案例教学法在测试技术课堂教学中的应用

陈永会

［摘要］在卓越工程师教育培养计划的大背景下，各个学科以及课程的教学改革势在必行。对于测试技术课程来说，抓住典型测试方法与概念，结合实际测试和故障诊断案例，采用案例教学的方法，能够激发学生本课程的学习兴趣，以实际应用来启发学生提出问题、分析问题、解决问题，使得学生不但可以学会本课程的知识，而且可以灵活运用所学专业知识解决问题，同时培养和提高学生的专业创新能力。

［关键词］案例教学法频谱细化分析教学改革

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）12-0118-022010年6月，教育部在天津发布了“卓越工程师教育培养计划”，旨在在未来10年内培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。作为参与实施卓越计划的主体——任课教师，必须对相关课程的教学内容和教学方法进行改革。只有通过每门课程的教改，才能使教学“贴近工程、贴近实际”，才能实现“卓越工程师“的培养目标。本文针对测试技术课程教学中的案例教学方法进行总结，希望能对其他课程起到“抛砖引玉”的效果。

根据多年的教学经验以及大量教学实践表明：灌输教育无法调动学生的学习主动性，无法让学生自主的学习，不利于学生的综合能力和创新意识的培养。因此，测试技术课堂教学改革主要解决如何提高学生的学习积极性，如何培养学生应用专业知识解决实际问题的能力，如何培养适合我国国情的具有创新意识的“卓越工程师”。案例教学法就是在此基础上提出、分析、研究，并付诸实施的，案例教学法的实施是一个涉及学生、代课教师以及相关学科教师的共同探索和研究的复杂工程。它要求学生能够从所学课程中提炼出一些经典案例，学生作为亲身经历者不仅要对案例所涉及的学科或课程相当了解，加深了相关的基础知识的理解和掌握，将所学知识贯穿在一起，同时锻炼和培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力；培养了学生的专业创新意识。教师也可以从中了解到学生的兴趣和爱好，通过敏锐的观察和分析，捕捉学生的亮点和优势，并且将其作为平时考核的依据，避免仅仅通过最终的考试成绩作为唯一的评定标准。

一、案例教学法实践

以下介绍使用案例教学法来解释测试技术中的一些较为抽象的概念和内容，同时这也是课程中的难点和重点问题，是必须理解和掌握的。“频谱分析中的细化分析原理及应用”是学习频谱分析应用中的重要内容，但学生较难理解“细化”和“放大”的区别。本问题的讲解首先从“铣床齿轮传动的故障诊断”案例出发，图1为铣床加工过程中振动信号的频谱图。从图1中可以看出，在600?700Hz的频带中“类似”（其实就是）调制信号的频谱（即齿轮啮合频率作为主频，轴的旋转频率作为边频的结果），由于不能准确地描述频率（因频率分辨率太低），所以需要进行细化分析以准确的描述三个峰值点的频率，并且确定准确的边频值。要求学生提出解决此问题的方法，大部分同学说可以通过放大该频带得到具体数值，如图2所示。从图2中可以看出，这样处理并没有改变频率分辨率（图中右侧的?f），也就是说从图1和图2中所提取的数据值是相同的。然而将600?700Hz频带的信号进行细化分析后，结果如图3所示，图中的频率分辨率由原来的2.9326Hz变为0.1021Hz，相当于细化30倍，这样从中提取的数据将变得非常准确（可以得到作为主频的齿轮啮合频率为642.24Hz，作为边频的轴的旋转频率为24.7Hz），更加有利于分析故障。以此案例作为讲述细化分析基本原理和分析步骤的导入或者细化分析的应用，都可以起到事半功倍的效果，将抽象的原理和概念具体化，学生从中可以更好地理解“细化”和“放大”的区别和不同。在讲此案例之前，学生要对铣床齿轮传动系统以及齿轮传动特性有深入的了解（机械制造技术装备及设计课程中已经学习了），通过搜集这些资料可以巩固之前所学知识，建立了课程之间的联系。

在测试技术课程教学中，还有部分概念是比较抽象的，比如卷积。卷积是一种数学运算，但在测试技术中应用较为广泛，因而在本课程中也是一个重要的概念。“卷积及其应用”的讲解大多数是从连续信号的卷积开始，给出信号的卷积公式和步骤。然而通过案例教学法来讲解，可以引入两个多项式的乘积的算法，如（3x3+2x2+4x+5）（2x+3）。学生的计算思路大多数是乘积，然后同类项合并。但是这种运算是典型的离散信号的卷积计算，可以将两个因式的系数作为数组［3 2 4 5］和［2 3］，按照卷积的计算步骤（翻转、平移、乘积、求和）进行计算得到数组［6 13 14 22 15］，即可得到计算结果6x4+13x3+14x2+22x+15。虽然此案例计算简单，但是可以使学生很好地理解卷积运算的真谛和应用价值，拓宽学生的思维，培养学生的创新意识。

总之，在案例教学的过程中，学生体会到理论知识与实践应用结合的价值，激发其内在学习动力，从中学到真知，对“消化”所学知识，了解解决问题的过程和方法，培养了自身的实践能力和创新意识。同时，教师在设计案例时应注意：1.案例应强调学生发挥自身优势，敢于挑战，敢于创新，敢于实践；2.案例设计应符合学生专业培养要求，立足提高学生的综合素质，培养学生对知识的综合应用能力和创新意识为目的；3.案例应简洁明了，易于理解，能将复杂问题简单化；4.作为工科院校，工程案例对于培养学生利用专业知识解决专业问题能力至关重要。

二、结束语

社会在不断发展，科技在不断进步，教育也应该与时俱进，教育的改革和创新必须适应社会需求。在案例教学的实施过程中，坚持学生的学习主体作用，发挥学生的主观能动性，以教师的导向作用促进学生的自我成长；其次，对于工科院校来说，案例教学的目的是通过教学改革教授学生“渔”，而非“鱼”，逐步培养学生运用所学专业知识解决专业问题的能力。实践表明，案例教学的实施之后，学生的参与教学的积极性提高了，应用专业知识的水平上升了，解决复杂问题的能力，教学效果有了明显改善，实现了教与学的双赢。

［参考文献］

［1］周英.落实卓越工程师教育培养计划大力培养工程科技创新人才［J］.中国大学教学，2011，（8）.

［2］史荣，李玉昆，任玉波，等.基于CDIO的卓越工程师试点班课程改革实践［J］.教学研究，2012，35（2）.

［3］曾永卫，刘国荣.“卓越计划”背景下科学构建实践教学体系探析［J］.中国大学教学，2011，（7）.

［4］张月琴，孙冰.案例教学法在大学信息技术课程中的应用研究［J］.中国电力教育，2012，（12）.

［5］朱林，尹成龙，孔晓玲.金属切削机床概论课程中的案例教学研究［J］.大学教育，2013，（10）.

［6］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，2007.

［责任编辑：左芸］