论文部分内容阅读
【摘 要】简要分析了“机械工程测试技术”课程已有的教学内容、教学方法等,并针对传统教学模式中的一些不足,进行了多元化教学模式的探索。
【关键词】机械工程测试技术 多元化教学模式 教学改革
【中图分类号】H191 【文献标识码】A 【文章编号】1009—9646(2008)06-0192-02
1 引言
“机械工程测试技术”作为机械类的专业基础课程,其理论学习、传感器和常见量测量及其实验大约各占了三分之一[1]。该课程具有学科跨度大、课程内容较抽象、理论知识繁多、实践环节要求高等特点。初学者常会面临许多问题[2-5]:习惯从时域角度看问题,难以从频域角度进行分析;信号处理部分理论性较强,对数学基础要求高;出于对实验设备的投入和维护方面考虑,无法满足学生积极主动进行实验的要求;学生对测试系统和传感器等概念及操作没有感性认识。
通过几年该课程的教学实践,我们感到原有的课程设置、教学内容、教学方法等已经不能满足现代机械工程专业教育发展的需求。在学时少,新内容多的条件下,有必要探索一套更有效、更生动的教学方案,以满足学生的求知欲望,开阔学生的思维,培养学生理论联系实际的能力。本文首先分析以往教学模式存在的问题,在对近几年本教研室在教学改革中的总结基础上,对多元化教学模式进行了探索。
2 教学方式的多元化
教学方式的多元化可以分别从教学方法和教学形式两个方面来看。传统的教学方式比较单一,大多采用灌输式或填鸭式等模式[6]。这种模式偏重知识传授,主要以教师为中心,优点是有利于教师发挥主导作用,有利于教师组织、监控整个教学活动进程,便于教师向学生传授系统的科学知识。但弊病是课堂信息量少且单调,会造成学生被动吸收知识,难以充分调动学生学习的积极性和主观能动性,不利于培养学生的创新思维和创新能力。即便用了CAI或电化教学手段,也只是改变了传授形式,其实质仍不利于开拓学生思路和提高分析解决问题的能力。
为提高课堂教学质量,丰富和发展传统的教学形式,学术界已经提出了很多教学形式[7]:如课堂教学形式、实验教学形式、网络教学形式、计算机辅助教学形式、多媒体教学形式等。此外,作为教学研究永恒的课题,教学方法的改革是提高教育教学质量的关键。目前,富有实效的教学方法有暗示教学法、直观教学法、课堂讨论法、六步教学法和启发式教学法等[7]。
近几年,为了全面提高教学质量,笔者根据“机械工程测试技术”这门课程的特点,筛选、比较了各种教学形式,最终采取以传统的教学形式为基础和前提,注重应用现代化的教学手段和方法。在教学中根据课程自身的特点,运用录像、投影等多媒体现代化教学手段进行辅助教学。比如在讲电阻应变片部分章节时,播放与应变片粘贴工艺及应用有关的录像,使学生能轻松的理解该内容。在教学方法上,我们综合使用了直观教学法、课堂讨论和启发式教学法等对课程不同内容进行教学。对于公式较多的章节(如信号频谱部分)多采用黑板式教学,对公式定理进行细致推导;而对于应用性强的章节(例如传感器、信号调理等部分)则结合黑板教学和多媒体演示等方法,使学生在形象生动的学习中掌握理论与实验方法,学会如何把理论和实践联系起来。在针对重点、难点内容时,我们常借助多媒体特有优势进行形象化教学。例如,多数学生难以理解课程中的数字信号处理内容,我们把数字信号采样、截断、信号混叠等内容,用FLASH动画形式展现出来,使学生一目了然得看到整个过程,加深对问题的理解。
3 教学内容的多元化
“机械工程测试技术”这门课程内容庞杂,概念繁多,知识面广,学生普遍感到这门课程学习起来比较困难。因为这门课与普通物理、工程数学、电工电子学、计算机程序设计及工程力学等公共基础课程有密切联系,而且随着科学技术的快速发展,这种相互交叉还会日益加强。因此,在教学中特别注重加强本课程与其它课程的横向联系,在各教学环节中提醒学生使用以前学过的课程知识,温故而知新。实践教学证明,这种横联系可以大大加强学生对这些课程知识的掌握,提高他们的综合应用能力。
在课堂教学中,删减或淡化与核心理论无关的繁琐的数学推导和内容,突出重点内容的教授,促进学生掌握核心理论。以信号流程为主线,将课程其他内容与信号处理这个主干联系在一起,以利于学生建立完整体系的概念,保证教学内容的基础性和系统性。
从这几年的教学来看,传感技术、测试方法及测量装置等教学内容较陈旧,落后于社会生产实践。而课本也只局限于介绍传统理论知识,造成学生学习动力不足。近年来,我们不断增加新技术、新知识、新内容的教授,特别是加入了计算机在测试技术领域中的应用这方面的内容,使学生掌握了计算机在数据采集、应用等知识,深刻理解了典型的计算机测控系统的构成。
4 实验形式的多元化
实践性强是测试技术的一个突出特点。测试技术课程的配套实验,除了配合课堂教学之外,更重要的是重视培养学生的创造性思维能力和解决实际问题的能力。实验教学现行教学大纲中安排的实验大致可分为两大类,一类是验证基础理论的验证型实验,另一类为进行实际测量训练的认识、应用型实验。在以往的实验教学中,理论验证型和认识型实验所占的比例量过大。笔者认为,在教学中安排一定数量的参与性、设计性和综合性实验,可以有效促进学生掌握该学科的理论知识,并获得相应的综合测试技能和实验能力,初步具备处理实际测试工作的能力。因此这几年,我们在实验教学设计上转变观念,建立新的实验教学体系,增加实验学时数,调整实验内容,利用现代计算机多媒体技术,探索理论教学与实验教学相结合的新方法、缩小认识性实验和验证性的比例,增加参与性实验和设计性实验。
除了实验内容的多元化,我们还在实验设备的多元化上进行了探索。为了完成各种形式的实验,传统实验教学需要大量的硬件设备,投入大且灵活性及通用性差;而且学生操作容易损坏设备,维护及连续性运作困难。为了以较少的投入来完成复杂的测试与分析任务,我们在实验教学过程中要求学生运用已学的编程语言(如VB、VC、MATLAB、LABVIEW等)和虚拟仪器技术[8]等,改造传统的仪器设备,构建一种功能强、机动灵活、便于更新的虚拟式测试系统。
比如在学习了测试技术的基本知识后,要求学生课下用仿真实验代替习题,利用MATLAB或者LABVIEW软件平台自己动手设计小的信号分析系统,对一些信号进行分析。图1就是学生在学习了周期信号的三角函数级数展开后,在MATLAB平台下编写的用不同谐波合成的周期方波的结果,通过拖动图1中的滑键改变谐波次数,从而改变合成方波的纹波形状。进而加深了学生对周期信号可以用三角函数的多级谐波合成这个概念的理解。
图2是学生用MATLAB制作的阻尼比和固有频率对系统动态特性的影响图通过拖动图中的滑键观察可以得出书上的结论:固有频率越大,系统越易达到稳态,在阻尼比为0.7左右时对系统的影响最小,这样就使得学生更加容易理解和接受这些知识,而不是死背硬记。
5 结语
在对“机械工程测试技术”课程教学工作的实践、分析和总结基础上,针对以往教学模式存在的问题,本文对该课程的多元化教学模式进行了探索。这些年的教学实践表明,多元化教学模式能够改变以往学生对这门课程的学习态度,提高学生学习的积极性、主动性和学习效率。然而,测试技术的多元化教学模式还处于探索阶段,在实施过程中还存在一定问题,比如学生已经习惯了传统的教学模式,对于多元化教学模式需要有一个适应过程,这要求教师耐心引导学生,使其尽快适应和融入;现有教材的建设工作相对滞后,这要求教师和学生具有较高的掌握和驾驭新工具、新知识和新技术等技能,以便通过书本以外的其他各种途径获取信息。
参考文献
[1] 熊诗波,黄长艺.机械工程测试技术基础(第三版)[M].机械工业出版社,2006.
[2] 闫利文.基于PBL的机械工程测试技术教学探讨.常熟理工学院学报[J].2007,6:115-117.
[3] 吴世雄,王成勇.“机械工程测试技术”教学改革的探索[J].广东工业大学学报(社会科学版),2007,7(增刊):108-109.
[4] 阎文兵,姜绍忠.“机械工程测试技术基础”教学探讨[J].兵工高教研究,2001(4):37-38.
[5] 张小栋,苗晓燕,王光铨.机械工程测试技术类课程教学计划研讨[J].振动、测试与诊断.2000,28(增刊):236-240.
[6] 何岭松,王峻峰.用PC机上的资源建立测试技术课程实验教学环境室[J].实验技术与管理,2005,22(1):107-110.
[7] 刘显玉,孟淑娟,宁晓霞,等,教学方法与教学手段的探讨[J].辽宁高职学报,2004,12,6:89-109.
[8] 顾鼎明等.虚拟仪器及其在机械工程测试技术中的应用[J].上海工程技术大学学报,2002,(2):111.
【关键词】机械工程测试技术 多元化教学模式 教学改革
【中图分类号】H191 【文献标识码】A 【文章编号】1009—9646(2008)06-0192-02
1 引言
“机械工程测试技术”作为机械类的专业基础课程,其理论学习、传感器和常见量测量及其实验大约各占了三分之一[1]。该课程具有学科跨度大、课程内容较抽象、理论知识繁多、实践环节要求高等特点。初学者常会面临许多问题[2-5]:习惯从时域角度看问题,难以从频域角度进行分析;信号处理部分理论性较强,对数学基础要求高;出于对实验设备的投入和维护方面考虑,无法满足学生积极主动进行实验的要求;学生对测试系统和传感器等概念及操作没有感性认识。
通过几年该课程的教学实践,我们感到原有的课程设置、教学内容、教学方法等已经不能满足现代机械工程专业教育发展的需求。在学时少,新内容多的条件下,有必要探索一套更有效、更生动的教学方案,以满足学生的求知欲望,开阔学生的思维,培养学生理论联系实际的能力。本文首先分析以往教学模式存在的问题,在对近几年本教研室在教学改革中的总结基础上,对多元化教学模式进行了探索。
2 教学方式的多元化
教学方式的多元化可以分别从教学方法和教学形式两个方面来看。传统的教学方式比较单一,大多采用灌输式或填鸭式等模式[6]。这种模式偏重知识传授,主要以教师为中心,优点是有利于教师发挥主导作用,有利于教师组织、监控整个教学活动进程,便于教师向学生传授系统的科学知识。但弊病是课堂信息量少且单调,会造成学生被动吸收知识,难以充分调动学生学习的积极性和主观能动性,不利于培养学生的创新思维和创新能力。即便用了CAI或电化教学手段,也只是改变了传授形式,其实质仍不利于开拓学生思路和提高分析解决问题的能力。
为提高课堂教学质量,丰富和发展传统的教学形式,学术界已经提出了很多教学形式[7]:如课堂教学形式、实验教学形式、网络教学形式、计算机辅助教学形式、多媒体教学形式等。此外,作为教学研究永恒的课题,教学方法的改革是提高教育教学质量的关键。目前,富有实效的教学方法有暗示教学法、直观教学法、课堂讨论法、六步教学法和启发式教学法等[7]。
近几年,为了全面提高教学质量,笔者根据“机械工程测试技术”这门课程的特点,筛选、比较了各种教学形式,最终采取以传统的教学形式为基础和前提,注重应用现代化的教学手段和方法。在教学中根据课程自身的特点,运用录像、投影等多媒体现代化教学手段进行辅助教学。比如在讲电阻应变片部分章节时,播放与应变片粘贴工艺及应用有关的录像,使学生能轻松的理解该内容。在教学方法上,我们综合使用了直观教学法、课堂讨论和启发式教学法等对课程不同内容进行教学。对于公式较多的章节(如信号频谱部分)多采用黑板式教学,对公式定理进行细致推导;而对于应用性强的章节(例如传感器、信号调理等部分)则结合黑板教学和多媒体演示等方法,使学生在形象生动的学习中掌握理论与实验方法,学会如何把理论和实践联系起来。在针对重点、难点内容时,我们常借助多媒体特有优势进行形象化教学。例如,多数学生难以理解课程中的数字信号处理内容,我们把数字信号采样、截断、信号混叠等内容,用FLASH动画形式展现出来,使学生一目了然得看到整个过程,加深对问题的理解。
3 教学内容的多元化
“机械工程测试技术”这门课程内容庞杂,概念繁多,知识面广,学生普遍感到这门课程学习起来比较困难。因为这门课与普通物理、工程数学、电工电子学、计算机程序设计及工程力学等公共基础课程有密切联系,而且随着科学技术的快速发展,这种相互交叉还会日益加强。因此,在教学中特别注重加强本课程与其它课程的横向联系,在各教学环节中提醒学生使用以前学过的课程知识,温故而知新。实践教学证明,这种横联系可以大大加强学生对这些课程知识的掌握,提高他们的综合应用能力。
在课堂教学中,删减或淡化与核心理论无关的繁琐的数学推导和内容,突出重点内容的教授,促进学生掌握核心理论。以信号流程为主线,将课程其他内容与信号处理这个主干联系在一起,以利于学生建立完整体系的概念,保证教学内容的基础性和系统性。
从这几年的教学来看,传感技术、测试方法及测量装置等教学内容较陈旧,落后于社会生产实践。而课本也只局限于介绍传统理论知识,造成学生学习动力不足。近年来,我们不断增加新技术、新知识、新内容的教授,特别是加入了计算机在测试技术领域中的应用这方面的内容,使学生掌握了计算机在数据采集、应用等知识,深刻理解了典型的计算机测控系统的构成。
4 实验形式的多元化
实践性强是测试技术的一个突出特点。测试技术课程的配套实验,除了配合课堂教学之外,更重要的是重视培养学生的创造性思维能力和解决实际问题的能力。实验教学现行教学大纲中安排的实验大致可分为两大类,一类是验证基础理论的验证型实验,另一类为进行实际测量训练的认识、应用型实验。在以往的实验教学中,理论验证型和认识型实验所占的比例量过大。笔者认为,在教学中安排一定数量的参与性、设计性和综合性实验,可以有效促进学生掌握该学科的理论知识,并获得相应的综合测试技能和实验能力,初步具备处理实际测试工作的能力。因此这几年,我们在实验教学设计上转变观念,建立新的实验教学体系,增加实验学时数,调整实验内容,利用现代计算机多媒体技术,探索理论教学与实验教学相结合的新方法、缩小认识性实验和验证性的比例,增加参与性实验和设计性实验。
除了实验内容的多元化,我们还在实验设备的多元化上进行了探索。为了完成各种形式的实验,传统实验教学需要大量的硬件设备,投入大且灵活性及通用性差;而且学生操作容易损坏设备,维护及连续性运作困难。为了以较少的投入来完成复杂的测试与分析任务,我们在实验教学过程中要求学生运用已学的编程语言(如VB、VC、MATLAB、LABVIEW等)和虚拟仪器技术[8]等,改造传统的仪器设备,构建一种功能强、机动灵活、便于更新的虚拟式测试系统。
比如在学习了测试技术的基本知识后,要求学生课下用仿真实验代替习题,利用MATLAB或者LABVIEW软件平台自己动手设计小的信号分析系统,对一些信号进行分析。图1就是学生在学习了周期信号的三角函数级数展开后,在MATLAB平台下编写的用不同谐波合成的周期方波的结果,通过拖动图1中的滑键改变谐波次数,从而改变合成方波的纹波形状。进而加深了学生对周期信号可以用三角函数的多级谐波合成这个概念的理解。
图2是学生用MATLAB制作的阻尼比和固有频率对系统动态特性的影响图通过拖动图中的滑键观察可以得出书上的结论:固有频率越大,系统越易达到稳态,在阻尼比为0.7左右时对系统的影响最小,这样就使得学生更加容易理解和接受这些知识,而不是死背硬记。
5 结语
在对“机械工程测试技术”课程教学工作的实践、分析和总结基础上,针对以往教学模式存在的问题,本文对该课程的多元化教学模式进行了探索。这些年的教学实践表明,多元化教学模式能够改变以往学生对这门课程的学习态度,提高学生学习的积极性、主动性和学习效率。然而,测试技术的多元化教学模式还处于探索阶段,在实施过程中还存在一定问题,比如学生已经习惯了传统的教学模式,对于多元化教学模式需要有一个适应过程,这要求教师耐心引导学生,使其尽快适应和融入;现有教材的建设工作相对滞后,这要求教师和学生具有较高的掌握和驾驭新工具、新知识和新技术等技能,以便通过书本以外的其他各种途径获取信息。
参考文献
[1] 熊诗波,黄长艺.机械工程测试技术基础(第三版)[M].机械工业出版社,2006.
[2] 闫利文.基于PBL的机械工程测试技术教学探讨.常熟理工学院学报[J].2007,6:115-117.
[3] 吴世雄,王成勇.“机械工程测试技术”教学改革的探索[J].广东工业大学学报(社会科学版),2007,7(增刊):108-109.
[4] 阎文兵,姜绍忠.“机械工程测试技术基础”教学探讨[J].兵工高教研究,2001(4):37-38.
[5] 张小栋,苗晓燕,王光铨.机械工程测试技术类课程教学计划研讨[J].振动、测试与诊断.2000,28(增刊):236-240.
[6] 何岭松,王峻峰.用PC机上的资源建立测试技术课程实验教学环境室[J].实验技术与管理,2005,22(1):107-110.
[7] 刘显玉,孟淑娟,宁晓霞,等,教学方法与教学手段的探讨[J].辽宁高职学报,2004,12,6:89-109.
[8] 顾鼎明等.虚拟仪器及其在机械工程测试技术中的应用[J].上海工程技术大学学报,2002,(2):111.