析与处理、常用传感器的原理及特点、简单的测试系统和常见物理量的测量方法等。

机械工程测试技术内容涉及机械、电子、物理、计算机和自动控制等多学科，具有多学科交叉的特点。课程在讲授过程中知识点比较分散，理论推导复杂。同时该课程还具有很强的实践性，学生只有受到应有的实验能力的训练，获得关于测试的比较完整的概念，才能初步具有处理实际测试工作的能力。加以随着现代生产和工程科学研究的发展，新原理和新技术在测试技术中的应用，使得课程的内容进一步的增加，在有限的学时内如何让学生较好地掌握该门课程，是我们任课教师所面临的一个问题。

基于该课程的特点，为适应我校涉海类应用型工程技术人才教学要求，提高教学质量，充分调动学生的学习积极性、培养学生的工程实践能力，笔者通过将工程案例导入到教学过程中的方法，取得了良好的教学效果。

一、传统教学过程中存在的不足

（一）培养模式偏离

长期以来，高等院校一直沿用的研究性人才的培养模式，注重于概念、理论以及数学推导过程的学习，教学方式多采用“满堂灌”，这样培养出来的学生视野多被局限于书本内，对于工程实际运用所知甚少，造成理论和实践的脱节。也就是说，学生从教学中掌握了“某种系统或方法可以用”的问题，而对于“如何用”，“应用效果如何”等问题则不是很清楚。尤其对于实践性很强的机械工程测试技术等课程，表现更为突出。学生在学习过程中觉得枯燥无味，缺乏积极性，学习效果不是很好。

（二）实验实践环节弱

在学习过程中，虽然设置了一定课时的实验，但实验多以验证性实验为主，主要验证具体的传感器的一些性能，加以校内实验室很难提供大型实验系统或设备，使得学生在做实验过程中，缺乏系统性和创造性，很难掌握完整的测试系统的整体思路和对动态数据的实时测量方法，而这恰恰是工程实际应用中最重要的。

二、工程案例导入

所谓工程案例导入，就是将真实工程案例引入教学过程形成的教学内容。尽可能地将工程现场实际情况借助各种手段搬到课堂上来，通过对测试现场的介绍，总结、梳理、扩展，使学生掌握所学知识。

（一）工程案例的选择

工程案例来源于工程实践，这对于长期工作在高校的教师来说，一般不容易获得。主要有以下几种方式：为地方企业服务科技服务过程中、与地方企业共同研究科研课题过程中、指导学生实习过程中均能获得。这就要求任课教师首先自己走出去，当好工程实践和学生教学的桥梁纽带。

在获得大量的工程案例素材后，就要根据实际教学需求选择案例。这项工作非常重要，关系到案例导入在教学中应用的效果。笔者一般在选择工程案例时，主要考虑的因素包括：工程案例与学生所学基本理论的结合程度；工程案例是否可以进行拓展，更多地将所学理论包容进去；是否有助于调动学生的积极性，提高他们解决实际工程问题的能力等因素。

（二）工程案例的具体导入过程

下面以船舶轴功率的动态测量为例，介绍如何将工程案例导入“机械工程测试技术”的实际教学中。

首先提出问题： 船舶轴功率测量的工程意义？如何测量？测量原理？测量系统中选用那类传感器？测量效果与精度？能否满足实际工程需要？在教师的引导下，学生带着这些问题逐步寻求解决的办法，极大地提高了学生的积极性和创造性。

在明确了船舶轴功率测量的工程背景后，根据船舶轴功率测量原理，船舶轴系轴功率测量是通过间接测量轴系的输出扭矩和转速得到轴系的功率降，即分别测量扭矩和转速，再求得功率。测量系统组成图1所示：

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图1电阻应变式轴功率遥测系统

从测量系统图中我们可以看到，一个工程案例基本涵盖了课程的大部分内容。传感器的选择：采用四个电阻应变片组成惠斯通电桥，将轴上产生的扭矩形变转化成应变片阻值的变化。转标传感器借助轴上固定的永久磁铁将转速转换成电脉冲信号；信号的变换与传输：电阻应变片的阻值变化以电信号的形式传递给发射机，发射机将电信号转化成无线电的形式，通过特定频率的无线电波发射出去，接受机收到该信号进行相应的转化并以数字信号的形式传送到数据采集器中。会同转速的脉冲信号共同传输到便携电脑中；虚拟仪器的应用；显示记录装置等。这样就使得教材中所有的知识点进行了有机的串联，变得立体化，让学生真切地认识到学有所用，学以致用。

然后我们可以通过测试现场的一些图片、视频、测量实际数据的展示总结该测量系统的特点。将知识进行有效的扩展，例如：还可以采用什么类型的传感器对轴转矩和转速进行测量？信号是否可以用有线形式传输？测试系统是否能满足其它工程现场的实际工况？这样可以使学生很好地建立起分析实际工程问题的思路和提高解决实际工程问题的能力。

三、 结语

结合我校培养涉海类工程技术人才的实际需要，将工程案例导入到教学过程中，很大程度上提高了学生的学习兴趣，激发了他们的求知欲。结合工程案例，通过提出问题、分析问题、解决问题的思路，培养了学生解决实际工程问题的能力。

同时，在将工程案例导入到教学过程中，作为教师，笔者也从工程案例的选择、导入、讲解过程中学到了很多工程现场的知识，提高了教学能力。

当然，在工程案例的导入过程中，也会存在一些问题：不可能将全部教学内容融入几个工程案例中，可能会留下一些知识死角；在有限的课时内，提高了解决工程问题能力的同时是否会弱化了基本理论和原理的把握等。这就需要我们灵活把握，积累经验，多和学生交流沟通，让他们真正地掌握好该门课程。

［参考文献］

［1］熊诗波,黄长艺. 机械工程测试技术基础（第3版）［M］. 北京：机械工业出版社, 2006.

［2］李冰.工程案例教学在《机械工程测试技术》中的应用［J］. 装备制造技术，2010,（8）.

［3］李力,陈从平,曾祥亮,等. 面向工程应用的“测试技术”课程教学与实践［J］.中国电力教育，2010，（25）.

［责任编辑：左芸］