面向应用型创新人才培养的测试技术教学改革研究

洪海涛

[摘 要]测试技术不仅是一门理论性很强的课程，同时也是一门实践性非常强的课程。可以结合我校建设应用型本科院校的宗旨，对传统测试技术的教学体系构架进行改革。应在处理好课程理论学习和实践培养关系的基础上，改革实践教学的内容和方式，激发学生学习的兴趣和学习动力，并在理论学习和实践培养的基础上，提升学生的实践创新能力。

[关键词]人才培养；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（2018）04-0155-03

○、引言

测试技术是工程学科领域一门重要的专业课，与通信技术、计算机技术共同构成信息产业的三大支柱，同时也是机械工程的一项基础技术。它涉及非常多的学科领域，是一门综合性非常强的课程。它不仅涉及的知识面非常广，同时对数学和物理知识的掌握程度要求也较高，所以学习起来会有比较大的难度。如果纠结在理论深度上，不利于学生对知识的掌握，也会打击学生学习的积极性。测试技术不仅是一门理论性很强的课程，同时也是一门实践性非常强的课程。可以结合我校建设应用型本科院校的宗旨，对传统测试技术的教学体系构架进行改革。应在处理好课程理论学习和实践培养关系的基础上，改革实践教学的内容和方式，激发学生学习的兴趣和学习动力，并在理论学习和实践培养的基础上，提升学生的实践创新能力[1][2]。由于教材的凝练需要一定的周期，这导致教材内容与当前测试技术领域的发展有些脱节，不能很好地反映测试技术的先进水平，这需要在教学过程中进行补充完善。同时，应加强实践教学环节，在课时无法进行调节的前提下，可以考虑在当前的教学计划允许的范围内，在课程进行的过程中，更多地融入具有先进性、实践性的教学内容，以更好地印证测试技术的综合研究性和实用创新性。

一、教学内容改革

首先应对教学内容进行适当的调整。由于教材编撰的特殊性，教材内容和当前相关技术发展水平不能很好地挂钩，一般教材的编写也会偏向更传统的领域，缺乏对新技术、新方法和新型传感器的討论，这不利于新世纪创新性应用人才的培养。

针对我校应用型本科的人才培养定位，要着重加强测试技术在理论掌握基础上的实践应用，并且在学习中充分利用创新性思维，给学生以更多的思考和发挥的空间，以达到创新性应用人才培养的目的。

基于以上情况，作为专业课教师应该在满足当前教学根本要求的基础上，不断对实际的授课内容进行补充完善，通过实时添加在传感检测领域出现的新技术、新应用，及时将测试技术领域的最新科研成果和发展情况融入教学内容中，在已有教材的基础上，不断对教学内容进行更新补充，力争使课程的教学内容跟上学科的发展进程，使学生能够及时接触到测试技术领域的新技术、新应用，并对测试技术的未来发展有更好的认识。

当然，在不断补充完善测试技术新技术、新应用的同时，对测试技术领域的基础知识和经典技术及应用必须进行保留，可以在分析完理论基础和基本应用的基础上，加入一些新的应用领域和应用方法，以拓展学生的视野。

为有效地在有限的时间里让学生了解和掌握更加全面的测试技术知识，可以将一些测试技术领域中有共性而且重要的问题融入不同的环节中进行简要介绍。例如在学习传感器特性时，可以介绍关于传感器和测试系统的误差测量和误差修正技术；在学习使用测试技术时，可以介绍一些先进的信号处理和分析的方法，以及一些常用的先进的分析和仿真工具，如Matlab的应用[3][4]和Lab view的应用[5]。

应变片是传感检测领域中一种重要、经典的传感器，它的理论知识和基本应用都是很传统的，在当前的科技发展和生产实践中也有很广泛的用途，这在授课内容中必须要保留，但是可以考虑补充更多新的应用领域和方向。传统的应用举例是称重和常规测力的应用，但是我们可以结合更多更新的应用举例来加强学生对理论知识的理解和消化。

基于教材本身的特点，每一本教材都会有它的局限性，不可能面面俱到。而作为一所应用型本科院校，我们培养的学生要有自己的特点，要让学生毕业以后有基本的就业方向。基于此，我们需要考虑在已有教材的基础上适当补充添加一些测试技术手段和应用领域，让学生能够对测试技术目前的发展和应用情况有更广泛的认识。例如，可以考虑补充一些机器人领域的传感检测技术[6]和机械工程中常用的新的无损探伤技术，甚至可以将传感检测技术的应用由机械工程领域扩展到医疗健康领域，以拓展学生对测试技术的认识。

二、教学方法改革

测试技术是一门理论性和实践性都很强的课程，但是目前的教学方法偏向于重理论分析，轻实践应用。同时，课程理论所涉及的知识面比较广，如果完全按照传统的理论课的授课模式，一味地进行理论知识的讲解，难以调动学生的学习兴趣和学习积极性，难以达到理想的教学效果。 因此，要改革传统的完全依赖教师讲授的灌输式教学模式，实现理论知识和实践认知相结合的教学模式。这也是测试技术教学改革的重要组成部分。

以启发式教学方法为主导的教学模式能够很好地适应当前应用型创新人才培养。采用授课教师对基本的知识点和理论基础进行讲授启发，引导学生跟着授课内容的主线进行积极的思考，启发学生进行发散思维，通过积极的课堂互动和讨论的方法，让学生在掌握基本理论基础和相关知识点的基础上，拓展其对测试技术相关内容的认识和了解，包括对基本的信号分析和处理、常用的和新型的传感器以及各种实用和现代测试技术的认识和了解。为了获得好的启发式教学的教学效果，授课教师需要提前做好充分准备，围绕学生所要掌握的内容，提出问题，引起学生的兴趣并引导学生积极思考，充分调动学生学习过程的积极性和能动性，让学生不仅能围绕教师的授课内容和提出的问题积极思考，同时能围绕基本的知识点展开发散性思考，进而向教师提出问题，进一步触发教师与学生之间的互动，增强课堂教学的效果。

同时，可以根据授课内容，有条件地携带一些实物在课堂上展示，比如应变式传感器、光电传感器和图像传感器等，使枯燥的理论知识讲解能够和实物相结合，这能够更好地引发学生的学习兴趣。对于一些没法在课堂上展示的元器件或设备，则可以采用图片或视频的方法通过多媒体向学生进行展示。在授课过程中，可以考虑更多地加入一些工程实际案例，以案例来丰富课程的教学内容，激发学生的学习兴趣。

例如，传感器的综合应用案例，可以考虑自动化生产线的装配或抓取机器人。选择一个或多个多自由度的机器人图片或者视频，结合图片或视频，介绍多种传感器和检测方法在机器人上的应用。由于要实现对不同零件的识别和抓取，因此需要有视觉传感器，利用图像测量的方法，采集到零件的高质量图像，进行边缘检测，用算法识别零件，并指挥机械手去相应的位置抓取零件。要保证机械手的手爪在抓取零件的过程中有合适的握紧力，既不能太松，要保证可靠抓取，以免在提取运送的过程中脱落，也不能太紧，以免将零件损坏，特别是一些非金属零件或者一些薄壁零件。那么这个握紧力怎么保证？可以考虑在机器人的手指关节处设置合适的力传感器。在学过的传感器中，利用应变片制作的力传感器就可以实现这个功能。然后结合图片，讲解如何在机器人的手爪上设置力传感器以实现对抓取过程中握紧力的监控。同时，也让学生充分发挥想象，依据传感检测的原理和要实现的对握紧的力量控制，还有没有其他的方法和手段来实现，不同方法的特点主要有哪些。这样既能调动学生学习的积极性，提高学生对学习的兴趣和关注度，同时也能在讨论的过程中强化课堂上教师讲授的关于测试技术的一些基本概念。

当然，在教学过程中，现代教育技术和手段的综合应用也是非常有效的。除了一般常规使用的PPT教学课件，还可以考虑加入一些Flash或其他视频方法，并结合网络共享资源的方式来丰富教学内容和教学形式，使抽象的理论教学模型在多媒体教学辅助手段以及实物教学相结合等方法的影响下，更加具体、生动。

三、实践教学改革

测试技术课程目前设置有4个学时的课内实验和1周的综合实践。4学时的课内实验包括两个实验项目，分别是虚拟仪器和应变片用于力和扭矩测量。作为实用测试技术，虚拟仪器占据的理论学时不多，更多的分量给了实验实践环节。考虑到授课教师也要参与实验指导，因此可以将虚拟仪器的一部分内容放到实验环节中来，实现理实结合的教学模式，将虚拟仪器部分需要学生理解和掌握的内容在课堂上做一个基本的介绍，让学生有一个基本的认识。然后在实验进行时，将一些实践性相对来说更强的内容放在实验课上由授课教师完成，同时可以结合实践操作，一边演示，一边讲解虚拟仪器的基本概念和应用，然后布置一些不同的任务，让学生自己去完成，去解决问题。这样，通过观摩演示、聆听讲解并动手操作，可以让学生在实践当中消化关于虚拟仪器的基本知识点和应用。

另外一个是关于应变片用于力和扭矩测量的实验。应变片作为一种经典的常用传感器，其在测试技术课程中占有比较重要的地位。但是关于它与不同弹性体结合构成不同用途的应变式传感器的概念，相对来说还是有些抽象。虽然我们可以考虑在进行这部分课程内容时用一些传感器的实物进行辅助教学，但是教学效果还是有限的。而实验会给学生提供非常直观、直接的体会，有视觉、有触觉，包括用于不同量值测量转换的弹性体，如何根据弹性体和测量要求设置应变片，应变片的连接方式和后续信号调理电路的接法以及它们各自的技术特点等，这些内容都可以在实验进行当中进行进一步的强化。同时考虑到授课教师参与实验，可以在实验开始和进行的过程中，将应变片的作用原理、与不同弹性体结合形成不同用途的应变式传感器、应变片信号的调理电路的种类和技术特点等在课堂上介绍过的理论知识融合到实验过程中，跟随实验的进行来做进一步强调，做到理实结合。但不能完全依赖实验课时让学生完成对传感器相关知识点的学习，基础的内容还是需要教师在课堂上进行讲解，但是部分的理实结合可以将一些理论知识强化，便于学生理解和掌握。

测试技术课程设置有一周的综合实践，实践是将测试技术课程涉及的部分内容融合到一些实验项目中去完成。这个过程更多地强调设计和综合，学生要将测试方法选择、传感器拟定和设计选型、信号调理和信号处理、测试信号综合分析等概念和知识点进行综合应用，完成对实验项目的设计和操作。在这个过程中，学生的自主能动性会被极大地调动，他们能够在实验任务的基础上，积极地去思考，寻找解决问题的方法，也会通过讨论来集思广益，去发现一个或许更有效、更具成本效益的方法。整个完成任务的过程中，实际上就是一个将测试技术课程整合起来的过程，只有将测试技术课程中学过的基本知识融合到一起，并结合其他学科知识才能完成这个实践任务。在这个过程，学生的自主能动性起主导作用，但指导教师必须发挥引导辅助的作用，指导学生完成实验，引导学生去积极思考问题的解决办法，辅助学生去解决实践过程中出现的一些问题。通过这样一个实践结合理论的过程，学生测试技术课程的基础知识得到了强化。

四、考核方式改革

目前的考核方式是以期末的卷面考试占主体，结合平时出勤表现进行综合评定的简单考核模式，这种考核模式有点一考定乾坤的味道，非常不利于促进学生的学习。有很多学生平时不认真学习，考试之前进行突击，这样的学习效果非常不好。

实验部分有成绩，但是一般是直接将实验成绩计入平时成绩，而且没有真正考核学生实验过程的表现和实验效果，这会影响学生对实验环节的重视，降低学生实验的积极性。应考虑以实验过程作为实验考核的内容，考核内容包括实验过程、实验结果以及实验报告，将这些内容进行综合以后作为实验成绩。

为了调动学生平时学习的积极性，必须强化对学生平时学习的考核，在课程进行过程中阶段性地进行相关内容的考核，包括笔试或课堂提问、答辩多种方式，并记录考核结果。在课程进行的过程中，应加强与学生的互动，并将互动情况和期末考试、实验成绩、平时出勤表现等一起进行成绩综合评定。

五、结论

测试技术作为机械类的专业课程，具有较强的理论性和实践性，涉及的知识面比较广。要获得理想的教学效果，需要在教学内容、教学模式等方面不断调整以适应新的人才培养模式。应用型本科院校就是要培养应用型创新人才，其培养出来的人才不仅要有扎实的理论基础，而且要具有更强的实践应用能力和设计能力，要能适应不断发展的科技和生产水平。要达到这个目标，应用型本科院校需要不断进行教学改革的研究、探索和思考，这样才能培养更多高素质的应用型人才。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 陈花玲.机械工程测试技术[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2] 熊诗波.机械工程测试技术基础[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3] 卓金武.MATLAB在数学建模中的应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.

[4] 周高峰.MATLAB/Simulink机电动态系统仿真及工程应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.

[5] 李江全.Labview虚拟仪器从入门到测控应用130例[M].北京：電子工业出版社，2013.

[6] 蔡自兴.机器人学基础[M].北京：机械工业出版社，2015.

[责任编辑：陈 明]