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摘 要：根据机械类本科教育的特点，分析了《机械工程测试技术》课程在机械类专业培养中的重要性，从教学内容、教学方法、教学手段、实践环节等方面具体介绍了该课程教学改革创新和与学生创新能力培养的方法。
关键词：机械工程 测试技术 创新能力 本科教育
中图分类号：G648 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0154-02
机械工程测试技术涉及范围十分广泛，几乎渗透到了各个学科领域，探讨新理论，研究新技术、新材料和新工艺是现代测试技术总的发展方向[1]。机械工程测试技术是一项在不断完善与发展的先进科学技术，相应的教学内容也具有发展性与不定性。任课教师一定要紧跟学科与学术发展动态，积累大量的文献资料，才能保证教学内容的及时更新，构筑扎实的专业基础，促进教学质量的提高。由于《机械工程测试技术》课程是机械类专业一门重要的专业基础课程，历年来该校机械与汽车工程学院的多个专业都将其作为本科专业课程。该课程对于构筑机械类本科生扎实的专业理论基础、拓宽研究思路、提高本科生培养质量，为进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础具有重要意义。
1 教学内容
针对我校人才培养定位，我们在教学内容上进行科学安排和合理调整。教学内容安排上首先介绍现代测试技术发展态势，讨论机械工程测试技术发展的现状、特点及趋势；随后介绍机械工程测试技术的共性知识和各种传感器所依据的定律和效应，重点分析基于传感器的各种基础效应，使学生对传感器有全新理解；然后对智能传感器进行了全面介绍，包括智能传感器的结构与系统、智能传感器的功能特点、智能传感器中的软件、设计与制造等；最后重点介绍近年来出现的几种新型传感技术，如磁流体传感器、生物传感器、MEMS系统、机器视觉、无损检测、多传感器融合等。整个课程体系的设置把握了重点、难点和新技术的动态，以机械工程测试技术基本概念和原理为基础，以传感新效应、新原理、新技术为重点，同时将传感与信息处理结合起来，使学生对信息处理这一抽象理论知识能有更好的掌握和理解。由于上课学生涉及多个专业，根据学生背景增加与专业相关的交叉学科的部分内容，如汽车安全状态监测、信息解耦、多信息融合、网络化传感、机器人控制等内容。此外，在教学环节上还设置了实践环节，安排了自学内容和研究热点问题，通过撰写相关的课程论文，培养学生查阅文献资料和总结写作能力，使学生掌握最新发展动向和国际前沿，培养学生的专业学习兴趣、动手能力和创新能力，为今后的论文选题和科研打好基础。总体来说，本课程的教学内容的设计与人才培养目标相结合，具有基础性、研究性、前沿性和行业性。
2 教学方法
开课学生对象主要为大二和大三学生，他们已经奠定了初步的知识结构，具有一定的自学能力。在课程教学中教师的职责已经不在于传递知识，而更注重激励思考，讲授的重点应该放在科学方法论、教学方法、推理方法、搜集资料的方法、如何从事实中做出结论以及如何分析事实和综合事实上。《机械工程测试技术》是一门工程技术类综合性课程，涉及大量基础理论知识及传感技术研究进展的内容[2-3]。针对本科生的特点，我们在教学方法上进行了改革，运用问题启发式、发言讨论式和项目驱动式等多种教学方式，来激发学生的兴趣，引导学生思考，启发他们的学习兴趣和科研思路。
（1）问题启发式。不能把问题启发式教学简单、片面地看成就是在课堂中多提问，而是多让学生练习。教师的教学指向思考过程而不是答案，让学生受到思维过程上的启发。首先向学生介绍某一类研究专题或方向大致的研究内容与进展，然后根据具体内容提出一些启发性的问题，引导学生进行思考，让学生自己进行相关的资料收集、调查研究，构思研究方案，教师指导学生的研究方法，最后由学生设法解决问题。在教学过程中，适时、适度地启迪、诱导学生的学习活动，锻炼学生的理解判断能力，调动学生学习的主动性和积极性。比如在介绍光电绝对编码器时，首先让学生了解它是一种角度编码器，可以将角位移转换成二进制编码，方便与计算机连接，具有非接触性、体积小、分辨率高、可靠性好、使用方便等特点。然后分别介绍绝对编码器的二进制码盘和循环码盘，启发学生对以下几个问题进行研讨：为什么要设计这两种编码方案？各自的优点与不足是什么？如何设计一种新的编码方案？ 该编码方案可解决哪些实际问题？
（2）发言讨论式。这种教学方法让学生发表自己的见解，并针对这些问题展开小组或集体讨论，再由教师作总结分析。这是一种教师和学生之间、学生和学生之间的互相交流、互相评价、互相完善的教学方法，让学生发言讨论的形式，可以培养学生思考、语言表达与归纳总结的能力，引导学生在课程教学中由被动接受转化为主动参与，在此过程调动了学生的注意和兴趣，大大提高了教学效果[4]。同时也促使教师不断学习，了解最新的技术发展趋势和学科前沿，教师的学术水平也会得到提高。我们在讲授传感器特性时，布置的一次讨论题目是研究传感器温度补偿方法。在讨论过程中，同学们根据不同传感器的特性谈到了多种传感器温度补偿方法。同学们也发现实际传感特性往往与多种环境因素（如温度、湿度、压力等）有关，因此可以进一步引导学生思考如何进行传感器的多维因素补偿。采用这种教学方式之后， 学生在学习过程中真正的从“要我学”变成了“我要学”。
（3）项目驱动式。从培养学生科研能力入手，通过结合实际课题项目来实现教学目标。教师根据讲授内容，安排一些实际课题项目让学生完成，或者直接让学生参加到自己的科研项目中去，给学生创造科研实践的机会，在科研实践中培养学生的科研情感和提升科研素质。教师在必要时对学生进行指导和帮助，同时授课时把自己的研究成果纳入教学之中，课程教学内容可以及时更新[5]。在《机械工程测试技术》教学中，我们十分注重将课程内容与教师具体科研项目结合。一部分学生参与了相关课题项目的具体研究工作，在完成任务的过程中，学生发挥了主动性、创造性，使枯燥的公式推导和解题变成有趣的试验过程，培养了研究能力，提高学习效果，起到了以科研项目提高教学质量的作用。将科研项目和《机械工程测试技术》课程的教学过程结合，在这几年的教学实践中收到了明显的教学效果，有一些学生已经申报了专利、发表了学术论文[6-8]。作为一种行之有效的教学方法，项目驱动教学法对于解决教学中理论与实践脱节的问题有着良好的补偿作用，能够充分发挥学生个体的学习主动性，大大提高了学生的综合素质，有效地培养了学生自主学习、分析问题、解决问题、科研创新的能力。 3 教学手段
教材是本科生课程教学的一个重要组成部分，教材的质量直接影响课程教学的有效性。目前，《机械工程测试技术》课程的国内可用教材众多，教学基本上都以知识体系为顺序。先讲传感器的基本概念和基本特性，然后依据不同传感原理介绍几类传感器和相关应用，如电阻式、压电式、电容式、电磁式、光电式传感器等，一般还配有几个简单的传感原理演示和验证试验，过多地强调了理论知识的传授，忽视了知识应用能力的培养，因此带来了一些负面影响。我们精心选择口碑较好的教材进行教学，并要求学生查阅相关文献。此外，结合多年的教学经验和科研成果，我们还编写了补充讲义，新增了近几年机械工程测试技术新发展。力争使学生能系统地学习该课程，掌握机械工程测试技术的基础知识，了解最新研究动态。根据讲授内容，教师带有关实物在课堂上展示，使枯燥的理论与实际有机结合；根据讲授内容，教师提出有关工程实际案例。以工程应用背景的案例激发学生的学习兴趣，强化学习效果；通过例题、习题和思考题的内容选编和精心设计反映传感器技术在当代科技和工程实际与现实生活中的应用。为了增加课程信息量，我们还采用Flash、Powerpoint等多媒体应用软件，设计开发了电子教案和网络课件进行教学，借助Matlab、Proteus、Labview等计算机仿真软件进行模拟演示和实验验证，使教学内容更加丰富，表现形式更为多样，变粉笔黑板式教学为现代电子教学，使过去因没有实物对象而抽象难学的内容变得具体、生动、形象。
4 实践环节
近两年，我们购置了一批功能更为齐全和先进的教学实验设备，精心安排了一批实验项目，将原来单纯传感器原理验证性实验改变为与现代检测技术相结合的研究性实验。鼓励学生参加教师或企业的科研项目，培养学生的实际动手能力和工程应用能力。对一些想学习兴趣浓厚、学有余力的学生，可利用毕业设计的形式进行深入研究，结合课程知识的学习，完成一个测试系统的设计和实现。同时，开放教学实验室和科研实验室，鼓励学生结合课程知识申报校级大学生创新项目、参加社会实践和各类学科竞赛，开展DIY电子设计制作等，并将这些活动的成果作为课程成绩的考核，建立起以全面发展为导向，以能力考核为重点，多元化的学业评价体系[9]。此外，利用假期学校组织教师开展“千名教师进农村、进社区、进企业”活动的契机，由任课老师带领学生进入企业实地考察、现场学习，与企业开展合作，解决一些实际问题。同学们在活动中能很快发现课堂知识在企业中的实际运用，而且一些老师回来以后有了很多的好想法、好点子，也会融入到课堂教学中。这样的实践形式，不仅为师生们提供了服务社会的机会，也更好地培养了学生理论联系实践的能力，提高了课程教学的质量和效果。
5 结语
《机械工程测试技术》在机械类相关专业的课程体系中有着重要的地位和作用，这几年的教学实践探索表明，要教好这门课，必须及时地补充更新教学内容，采取与教学内容相适应的教学方法，加快教材和课件建设，充分利用各种资源，重视实践环节的组织与实施，才能让学生在学习过程中掌握基本理论，培养创新能力，为今后的专业工作打下坚实的基础。
参考文献
[1] 岳春生，许宝庆.浅谈工业仪表及关键测试技术的发展应用[J].中国新技术新产品，2013（10）：26-27.
[2] 王保建，刘吉轩，陈花玲.“卓越工程师教育培养计划”下的机械工程测试技术教学改革与实践[J].实验室科学，2014（5）：120-123.
[3] 徐琳，李伯全.“机械工程测试技术”课程教学改革的研究与现状[J].中国电力教育，2014（29）：49-50.
[4] 王杰.讨论式教学法在课堂教学中的实践—— 以液压系统故障诊断课程为例[J].教育教学论坛，2014（46）：220-222.
[5] 刘韵璇.项目驱动式教学模式浅析[J].长江大学学报：自科版，2013，10（22）：155-156.
[6] 王翠，王中任，张振华，等.车削工件表面粗糙度在机视觉测量装置的设计[J].装备制造技术，2012（7）：46-47.
[7] 王鹏飞，王中任，秦凯歌，等.基于机器视觉的积屑瘤在机监测的实验研究[J].装备制造技术，2012（7）：4-5.
[8] 陶超龄，周岳斌，李加顺，等.一种吹气感应式多功能自动翻页器[P].申请号：201420744164.0，2014.
[9] 张晓冬，李继光，郝俊红.以学科竞赛促进学生实践创新能力的探索[J].中国电力教育，2013（17）：116-117.
关键词：机械工程 测试技术 创新能力 本科教育
中图分类号：G648 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0154-02
机械工程测试技术涉及范围十分广泛，几乎渗透到了各个学科领域，探讨新理论，研究新技术、新材料和新工艺是现代测试技术总的发展方向[1]。机械工程测试技术是一项在不断完善与发展的先进科学技术，相应的教学内容也具有发展性与不定性。任课教师一定要紧跟学科与学术发展动态，积累大量的文献资料，才能保证教学内容的及时更新，构筑扎实的专业基础，促进教学质量的提高。由于《机械工程测试技术》课程是机械类专业一门重要的专业基础课程，历年来该校机械与汽车工程学院的多个专业都将其作为本科专业课程。该课程对于构筑机械类本科生扎实的专业理论基础、拓宽研究思路、提高本科生培养质量，为进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础具有重要意义。
1 教学内容
针对我校人才培养定位，我们在教学内容上进行科学安排和合理调整。教学内容安排上首先介绍现代测试技术发展态势，讨论机械工程测试技术发展的现状、特点及趋势；随后介绍机械工程测试技术的共性知识和各种传感器所依据的定律和效应，重点分析基于传感器的各种基础效应，使学生对传感器有全新理解；然后对智能传感器进行了全面介绍，包括智能传感器的结构与系统、智能传感器的功能特点、智能传感器中的软件、设计与制造等；最后重点介绍近年来出现的几种新型传感技术，如磁流体传感器、生物传感器、MEMS系统、机器视觉、无损检测、多传感器融合等。整个课程体系的设置把握了重点、难点和新技术的动态，以机械工程测试技术基本概念和原理为基础，以传感新效应、新原理、新技术为重点，同时将传感与信息处理结合起来，使学生对信息处理这一抽象理论知识能有更好的掌握和理解。由于上课学生涉及多个专业，根据学生背景增加与专业相关的交叉学科的部分内容，如汽车安全状态监测、信息解耦、多信息融合、网络化传感、机器人控制等内容。此外，在教学环节上还设置了实践环节，安排了自学内容和研究热点问题，通过撰写相关的课程论文，培养学生查阅文献资料和总结写作能力，使学生掌握最新发展动向和国际前沿，培养学生的专业学习兴趣、动手能力和创新能力，为今后的论文选题和科研打好基础。总体来说，本课程的教学内容的设计与人才培养目标相结合，具有基础性、研究性、前沿性和行业性。
2 教学方法
开课学生对象主要为大二和大三学生，他们已经奠定了初步的知识结构，具有一定的自学能力。在课程教学中教师的职责已经不在于传递知识，而更注重激励思考，讲授的重点应该放在科学方法论、教学方法、推理方法、搜集资料的方法、如何从事实中做出结论以及如何分析事实和综合事实上。《机械工程测试技术》是一门工程技术类综合性课程，涉及大量基础理论知识及传感技术研究进展的内容[2-3]。针对本科生的特点，我们在教学方法上进行了改革，运用问题启发式、发言讨论式和项目驱动式等多种教学方式，来激发学生的兴趣，引导学生思考，启发他们的学习兴趣和科研思路。
（1）问题启发式。不能把问题启发式教学简单、片面地看成就是在课堂中多提问，而是多让学生练习。教师的教学指向思考过程而不是答案，让学生受到思维过程上的启发。首先向学生介绍某一类研究专题或方向大致的研究内容与进展，然后根据具体内容提出一些启发性的问题，引导学生进行思考，让学生自己进行相关的资料收集、调查研究，构思研究方案，教师指导学生的研究方法，最后由学生设法解决问题。在教学过程中，适时、适度地启迪、诱导学生的学习活动，锻炼学生的理解判断能力，调动学生学习的主动性和积极性。比如在介绍光电绝对编码器时，首先让学生了解它是一种角度编码器，可以将角位移转换成二进制编码，方便与计算机连接，具有非接触性、体积小、分辨率高、可靠性好、使用方便等特点。然后分别介绍绝对编码器的二进制码盘和循环码盘，启发学生对以下几个问题进行研讨：为什么要设计这两种编码方案？各自的优点与不足是什么？如何设计一种新的编码方案？ 该编码方案可解决哪些实际问题？
（2）发言讨论式。这种教学方法让学生发表自己的见解，并针对这些问题展开小组或集体讨论，再由教师作总结分析。这是一种教师和学生之间、学生和学生之间的互相交流、互相评价、互相完善的教学方法，让学生发言讨论的形式，可以培养学生思考、语言表达与归纳总结的能力，引导学生在课程教学中由被动接受转化为主动参与，在此过程调动了学生的注意和兴趣，大大提高了教学效果[4]。同时也促使教师不断学习，了解最新的技术发展趋势和学科前沿，教师的学术水平也会得到提高。我们在讲授传感器特性时，布置的一次讨论题目是研究传感器温度补偿方法。在讨论过程中，同学们根据不同传感器的特性谈到了多种传感器温度补偿方法。同学们也发现实际传感特性往往与多种环境因素（如温度、湿度、压力等）有关，因此可以进一步引导学生思考如何进行传感器的多维因素补偿。采用这种教学方式之后， 学生在学习过程中真正的从“要我学”变成了“我要学”。
（3）项目驱动式。从培养学生科研能力入手，通过结合实际课题项目来实现教学目标。教师根据讲授内容，安排一些实际课题项目让学生完成，或者直接让学生参加到自己的科研项目中去，给学生创造科研实践的机会，在科研实践中培养学生的科研情感和提升科研素质。教师在必要时对学生进行指导和帮助，同时授课时把自己的研究成果纳入教学之中，课程教学内容可以及时更新[5]。在《机械工程测试技术》教学中，我们十分注重将课程内容与教师具体科研项目结合。一部分学生参与了相关课题项目的具体研究工作，在完成任务的过程中，学生发挥了主动性、创造性，使枯燥的公式推导和解题变成有趣的试验过程，培养了研究能力，提高学习效果，起到了以科研项目提高教学质量的作用。将科研项目和《机械工程测试技术》课程的教学过程结合，在这几年的教学实践中收到了明显的教学效果，有一些学生已经申报了专利、发表了学术论文[6-8]。作为一种行之有效的教学方法，项目驱动教学法对于解决教学中理论与实践脱节的问题有着良好的补偿作用，能够充分发挥学生个体的学习主动性，大大提高了学生的综合素质，有效地培养了学生自主学习、分析问题、解决问题、科研创新的能力。 3 教学手段
教材是本科生课程教学的一个重要组成部分，教材的质量直接影响课程教学的有效性。目前，《机械工程测试技术》课程的国内可用教材众多，教学基本上都以知识体系为顺序。先讲传感器的基本概念和基本特性，然后依据不同传感原理介绍几类传感器和相关应用，如电阻式、压电式、电容式、电磁式、光电式传感器等，一般还配有几个简单的传感原理演示和验证试验，过多地强调了理论知识的传授，忽视了知识应用能力的培养，因此带来了一些负面影响。我们精心选择口碑较好的教材进行教学，并要求学生查阅相关文献。此外，结合多年的教学经验和科研成果，我们还编写了补充讲义，新增了近几年机械工程测试技术新发展。力争使学生能系统地学习该课程，掌握机械工程测试技术的基础知识，了解最新研究动态。根据讲授内容，教师带有关实物在课堂上展示，使枯燥的理论与实际有机结合；根据讲授内容，教师提出有关工程实际案例。以工程应用背景的案例激发学生的学习兴趣，强化学习效果；通过例题、习题和思考题的内容选编和精心设计反映传感器技术在当代科技和工程实际与现实生活中的应用。为了增加课程信息量，我们还采用Flash、Powerpoint等多媒体应用软件，设计开发了电子教案和网络课件进行教学，借助Matlab、Proteus、Labview等计算机仿真软件进行模拟演示和实验验证，使教学内容更加丰富，表现形式更为多样，变粉笔黑板式教学为现代电子教学，使过去因没有实物对象而抽象难学的内容变得具体、生动、形象。
4 实践环节
近两年，我们购置了一批功能更为齐全和先进的教学实验设备，精心安排了一批实验项目，将原来单纯传感器原理验证性实验改变为与现代检测技术相结合的研究性实验。鼓励学生参加教师或企业的科研项目，培养学生的实际动手能力和工程应用能力。对一些想学习兴趣浓厚、学有余力的学生，可利用毕业设计的形式进行深入研究，结合课程知识的学习，完成一个测试系统的设计和实现。同时，开放教学实验室和科研实验室，鼓励学生结合课程知识申报校级大学生创新项目、参加社会实践和各类学科竞赛，开展DIY电子设计制作等，并将这些活动的成果作为课程成绩的考核，建立起以全面发展为导向，以能力考核为重点，多元化的学业评价体系[9]。此外，利用假期学校组织教师开展“千名教师进农村、进社区、进企业”活动的契机，由任课老师带领学生进入企业实地考察、现场学习，与企业开展合作，解决一些实际问题。同学们在活动中能很快发现课堂知识在企业中的实际运用，而且一些老师回来以后有了很多的好想法、好点子，也会融入到课堂教学中。这样的实践形式，不仅为师生们提供了服务社会的机会，也更好地培养了学生理论联系实践的能力，提高了课程教学的质量和效果。
5 结语
《机械工程测试技术》在机械类相关专业的课程体系中有着重要的地位和作用，这几年的教学实践探索表明，要教好这门课，必须及时地补充更新教学内容，采取与教学内容相适应的教学方法，加快教材和课件建设，充分利用各种资源，重视实践环节的组织与实施，才能让学生在学习过程中掌握基本理论，培养创新能力，为今后的专业工作打下坚实的基础。
参考文献
[1] 岳春生，许宝庆.浅谈工业仪表及关键测试技术的发展应用[J].中国新技术新产品，2013（10）：26-27.
[2] 王保建，刘吉轩，陈花玲.“卓越工程师教育培养计划”下的机械工程测试技术教学改革与实践[J].实验室科学，2014（5）：120-123.
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[6] 王翠，王中任，张振华，等.车削工件表面粗糙度在机视觉测量装置的设计[J].装备制造技术，2012（7）：46-47.
[7] 王鹏飞，王中任，秦凯歌，等.基于机器视觉的积屑瘤在机监测的实验研究[J].装备制造技术，2012（7）：4-5.
[8] 陶超龄，周岳斌，李加顺，等.一种吹气感应式多功能自动翻页器[P].申请号：201420744164.0，2014.
[9] 张晓冬，李继光，郝俊红.以学科竞赛促进学生实践创新能力的探索[J].中国电力教育，2013（17）：116-117.