面向工程能力培养的测试技术课程教学改革研究

面向工程能力培养的测试技术课程教学改革研究

冯伟，侯鹏亮，陈树祥，黄建军，南玉龙

（盐城工学院 机械工程学院， 江苏 盐城 224051）

摘要：测试技术与信号处理课程是高等理工类学校机械及汽车工程专业开设的重要专业基础课，对学生实践能力的培养及工程能力的应用都有着非常重要的作用。面向学生的工程能力培养，将理论课程内容与实验及实践相结合，将企业中的生产项目实例整理成为教学案例，贯穿于教学工作中，获得了良好的教学效果，使学生相关能力有大幅度的提升，理论与实践相结合，实现了产教融合。

关键词：测试技术 教学改革 产教融合 实践能力

一 引言

随着科学技术发展的日新月异，测试技术的应用愈发广泛，无论是在日常生活中，还是在航空航天领域、军事领域、机械生产过程中，测试技术可以说无处不在。掌握测试技术所需的相关测试手段及信号处理的方法，对于当代高等学校本科机械专业的学生来说非常重要，是今后从事相关生产实际科学研究工作的基础。

“卓越工程师教育培养计划”是教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020

年）》的重大改革项目，也是贯彻落实国家新工科建设与发展的重要抓手”能力的培养要从基础课程教学开始[1]。作为工科本科院校，培养具有工程实践能力的卓越工程师预备力量正是我们专业培养的主要目标。要达到该目标，知识传输是关键，课程输出是起点。课程是“立德树人成效”这一人才培养根本标准的具体化、操作化和目标化，也是当前中国大学带有普遍意义的短板、瓶颈和关键所在[2]。

因此，本文从卓越工程师培养计划出发，面向工程能力培养的测试技术课程教学改革进行研究。分析课程的特点及存在的问题，提出“案例教学融合”的新模式，解决教学中的实际问题，做到“知行统一”，实现“产教融合”。

二 课程特点与存在问题

测试技术是机械类专业一般于大三年级开设的核心专业课程，内容包括信号的分类与描述、测试系统的特性、常用传感器、信号调理与记录以及信号的分析与处理等各张杰内容，教学目标是培养学生利用测试技术以及测试手段分析、处理、解决复杂工程测试问题的能力。但机械测试技术课程的基本概念多，物理意义难理解，在常规的教学模式下，学生难以有效地将测试技术运用于解决实际问题。而实验教学是学生最直接的实践方式，通过实验可以培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力[3]。测试与信号处理先修课程为高等数学、大学物理、材料力学、材料与热处理工艺等，与其他课程相比，对先修课程要求较高，需要有扎实的基础先修知识，才能够对本课程的相关教学内容有深入的理解。后续课程为特种加工技术、机械制造技术基础、机械优化设计等，测试技术与信号处理课程起到良好的承上启下的作用。

面向工程能力培养，该课程开设过程中，主要存在的问题有：

（1）课程内容涉及多学科的融合。

（2）培养计划修订，课程内容与课时长度的冲突。

（3）课程实验内容设计单一。

（4）应用工程实际了解不足。

三 改进措施

（1）多媒体教学内容丰富化

教师在教学过程中常用的教学方法主要为多媒体教学和板书教学。两种教学方法各有所长。板书是传统教学的典型代表，是教师教授学生知识最直接、最常用的渠道。教师利用板书可以层级书写讲授内容，由浅入深地引入相关概念，从而引导学生掌握晦涩难懂的理论[4]。多媒体教学是指利用多媒体计算机，综合处理和控制符号、语言、文字、声音、图形、图像和音像等多种媒体信息，把多媒体的各个要素按教学要求进行有机组合并通过屏幕或投影机投影显示出来，同时按需要加上声音的配合，以及使用者与计算机之间的人机交互操作，完成教学或训练过程。多媒体教学具有直观、生动、形象等优点[5]。我们授课在原有板书的基础上，对PPT的内容逐步进行优化，PPT中增加了大量的图片、动画、动态图、及视频链接。激发学生的学习热情及学习兴趣，让同学们有更加直观和感性的认识，对理论知识以及理论知识的应用理解的更为透彻。

（2）线下、线上结合

在过去的三年时间里，线上授课成为主流，Spoc、雨课堂、超星课堂等一系列网络课程平台不断涌现，功能不断完善。使得在疫情期间教学工作能够顺利的展开。2023年终于在政策指导下，回归到了恢复到教师和学生们熟悉的线下上课状态。课程开设年级为本科大三年级，有利于机械专业学生在先修课程的知识储备充足的前提下，更好地对本门课进行全面的理解。课程囊括的教学内容非常丰富，涉及了多学科的交叉与融合，与当今最前沿的技术接轨。可利用的网络资源丰富，非常适合进行互联网线上及教授授课线下相结合的混合式教学。努力做的学生是主体， 利用“雨课堂”平台课前导入“测试技术教学课件”不同章节基础知识和原理等相关的线上学习资源并发布学习任务。请同学们自行进行预习。课前，采用线上扫码点名的方式。将签到二维码展示在大屏幕上，同学们通过手机扫码可进行签到。相比较于过去的老师口述点名，效率提高。以图

1为例，可以直观得到未签到人数为5人。为学期末总成绩评定中的平时成绩提供了判断依据。经过几年的探索，发现优秀的教学效果和生动的线下授课分不开，教师利用板书以及在教室里授课，与学生在同一空间下的交流与沟通，才是最有利的知识传输方式。因此实际授课中，主要的教学方式仍是线下教室教学，多媒体与板书相结合。

图1 雨课堂学生出勤统计            图2 雨课堂随机点名统计

另外在授课过程中，教师围绕重难点知识设计问题，并在线上发布，由学生在线下进行小组合作研讨或讨论解决，同学们做好后上传到平台，避免有的同学在课堂上，掌握的不完全影响做题速度、影响上课进度，可以下课认真复习再继续完成和提交，且讨论题目在平台留存，理论课程结束后留档保存，充分了解学生的掌握情况。授课期间教师可登入雨课堂进行随机点名，学生感觉有种中奖的感觉，提高了学习的趣味性，使学生参与学习过程，通过线上线下相结合的教学模式，有效提高教学效果。

（3）加入自主实验环节

测试技术与信号处理课程强调实践性，必须将理论知识与实际的应用相结合，其中实验教学是非常重要的一个部分。课程开始前期阶段开始的实验课程内容比较单一，主要包括典型信号的合成与分解以及信号的分析，将给定的一般周期性信号进行傅里叶级数展开，得到其频率组成成分，以及各频率对应的幅值大小。学生很难真正理解其含义，教改过程中增加了自主实验环节，将给定的Matlab程序发给学生，让学生在计算机上自己进行实验的设计与操作，最后进行分析，以期能够对整个实验目的和实验过程有充分的理解和认识。

（4）教学案例导入

根据本课程的特点，面向工程能力的培养，为更好地锻炼学生的实践能力，做到产教融合，在授课中加入大量的教学案例。大部分教学案例来自于实践合作企业的横向课题，主要传输给机械设计制造及其自动化专业、车辆工程专业学生，通过在企业的实践过程中所完成的项目，将个别项目整理成教学案例，在授课过程中引入案例，将教学内容丰富化和形象化，将实际机械工程项目案例引入教学过程形成全新的教学内容。尽可能的将工程现场实际情况借助各种手段搬到课堂中，通过对测试现场的介绍，总结梳理使学生更形象和深刻的掌握所学知识。

图3产学结合案例教学研究方法框图

现代测试技术十分迅速、无处不在。因此同学们应该把本门课程中所学习的理论知识多加研究，与具体的实践相结合，在今后的学习或者工作中得以发挥会获得较大的收获。产学结合研究方法框图如图3所示，实践教学环节对于开发学生综合判断能力、独立工作能力和解决问题能力有着重要意义。鼓励教师去企业实践，将实践项目形成经典工程案例，导入教学课堂。将科研成果和自主实验环节相结合，授课中注重实践互动及网络资源，从而达到良好能力输出。

图4整体教学改革方案框图

如图4所示为整体教学改革方案框图，深耕教学，采用调研、设计、实施、递进化操作，将自主设计与案例教学并行推进，并应于到理论课程中。进而与前述的实验项目优化，进行体系化输出，使得学生具备分析、处理和解决实际工程问题的能力。

四 结论

   针对测试技术与信号处理课程的特点及受众对象，面向工程能力培养，着眼于产教融合，立足学生实践能力的提高。提出了教学改革方案，将多媒体内容丰富化，充分调动学生学习的积极性。充分利用Spoc、雨课堂等平台，采用线上、线下混合式教学的模式，有效的提高教学效果。加入自主实验环节，培养了学生的实践能力。从企业横向项目出发，将工程实例整理成案例融入到理论教学中，真正实现知行统一，不仅大大提高工科类院校机械类学生专业素养，也为其他类似课程改革提供了参考依据。

参考文献

[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）.

[2] 李菊, 张丽, 韦伟等. 基于产教融合的软件测试技术课程建设研究[J]. 电脑与电信. 2023.08:11-14.

[3]白泽朴,张继延.实验教学在创新人才培养中的作用及其实现[J].实验技术与管理,2019(7):5-7,28.

[4]张铮.多媒体辅助下的教学板书设计[J].南阳师范学院学报,2022,21(6):72-76.

[5] 金雪莲,兰洁.谈在高等数学课堂中合理应用多媒体教学[J].辽宁工业大学学报

,2018,20(6):135-137.