基于教学与工作过程的《机械工程测试技术》课程构建

杨斌 黄小娣 黄永程 黎志勇 李俏

摘要：《工程测试技术》课程是一门综合实践性强、理论知识抽象、学习起来比较困难难等特点，尤其是应用型本科院校的学生，普遍感到学习难度大。即使有一些学生，在学习该课程时非常认真，最后的考试分数也比较高，但工作后却发现理论知识和实际应用相脱节，达不到工作的要求。这些问题的产生与《机械工程测试技术》课程教学内容的组织架构和教学方法有着密切的关系。综合考虑该课程特点、教学对象和培养目标，构建了教学过程与工作过程系统化的《机械工程测试技术》课程新的教学模式。

Abstract： The course of "Engineering Testing Technology" is a course with strong comprehensive practicality and abstract theoretical knowledge. It is difficult to learn， especially students in applied undergraduate colleges generally find it difficult to learn. Even if there are some students who are very serious in studying the course， and the final test scores are relatively high， but after work they find that theoretical knowledge is out of touch with practical application and cannot keep up with the requirements of the job. The emergence of these problems is closely related to the organizational structure and teaching methods of the teaching content of the "Mechanical Engineering Testing Technology" course. Comprehensively considering the characteristics of the course， teaching objects and training objectives， a new teaching model for the "Mechanical Engineering Testing Technology" course is constructed with a systematic teaching process and work process.

關键词：工作过程系统化;机械工程测试技术;项目式教学

Key words： systematization of work process;mechanical engineering testing technology;project-based teaching

中图分类号：G642.0                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）12-0227-03

0  引言

《机械工程测试技术》是应用型本科学校机械电子工程专业、内燃机专业、汽车专业等工科各专业的一门重要的基础课程。机械工程测试技术涉及工程数学、力学、电工与电子技术、计算机科学、信息技术等诸多学科，是一门理论推导抽象、实践应用性很强、知识面广的课程[1-2]。该课程是广东理工学院机械电子工程专业的专业核心课程之一。通过该课程的学习，要求学生在学习工程测试技术基本知识的基础上，掌握各种传感器的工作原理及基使用方法，为后续机电一体化系统设计课程的学习和毕业设计提供必要的基础条件。《工程测试技术》教学内容主要包括信号分析处理、传感器、虚拟仪器等三个部分[3]。在第一部分中主要包含傅里叶变换、信号的调理与记录等内容，包含大量数学公式，且涉及到模拟电路等知识，理论知识抽象且公式繁多，教学内容较多，学生普遍反映很难学会。第二部分包括电学、光学以及材料学等多个学科知识的交叉，该部分知识的特点主要是物理概念多，实践环节要求学生动手能力强。第三部分包括计算机测试系统与虚拟仪器部分包括计算机测试系统和虚拟仪器。大多数应用型本科院校。《工程测试技术》，课程一般为40学时但是学时却偏少，故出现了“教师难教，学生难学”的问题[4]。为了解决《机械工程测试技术》课程在教学过程中存在的问题，提高教学质量，实现培养高素质的机械电子工程专业应用型本科人才的目标，广东理工学院工业自动化系对《机械工程测试技术》课程进行了改革，提出了基于教学过程和工作过程系统化的《机械工程测试技术》课程开发。

1  《机械工程测试技术》课程开发的总体思路

1.1 《机械工程测试技术》课程教学过程系统化开发思路

在进行《工程测试技术》课程教学过程系统开发时，应把各个教学内容环节形成模块化，然后再把模块化作为一个整体考虑，这就是所谓的教学过程系统化[5]。《机械工程测试技术》课程教学过程系统化应满足两点要求：

第一，应使整个教学内容体系安排能达到培养机械电子工程专业应用型技能人才培养目标的要求;

第二，《机械工程测试技术》课程应遵循教学的基本规律，保证各个教学环节的递进逻辑关系，即哪个教学环节是先修环节，哪个环节是后修环节，使整个教学过程的安排符合学生的认知规律。

广东理工学院本科教育学制有四年，去掉一年的综合实习后，在校学习时间仅仅有三年，其中机械电子工程专业还必须有25%以上的综合实践训练时间。因此，如果参考或套用其他传统的科研型本科院校课程教学安排，则很难达到《机械工程测试技术》课程的理论教学环节和实践教学环节之间的先修与后修的递进逻辑关系要求。因此，必须将《机械工程测试技术》课程拆分为适当的较为细小的教学模块，以便于教学安排。首先将《机械工程测试技术》课程教学内容分为两个主要模块，即理论教学模块和实验教学模块。首先进行《机械工程测试技术》课程的理论教学模块，然后再进行实践教学模块，这样安排是保证为实践教学模块提供足够的理论指导。

1.2 《机械工程测试技术》课程工作过程系统化的课程开发思路

所谓工作过程系统化课程其核心思想是以项目或工作任务为载体，按照“六步法”，即咨询、计划、决策、实施、检查、评价六个步骤，设计三种以上学习情境，按由简单到复杂的规律顺序实施每个学习情境的教学过程[6]。按照工作过程系统化教学模式，《機械工程测试技术》课程知识点将形成一个链状网络，使学生逐步掌握从易到难的知识点，以达到提高学生实践技能的目的。

2   《机械工程测试技术》课程教学模块设计

2.1 理论教学子模块的设计

《工程测试技术》课程的理论教学模块内容安排够用为原则，即能达到实践教学要求为目的。本模块包含测试信号的时域和频域描述、各种传感器的工作原理及应用、测试技术应用三个教学子模块。在每个理论教学子模块中，只安排必要的与实践教学相关的理论教学知识，如信号的时域和频域、传感器的工作原理、而与各后续的实践教学子模块直接相关的知识，则根据工作过程系统化课程开发的原则，安排在实践教学子模块中进行教学。理论教学模块安排如表1所示。

2.2 实践教学子模块的设计

在教学中发现，教师可以利用现代化教学手段讲解传感器的工作原理，如上课过程中，用多媒体、图片、视频等展示并讲解传感器的工作原理以及使用方法，但是，仍有部分学生不能理解，其原因是学生未见到传感器实物，也不知道传感器如何安装调试。因此，在实践教学中购买一些简单的传感器，让学生自己搭建简易测试系统，这些测试系统作为工作过程教学法使用，使学生能带着任务去学习，激励学生完成任务达成目标。实践教学子模块如表2所示。

实践教学分为Labview信号分析、简易电子秤的制作、转速测量装置的制作、液位测量装置的制作4个子模块，各学习子模块的教学安排遵循学生的认知规律。以子模块3为例，转速测量装置的制作教学子模块包含a、b、c 3个测速装置，实验装置如图1所示。学生在教师的指导下，分成小组独立搭建转速测量装置，并完成本次实验项目所规定的任务，教学过程的实施符合学生认知能力的发展规律。说明教学内容组织与安排实施过程如表3所示。

3  结语

基于教学过程与工作过程的《机械工程测试技术》课程教学改革改变了教师的角色和作用，同时也改变了学生的思维能力和实践动手能力，具有非常显著的教学特点。打破了以知识传授为主要特征的传统教学模式，形成了以具体工作任务为中心来组织教学过程的课程模型，让学生通过完成特定的项目，并能实现学生职业技能的发展。与此同时，机械类专业的课程改革必须适应社会以及企业的需求而不断地进行教学改革，不断地进行创新。通过工作过程式课程设计教学方法改革，让学生带着问题去进行实践教学，并通过自己动手搭建实验平台的模式，让学生形成系统的专业知识体系，提高了学生的动手能力，并且培养了学生的团队意识，综合设计能力有了进一步的提高，也提升了学生的就业竞争力[7]。

《机械工程测试技术》课程教学改革取得了良好的教学效果，近几年来，机械电子工程专业毕业生就业率达到97%以上，专业对口率达超过89%。通过该课程学习，学生动手能力明显提高，学院每年组织技能大赛参，包括CAD技能大赛、三维建模技能大赛，工科综合技能大赛等。学习过《机械工程测试技术》课程的学生，每年参加技能大赛都能获得好成绩。2018年机械电子工程专业被广东省评为重点培育专业。

参考文献：

[1]邱荣华，肖渊，周阿维，刘冰.机械工程测试技术的创新设计实践教学方法[J].高教学刊，2019（2）：35-37.

[2]李特，岳圆.机械工程测试技术课程现状与改革初探[J].教育教学论坛，2018（32）：129-130.

[3]龙慧，胡松喜.《机械工程测试技术基础》本科课程教学方法探讨[J].装备制造技术，2016（5）：255-256.

[4]李敏通，朱兆龙，查峥.“机械工程测试技术”教学方法研究探讨[J].教育教学论坛，2012（4）：189-190.

[5]杨斌，陆名彰，罗蓉.基于教学过程与工作过程的《金属切削加工及设备》课程构建[J].当代职业教育，2014（3）：15-17.

[6]陈风焕.《计算机辅助设计与模型制作（一）》应用型课程改革探索[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2020（02）：146-147.

[7]黄小娣，杨斌.民办应用型本科机械类专业综合性课程设计教学改革路径探索与实践[J].教育教学论坛，2020（6）：253-254.