基于工程案例和实验相结合的机械工程测试技术课程教学改革研究
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作者:汪萌生 王金鹤 姜凯雯
[摘 要]为了激发学生的学习兴趣和积极性，提高教学效果，克服单一理论教学的不足，文章以机械工程测试技术课程实验教学为例，提出以“工程案例和实验结合”的教学模式，密切理论与工程应用之间的联系，将学习过程转变为理论学习、实验、应用技术一体化。这类将理论化与实践化相结合的教学模式不仅有利于教学知识的传授，更有利于学生工程实践能力和创新能力的培养。
[关键词]测试技术;工程案例;设计性实验;综合性实验
[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1008-7656（2021）05-0060-05
引言
C械工程测试技术课程在教学内容上涵盖着大量的实践性知识，该课程教学要求学生掌握测试信号分析理论、传感器原理和机械测试技术应用方法这三部分的相关知识点[1]。其中，信号调理知识点占大量篇幅，该课程的基本知识原理和应用部分是学生需要掌握的关键，然而测试技术板块内容的不足，会导致学生在理论与技能之间难以达到较好的平衡[2]。由于学校实验室条件限制以及课程本身具备一定的难度，使得学生在课堂教学中存在着疑惑之处，较难通过相关的实物去解决问题和较好地掌握相关知识，教学效果需要改进。
为了提高本课程的教学效果，学者们进行了许多探索。喻红等[3]提出了以工程案例为背景的实验课教学模式，利用大量科研项目，对科研项目中应用到的测试技术进行整理，提炼为具有实际工程应用背景的案例和实验。西南科技大学石磊[4]通过设计测试技术虚拟案例，让学生在LABVIEW虚拟仪器平台上完成信号的发生、分析、处理和结果输出，激发学生学习的主动性，培养学生工程意识和解决问题的能力。浙江海洋学院郝鸿雁[5]详细介绍了将工程案例导入到教学过程的具体方法和过程，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。华南理工大学郭建[6]探讨了项目教学法在教学中的应用，通过实际的传感器的安装到硬件平台的搭建，培养学生以工程项目为核心的思维和工作方式，促进学生学习主观能动性，该模式能较好地激发学生的学习兴趣，取得了较好的教学效果。重庆科技学院文成[7]提出以“案例和实验并举”的教学模式，密切理论与实践之间的联系，促进学习过程转变为学习、应用和发展知识的过程。机械工程测试技术课程侧重理论教学，实验教学内容需要加强，这意味着在教学过程缺乏对学生自主探究能力的培养，学生对课程不易产生学习兴趣。因此提出以“工程案例和实验相结合” 的教学模式，密切理论与工程实践之间的联系，促进学习过程转变为理论学习、应用和发展知识的过程，有利于激发学生学习的积极性，帮助学生更高效地学习。
一、教学活动中存在的不足
该课程教学过程中存在的不足主要体现在以下几个方面。
（一）知识点侧重点单一，重理论轻实践
该课程在教学过程当中更倾向于理论知识的传授，相较于记忆型知识，该课程涵盖大量的数学知识。因此，在课程理论知识学习过程中，学生会感觉知识生涩难懂，出现难以深入理解掌握知识的情况。
（二）知识点布局不够合理
该课程从知识点角度考虑，按照信号及其描述、测试装置的基本特性、常用传感器及敏感元件、信号调理、信号处理、工程应用的顺序对教材进行排版布局，此种布局有利于保证知识点的完整性，但知识点学习是一个循序渐进的过程，学生在面对如此排版的教材时，难以较好地处理知识点之间的关联性[8]。
（三）传统的教学方式实践性环节偏少，实验和技术应用结合不够
由于教学实验条件的限制，学生可以动手参与的实验和实践性环节偏少，而且主要是验证性实验，缺少与工程背景的应用技术之间的联系，不利于对学生进行工程实践能力的培养，也影响了教学效果。
二、教学改革的目标方向
针对当前存在的不足，需要从教学环节的讲授端入手，首先明确教学目标。针对“机械工程测试技术”课程教学中存在的理论教学较多的问题，在教学环节可将该部分进行弱化，侧重知识点在物理方向上的涵义;知识点布局存在不合理的情况可在教学环节进行调整，教师可通过知识点本身的关联性适当地对知识点进行重新梳理，力求提高学生学习的效率;考虑到课程本身的性质，在保证理论与实践一体化基础上，还可适当利用现代先进仪器技术来提高教学质量。结合工程实践的需求建立开放的实验系统，培养学生的解决工程实际问题和技术应用能力。为了培养综合型机械人才，本课程教学过程选取的工程案例设计都严格遵循教学目标的要求，具备一定的科学性、代表性及可靠性。工作工程案例的选择主要通过三个途径：科研项目、企业生产和学生实践项目，在保证授课计划紧扣课程教学内容的前提下，设置与各章节相对应的实验与工程案例，帮助学生更好地消化吸收相关知识。
三、教改实施方案和方法
（一）工程案例来源途径的分析
工程案例是本次课改的重要环节，其来源于主要依靠于工程实例，具备一定的真实性与实践性，教师在课前可通过以下两种途径获取。
1. 通过工程实践。在教学过程中，教师可通过授课教师的科研或指导学生工厂实习，以及在技术服务和科研课题中所积累的经验和素材，在指导学生科技创新、科研、课程实习和毕业实习过程中，注意收集工程案例素材。
2.调研法获得工程案例，根据相关工作实践的整理反馈，指导教师充分消化吸收后，紧扣案例关键，注重细节把控，以确保授课过程可以进行讨论。
根据教学内容对所得案例进行合理分类（见图1所示）。案例的选择，围绕教学内容，突出其中重点、难点，有利于使学生对理论知识产生更深层次的理解，从而更好地把握理论知识与实践工程问题之间的关系，培养学生解决问题的技术素养，提高分析及解决问题的能力。
（二）课上案例的引入与讨论
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