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第1篇

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程測試技術(shù)；工程教育認(rèn)證；課程改革

前言

測試是人類認(rèn)識客觀世界的重要手段，是科學(xué)研究的基本方法，在工程技術(shù)領(lǐng)域中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制等都離不開測試技術(shù)，它主要研究各種物理量的測量原理和測量信號分析處理方法[1]。機(jī)械工程測試技術(shù)介紹了測試技術(shù)的系統(tǒng)組成、基本原理，以及對測試信號數(shù)據(jù)的分析方法，能夠?qū)C(jī)械工程測試中應(yīng)用較多的振動、位移、力、溫度等物理量進(jìn)行檢測和處理，是機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)和橋梁[2]。以濱州學(xué)院為例，機(jī)械工程測試技術(shù)是一門面向機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)機(jī)械電子方向的必修課程，先修課程包括大學(xué)物理、電工電子學(xué)、控制工程基礎(chǔ)等，與后修的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)形成了完整的機(jī)電類專業(yè)課程體系[3]。通過課程改革，進(jìn)一步整合相關(guān)教學(xué)資源和教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)測控類應(yīng)用培養(yǎng)，豐富機(jī)械專業(yè)的應(yīng)用型課程體系，為將來從事控制類的機(jī)械專業(yè)學(xué)生打下良好的基礎(chǔ)。本課程安排在本科教學(xué)的第五學(xué)期，學(xué)生具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)，同時(shí)部分學(xué)生參與了科技創(chuàng)新大賽，有使用傳感器進(jìn)行參數(shù)檢測的經(jīng)驗(yàn)，這為課程的學(xué)習(xí)提供了良好的基礎(chǔ)。由于本課程應(yīng)用性強(qiáng)，按照傳統(tǒng)的教學(xué)方式，信號頻譜分析的理論部分要求較高、較難，傳感器部分種類多且雜，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)興趣不足、學(xué)習(xí)動力不夠，教學(xué)效果無法滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。自2005年以來，我國開始構(gòu)建工程教育認(rèn)證體系，逐步開展專業(yè)認(rèn)證工作，于2016年6月成為《華盛頓協(xié)議》正式成員。工程教育認(rèn)證是實(shí)現(xiàn)工程教育與工業(yè)界對接，提升工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效途徑，因此探索工程教育認(rèn)證視閾下的課程改革，對于更新教學(xué)理念、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、推進(jìn)地方高校專業(yè)認(rèn)證具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[4]。因此，濱州學(xué)院緊緊圍繞培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，在工程教育認(rèn)證的背景下，進(jìn)行了機(jī)械工程測試技術(shù)“案例+實(shí)驗(yàn)”導(dǎo)向的教學(xué)方法改革，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中灌輸式教學(xué)方法，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，既有利于學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識和基本技能，又較好的培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

一、課程培養(yǎng)目標(biāo)

機(jī)械工程測試技術(shù)是以機(jī)械工程領(lǐng)域?yàn)閼?yīng)用背景，解決工程中常見動態(tài)物理量的測試問題。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握信號采集、傳輸、變換及數(shù)據(jù)處理的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法，能根據(jù)研究對象合理選用傳感器，具備構(gòu)建基本工程測試系統(tǒng)和進(jìn)行常見參量檢測的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究和處理測控工程問題打下基礎(chǔ)[5]。具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（一）知識目標(biāo)1.信號時(shí)域和頻域的描述方法，建立起信號頻譜分析的概念；利用傅立葉變換對周期信號和非周期信號進(jìn)行頻譜分析計(jì)算。2.測試裝置靜、動態(tài)特性的評價(jià)方法和不失真測試條件，并能用于測試裝置的分析和選擇；掌握一階、二階線性系統(tǒng)動態(tài)特性及其測定方法。3.常用傳感器的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用以及傳感器的選用原則。4.信號調(diào)理電路（電橋、調(diào)制與解調(diào)、濾波、放大）的工作原理和性能，并能較合理的設(shè)計(jì)和選用。5.數(shù)字信號的一般處理步驟；相關(guān)分析及功率譜的基本原理、方法和應(yīng)用。（二）能力目標(biāo)1.具備正確運(yùn)用測試方法、合理選用測試儀器、科學(xué)分析與處理數(shù)據(jù)的能力。2.培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)知識構(gòu)建測試系統(tǒng)和分析、解決實(shí)際測試工程問題的能力。（三）素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生具有科學(xué)的思維方法、自主學(xué)習(xí)的意識和創(chuàng)新精神；具備工作嚴(yán)謹(jǐn)、誠實(shí)守信、敢于承擔(dān)責(zé)任的職業(yè)道德與操守。2.通過參與案例分組討論和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目操作，培養(yǎng)學(xué)生溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

二、課程體系構(gòu)建

本課程分為理論和實(shí)踐兩大部分，包括32學(xué)時(shí)的課堂講授和8學(xué)時(shí)的傳感器綜合實(shí)驗(yàn)操作。課程體系整體框架如圖1所示。理論教學(xué)共8章內(nèi)容，包括緒論、信號及其描述、測試裝置的靜態(tài)和動態(tài)特性、常見傳感器的原理與應(yīng)用、信號調(diào)理與記錄、信號處理初步、測試技術(shù)在工程中的應(yīng)用以及虛擬儀器技術(shù)。其中，第二章信號及其描述主要包括信號的分類與描述，周期信號與離散頻譜，瞬變非周期信號與連續(xù)頻譜，隨機(jī)信號。第三章測量裝置的特性主要包括靜態(tài)特性，一階、二階動態(tài)特性，測試裝置對單位階躍信號的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)不失真測量的條件。第四章傳感器原理與應(yīng)用主要包括電阻式、電容式、電感式、磁電式、壓電式、熱電式與光電式傳感器，其他傳感器及智能傳感器，傳感器的選用原則。第五章信號調(diào)理與記錄主要包括電橋、調(diào)制與解調(diào)、濾波、信號放大、測試信號的顯示與記錄。第六章信號處理初步主要包括數(shù)字信號處理的基本步驟，相關(guān)分析及其應(yīng)用，功率譜分析及其應(yīng)用。第七章工程應(yīng)用中應(yīng)變、振動、轉(zhuǎn)速、溫度等常見工業(yè)參數(shù)的測量系統(tǒng)的構(gòu)建，理論與實(shí)驗(yàn)緊密聯(lián)系，并結(jié)合第八章虛擬儀器技術(shù)開展基于Labview實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集。實(shí)踐課程共分為4個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為懸臂梁固有頻率的測量（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)），轉(zhuǎn)速和溫度的綜合測試與分析（綜合性實(shí)驗(yàn)），電子秤的設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）。通過三個(gè)不同層次的實(shí)驗(yàn)要求，結(jié)合豐富的傳感器與基于Labview的測控系統(tǒng)，學(xué)生通過親自動手操作基本上掌握工程測試的系統(tǒng)構(gòu)建和處理方法。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高解決實(shí)際測試工程問題的能力。

三、基于“案例+實(shí)驗(yàn)”教學(xué)的課程模式改革

機(jī)械工程測試技術(shù)關(guān)注新技術(shù)、新知識的導(dǎo)入，以案例+實(shí)驗(yàn)教學(xué)驅(qū)動激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)操作技能和創(chuàng)新意識[6]。本課程以多媒體演示、案例教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作為主要方法和手段，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)理念，共引入5個(gè)完整案例和4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)對所學(xué)知識進(jìn)行綜合運(yùn)用。

（一）探索案例教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和能力

案例1為壓縮機(jī)齒輪箱故障診斷。通過齒輪箱振動信號頻譜分析，確定最大頻率分量，然后根據(jù)機(jī)床轉(zhuǎn)速和傳動鏈，找出故障齒輪。案例2為傳感器在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。該案例來源于教師服務(wù)地方項(xiàng)目———“基于Labview的果園智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)”研究課題，通過構(gòu)建果園數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了空氣和土壤的溫濕度、光照、pH值、風(fēng)速風(fēng)向、CO2濃度等參數(shù)的檢測和數(shù)據(jù)傳輸，是傳感器應(yīng)用的綜合體現(xiàn)。案例3為濾波在鋼管無損探傷中的應(yīng)用。利用電渦流傳感器對鋼管進(jìn)行裂紋檢測時(shí)，由于外界干擾信號中含有低頻噪聲，通過低通濾波器處理后得到有用信號，分析高頻成分得到裂紋的程度和位置。案例4為互相關(guān)在管道泄漏檢測中應(yīng)用。根據(jù)互相關(guān)的性質(zhì)，提取出兩個(gè)信號之間的滯后時(shí)間，計(jì)算出泄漏點(diǎn)距離中心點(diǎn)的位置，并引申出如何消除誤判，增加系統(tǒng)檢測的可靠度。案例5為基于Labview的頻譜分析儀設(shè)計(jì)。利用Labview自帶頻譜分析模塊，通過簡單的圖形化編程實(shí)現(xiàn)對于信號的頻譜分析并顯示。

（二）精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，建立以學(xué)生為主的應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

學(xué)生根據(jù)傳感器綜合實(shí)驗(yàn)臺提供的30幾種傳感器以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，構(gòu)建硬軟件系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成相關(guān)物理量的采集和分析，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力。實(shí)驗(yàn)1為懸臂梁固有頻率測量。通過構(gòu)建懸臂梁結(jié)構(gòu)，在一端施加不同頻率的激勵，采用傳感器測量振動信號，分析該二階系統(tǒng)的頻譜特性，得到懸臂梁的固有頻率。實(shí)驗(yàn)2為電子秤的設(shè)計(jì)。將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過應(yīng)變片構(gòu)成的電橋電路轉(zhuǎn)化為電量輸出，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量與電量之間的線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4為基于Labview的轉(zhuǎn)速和溫度測量。利用YL2000傳感器綜合試驗(yàn)臺，構(gòu)建轉(zhuǎn)速和溫度采集平臺，利用數(shù)據(jù)采集卡和PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的采集和分析。

（三）豐富授課方式和手段，改革課程考核和評價(jià)方法

根據(jù)課程內(nèi)容協(xié)調(diào)采取多種教學(xué)方式和手段。理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，宜采用板書為主的教學(xué)手段，比如頻譜分析的推導(dǎo)等；同時(shí)采用Labview作為機(jī)械工程測試信號分析與處理工具，構(gòu)建虛擬測試系統(tǒng)和信號分析虛擬環(huán)境，學(xué)生可以在課堂上直觀的觀察信號的構(gòu)成、信號的頻譜分析和數(shù)據(jù)采集過程，從而理解傅立葉變換的意義。此外，利用虛擬信號分析系統(tǒng)進(jìn)行仿真演示，如頻譜分析、濾波、相關(guān)分析等，加深對理論知識的理解。應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容，比如傳感器，宜采用多媒體為主的教學(xué)手段，配合圖片、視頻、動畫演示等手段輔助教學(xué)。教學(xué)中結(jié)合工程案例，用演示實(shí)驗(yàn)對實(shí)際測試的振動、溫度等信號進(jìn)行采集和分析，讓學(xué)生建立信號分析與實(shí)際應(yīng)用間的聯(lián)系。完善課程考核與評價(jià)體系，增加實(shí)驗(yàn)考核比重。重點(diǎn)考查工程測試的基礎(chǔ)知識、基本概念、基本原理和測試方法，以及利用所學(xué)知識構(gòu)建一個(gè)簡單的測試系統(tǒng)。期末成績占60%，實(shí)驗(yàn)成績占20%，過程考核占20%（課堂表現(xiàn)和考勤）。

第2篇

1.1界面的設(shè)計(jì)工作在信號分析

界面主要是通過GUI圖形用戶界面菜單的編輯器來設(shè)計(jì)的。根據(jù)信號分析的結(jié)構(gòu)劃分，系統(tǒng)的主頁面由多個(gè)子窗體的模塊共同組成，分別為：系統(tǒng)簡介、信號分析、推出系統(tǒng)等。只要單機(jī)主頁面上面的模塊鍵就可以打開相應(yīng)的子窗體。并且所有功能的模塊都是MATLAB系統(tǒng)應(yīng)用程序，在每個(gè)子窗體模塊中還有多個(gè)典型信號，其中有方波信號、脈沖波信號等。典型信號的分析還包括實(shí)頻譜、虛頻譜、相位譜等，相關(guān)的分析還有正弦、余弦、方波、脈沖波等信號的自相關(guān)與互相關(guān)的分析；加窗處理涵蓋鋸齒波、三角波、方波等信號的窗處理，窗函數(shù)還有漢寧窗、哈明窗、矩形窗等。除此之外，在典型的信號分析中，想要保證圖形的精確性，還要進(jìn)行加窗與選取采樣點(diǎn)工作。這樣每一個(gè)模塊的顯示的內(nèi)容就會用菜單的形式很好的體現(xiàn)出來。

1.2通過舉例進(jìn)行分析

在實(shí)際教學(xué)過程中，信號測試分析及處理就可以直接應(yīng)用先前所設(shè)計(jì)完成的信號分析應(yīng)用軟件，并且在輔助教學(xué)工具在實(shí)際應(yīng)用過程中，只需要進(jìn)行菜單電機(jī)就可以完成，就以就對分析正弦信號的譜舉例說明。給出正弦波的信號為y=8sin（10π）t，并根據(jù)數(shù)據(jù)來求出信號的實(shí)頻譜、相位譜、虛頻譜等求出。然后點(diǎn)擊MATLAB信號分析應(yīng)用軟件，就會出現(xiàn)測試信號分析主頁面圖；再次點(diǎn)擊頁面中的正弦信號分析就可以進(jìn)入正弦信號的分析主頁面圖。在選擇相應(yīng)的參數(shù)時(shí)，要注意頻率在6Hz左右，取300個(gè)采樣點(diǎn)，漢寧窗的寬度為300，點(diǎn)擊繪圖就可以得出正弦波信號y=5sin（10π）t的結(jié)果。求出結(jié)果為：相頻譜、實(shí)頻譜顯示為0，虛頻譜為±3.5，雙邊幅值譜為3.5，功率譜為13.5等等。根據(jù)上述的舉例分析可了解到，設(shè)計(jì)的信號分析應(yīng)用軟件具有簡便性，并且界面顯示很好，比較適合上課測驗(yàn)、演示等。當(dāng)然，對于測試技術(shù)試驗(yàn)及工程領(lǐng)域此技術(shù)仍然可以很好的使用。

2合理搭配與實(shí)際應(yīng)用

將MATLAB及測試信號的分析應(yīng)用軟件應(yīng)用在教學(xué)中可以取得很好的教學(xué)效果。對于教師而言，在上課中可以在講解同時(shí)還進(jìn)行演示，對于一些比較抽象的問題就可以用仿真圖形來進(jìn)行仿真演示，這樣會使分析結(jié)果非常清楚，減少了教師板書的書寫及作圖步驟所用的時(shí)間，在很大程度上提升了教學(xué)效率，教學(xué)質(zhì)量也隨之提升。然而對于學(xué)生來講，軟件的應(yīng)用可以幫助學(xué)生們進(jìn)行深刻記憶與理解，可以作為學(xué)生預(yù)習(xí)的材料，幫助學(xué)生們解決困難習(xí)題等。此軟件的應(yīng)用充分的表現(xiàn)出MAT-LAB的靈活性，還可以對學(xué)生們起到規(guī)范作用，學(xué)生們在教師的幫助下，可以自己設(shè)計(jì)一些工具箱，無形中提升了學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。雖然MATLAB及測試信號的分析應(yīng)用軟件具有很多優(yōu)勢，但是在測試教學(xué)中也有其自身的特色，在進(jìn)行公式推算中，相比應(yīng)用板書會取得更好的效果。因?yàn)榘鍟梢詫?nèi)容保留一段時(shí)間，方便學(xué)生們進(jìn)行比較分析。軟件的應(yīng)用主要偏于結(jié)果，所以在以后的機(jī)械工程測試技術(shù)教學(xué)中，要將軟件應(yīng)用與其他教學(xué)方法進(jìn)行科學(xué)合理的搭配使用，這樣才能充分發(fā)揮出其自身優(yōu)勢。

3總結(jié)

第3篇

[關(guān)鍵詞]機(jī)械工程；測試技術(shù)；案例式教學(xué)；課程改革

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）04-0079-02

引言

機(jī)械工程測試技術(shù)是一門面向應(yīng)用、具有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程，是機(jī)械類專業(yè)本科生的主要技術(shù)課程。該課程涉及機(jī)械、傳感、電工電子、控制技術(shù)、物理、工程數(shù)學(xué)等多種知識[1][2]，具有多學(xué)科交叉的特性，涉及范圍廣，知識面多，理論知識抽象難以理解，實(shí)踐教學(xué)又由于實(shí)驗(yàn)條件的限制難以接近工程實(shí)際。[3][4]隨著課程體制的改革與深化，增大課程知識點(diǎn)，壓縮學(xué)時(shí)數(shù)成為趨勢。如何在有限的課時(shí)范圍內(nèi)讓學(xué)生掌握機(jī)械工程測試技術(shù)課程中更多的知識點(diǎn)，案例式教學(xué)是一種比較好的解決方案。

一、案例式教學(xué)的開展

案例式教學(xué)是指教師根據(jù)教學(xué)要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)案例，組織學(xué)生針對案例內(nèi)容，運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行思考、分析和討論，從而提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力。[5]案例式教學(xué)自古就有[6][7]，早在春秋戰(zhàn)國的時(shí)候，諸子百家在與弟子傳道過程中就經(jīng)常使用民間故事闡述義理。古希臘著名思想家、哲學(xué)家蘇格拉底和柏拉圖師生間也時(shí)常利用一個(gè)又一個(gè)故事通過對話的方式來說事明理。目前，全球興起的案例教學(xué)法起源于19世紀(jì)七八十年代哈佛法學(xué)院蘭戴爾院長的倡導(dǎo)。[8]案例教學(xué)是將案例融入教學(xué)過程中，以案例為基礎(chǔ)，通過教師與學(xué)生的互動，達(dá)到教學(xué)的目的。

案例式教學(xué)在實(shí)施過程中，大致可分成課前案例的收集與選擇、課中案例的講解與探究和課后案例的分析與評價(jià)三個(gè)階段。

（一）課前案例的收集與選擇

案例式教學(xué)的核心在于教學(xué)的案例選擇。案例選擇合適，教學(xué)過程中學(xué)生的積極性就很高，教學(xué)效果就會事半功倍；案例選擇不當(dāng)，教學(xué)任務(wù)就無法有效完成，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也會大打折扣。當(dāng)前機(jī)械工程測試技術(shù)課程中的教學(xué)案例多而雜，在目前教學(xué)課時(shí)量大幅壓縮的背景下，課堂上案例太多，學(xué)生應(yīng)接不暇，積極性不高；教材中的教學(xué)案例包含的知識點(diǎn)比較單一，大部分案例僅牽涉教學(xué)中的一個(gè)知識點(diǎn)，無法與前后的知識點(diǎn)形成聯(lián)系，教學(xué)過程容易割裂整個(gè)知識鏈；教材中一些教學(xué)案例基于理論，脫離工程實(shí)際，脫離工程實(shí)際的案例會讓學(xué)生眼高手低，一旦遇到實(shí)際問題，他們難以有效地及時(shí)解決。機(jī)械工程測試技術(shù)課程中的案例應(yīng)基于現(xiàn)有的教學(xué)課時(shí)量，結(jié)合學(xué)校現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)境，結(jié)合工程實(shí)際和科研項(xiàng)目，在有限的案例里盡量多地反映更加全面的知識點(diǎn)。

（二）課中案例的講解與探究

案例式教學(xué)對教師的要求很高，它不僅要求教師對教學(xué)案例有全面深入的理解，還要求教師在課堂中把控學(xué)生的情緒和積極性。教師在對教學(xué)案例講解的過程中，應(yīng)注重理論知識的系統(tǒng)化，結(jié)合教材，考慮知識體系的前后連貫，理清案例的分析思路，引導(dǎo)學(xué)生參與到案例過程中，讓學(xué)生能自主地進(jìn)行探究。針對具體的教學(xué)案例，應(yīng)從理論到應(yīng)用，讓學(xué)生掌握相應(yīng)的理論知識。在機(jī)械工程測試技術(shù)課程別要注意信號處理的相關(guān)概念及理論，應(yīng)用過程中需考慮現(xiàn)場傳感器的選擇和安裝、現(xiàn)場的噪聲等干擾消除，后續(xù)測信號處理電路的搭建。整個(gè)案例的講解與分析能讓學(xué)生有種身臨其境的狀態(tài)，可以調(diào)動學(xué)生的參與積極性，激發(fā)學(xué)生的興趣。作為教師，必須及時(shí)把控學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，不能糾結(jié)于某個(gè)小問題，也不能讓學(xué)生在課堂中天馬行空，脫離教學(xué)核心內(nèi)容。

（三）課后案例的分析c評價(jià)

案例式教學(xué)課后還需對教學(xué)案例以及教學(xué)過程中的學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行全面剖析。教師應(yīng)利用找各類學(xué)生談話、問卷調(diào)查、課后思考題等方式掌握教學(xué)案例的適用度，弄清理好的案例應(yīng)如何更進(jìn)一步地深入與拓展，課堂上無法進(jìn)行的案例是由什么原因引起的，是案例吸引度不夠還是超出了學(xué)生可理解的范圍。從質(zhì)與量兩個(gè)方面，從教師與學(xué)生兩個(gè)角度去分析案例選擇及開展的可行性及適用度，通過對教學(xué)案例的不斷分析、反思與總結(jié)，建構(gòu)起科學(xué)充足的教學(xué)案例資源，不斷完善案例式教學(xué)方法。

二、案例式教學(xué)實(shí)例

機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)案例不能太多太雜，應(yīng)基于現(xiàn)有的教學(xué)課時(shí)量，結(jié)合現(xiàn)有的學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)境，結(jié)合工程實(shí)際，同時(shí)還可以結(jié)合科研項(xiàng)目，在有限的案例里盡量多地反映更加全面的知識點(diǎn)。機(jī)械工程測試技術(shù)課程的內(nèi)容主要包含信號處理和傳感器兩大部分。信號處理偏于理論，傳感器側(cè)重于實(shí)踐，在案例的選擇與分析中應(yīng)考慮信號處理和傳感器兩個(gè)方面的內(nèi)容，理論與實(shí)踐相結(jié)合。

（一）案例一：機(jī)器人工作過程的分析與實(shí)現(xiàn)

課程教學(xué)的有效開展，離不開學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室資源。只有因地制宜，充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，才能使課程的效用達(dá)到最佳。筆者結(jié)合本學(xué)院現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，選用機(jī)器人作為教學(xué)案例。目前，學(xué)院已建立了工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、機(jī)器人工作室。在工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中，可以利用焊接、搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人，讓學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的工作原理，特別是工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)位姿、速度加速度、工件位置的檢測及后續(xù)的信號處理與控制。在機(jī)器人工作室中，利用“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件，學(xué)生可以搭建各類創(chuàng)意機(jī)器人，可以學(xué)會紅外線傳感器、灰度傳感器、霍爾傳感器、圖像、聲音等各類傳感器的實(shí)際應(yīng)用，并利用機(jī)器人擂臺賽等賽事，擯棄書本的枯燥，體驗(yàn)創(chuàng)新的樂趣，這樣既掌握了知識又鍛煉了能力。

在該案例的教學(xué)中，應(yīng)先基于教材，讓學(xué)生了解一些特定傳感器如霍爾傳感器、紅外傳感器的工作原理與工程應(yīng)用，了解位置、速度、力等參數(shù)的測試方法，讓學(xué)生掌握電橋、調(diào)制等基本的信號處理方法。基于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，可以利用焊接、搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人，讓學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的工作原理，通過編程讓學(xué)生了解工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)作方式；可以利用“創(chuàng)意之星”等機(jī)器人套件，讓學(xué)生搭建各類富有創(chuàng)造力的機(jī)器人，體驗(yàn)創(chuàng)新的樂趣，并利用各類機(jī)器人賽事，如機(jī)器人創(chuàng)意賽、機(jī)器人擂臺賽、大學(xué)生機(jī)器人賽等，在比賽中學(xué)習(xí)成長。

（二）案例二：零件加工表面質(zhì)量的在線測試

科學(xué)研究是對未知領(lǐng)域的探究。在條件許可的情況下，可以在課程教學(xué)中將科研項(xiàng)目作為部分教學(xué)案例，讓學(xué)生了解一些科研知識，掌握一些科研方法，這能為其進(jìn)一步深造及探知未來打下基礎(chǔ)。如某國家重大科技專項(xiàng)中的子課題，就要求對零件加工表面質(zhì)量進(jìn)行在線測試，這也是需要解決的工廠實(shí)際問題。隨著機(jī)械加工自動化程度的提高，很多零件由抽檢改為必檢，這對零件加工表面的在線測量提出了越來越高的要求。

針對這個(gè)案例，筆者提出一系列問題給學(xué)生思考及討論：測試的方案應(yīng)如何設(shè)定？應(yīng)選擇什么類型的傳感器進(jìn)行測試？傳感器測試的原理是什么？使用該類傳感器時(shí)應(yīng)注意什么？測試的后續(xù)電路怎么接？如何排除測試干擾？利用這些問題一步一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科研項(xiàng)目的開展及實(shí)際工程問題的具體解決。該案例側(cè)重項(xiàng)目開展，目的是讓學(xué)生接觸工程實(shí)際，接近科技前沿，將教材內(nèi)容延伸，讓學(xué)生結(jié)合最新技術(shù)，創(chuàng)新性地開展項(xiàng)目研究。

三、結(jié)束語

在機(jī)械制造業(yè)信息化和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中，機(jī)械工程測試技術(shù)課程起著極為重要的作用。隨著課程教學(xué)的改革，教學(xué)課時(shí)量的壓縮成為一種趨勢。案例式教學(xué)是在課時(shí)量壓縮的前提下依然可以保證教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果的一種有效的教學(xué)方法。經(jīng)過近十年的機(jī)械工程測試技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐和近兩年的案例式課程改革，通過各種案例的積累和優(yōu)化，筆者充分感覺到課堂氣氛活躍了，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高了。學(xué)生普遍反映，通過機(jī)械工程測試技術(shù)課程的案例式教學(xué)，他們不僅掌握了課本知識，而且工程應(yīng)用能力和科研分析能力也得到了鍛煉。

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第4篇

[關(guān)鍵詞] 機(jī)械工程測試技術(shù)；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；虛擬儀器

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1005-4634(2012)01-0092-03

0 引言

機(jī)械工程測試技術(shù)是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。其特點(diǎn)一是多學(xué)科交叉，涉及工程數(shù)學(xué)、物理、機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科；二是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，既涵蓋信號與測試系統(tǒng)分析等理論知識，又包含傳感器和常見機(jī)械量測量等工程應(yīng)用。長期以來本課程的教學(xué)存在“內(nèi)容比較分散，雜亂，且滯后于新技術(shù)的發(fā)展”、“總學(xué)時(shí)不斷壓縮，但新內(nèi)容越來越多”、“實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱”和“教學(xué)模式單一”等不足。為此，筆者在總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和借鑒其他院校教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)[1,2]的基礎(chǔ)上，對課程進(jìn)行大力改革，取得良好成果。

1 課程內(nèi)容體系的完善與新知識的補(bǔ)充

為幫助學(xué)生建立完整的課程體系概念，理清學(xué)習(xí)思路，筆者以測試系統(tǒng)的構(gòu)成框圖為主框架，以信號流程為主線，構(gòu)建課程的內(nèi)容體系，見圖1。將課程內(nèi)容劃分為7部分：（1）概述部分：通過詳解圖1，使學(xué)生了解本課程的內(nèi)容梗概以及與其他課程的聯(lián)系；通過大量實(shí)例，展現(xiàn)“測試技術(shù)的意義和發(fā)展”，激起學(xué)生對本課程的興趣；（2）信號分析與處理：重點(diǎn)介紹傅里葉分析、數(shù)字信號處理和隨機(jī)信號分析，核心內(nèi)容是“時(shí)域與頻域間的相互變換”；（3）測試系統(tǒng)特性分析：包括測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性、動態(tài)響應(yīng)、負(fù)載效應(yīng)、動態(tài)特性的試驗(yàn)測定和實(shí)現(xiàn)不失真測量的方法；（4）傳感器：介紹工程測試中常用的傳感器，重點(diǎn)了解各種傳感器的工作原理及其特點(diǎn)；（5）信號調(diào)理：包括橋電路、放大電路、濾波器、調(diào)制/解調(diào)、A/D轉(zhuǎn)換器等內(nèi)容；（6）常見機(jī)械工程量（位移、振動、應(yīng)變、力、扭矩、溫度、流量）的測量：結(jié)合工程案例，講解測量傳感器的選擇和具體測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)；（7）測試系統(tǒng)的最新發(fā)展――虛擬儀器。其中（2）和（3）兩部分理論性強(qiáng)，比較抽象、難懂，筆者將這兩部分內(nèi)容貫穿到以信號流程為主線的整個(gè)教學(xué)過程中，講授內(nèi)容分合相濟(jì)，變分散為集中，變模糊為清晰，有助于學(xué)習(xí)、掌握。

測試技術(shù)屬信息科學(xué)的范疇，是當(dāng)今最活躍的前沿學(xué)科之一。為使學(xué)生了解本學(xué)科的最新發(fā)展，對本課程及時(shí)補(bǔ)充新知識。例如，傳感器部分增加電荷耦合器件（CCD）和光纖傳感器的內(nèi)容；新增了虛擬儀器部分。

2 教學(xué)方法改革

針對高校教學(xué)改革注重“加強(qiáng)基礎(chǔ)，拓寬口徑，加強(qiáng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，提高綜合素質(zhì)”的特點(diǎn)，以及教學(xué)學(xué)時(shí)減少、教學(xué)要求提高的實(shí)際情況，通過改革教學(xué)方法來提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

1）對傳統(tǒng)的教師滿堂灌的教學(xué)方式進(jìn)行改革，采用啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)不僅是教學(xué)方法，更是一種教學(xué)思想，是教學(xué)原則和教學(xué)觀。所謂啟發(fā)式教學(xué)是教師在教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)目的、內(nèi)容、學(xué)生的知識水平和知識規(guī)律，運(yùn)用各種教學(xué)手段調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生開動腦筋、積極思維、主動實(shí)踐，以達(dá)到掌握知識和技能，增強(qiáng)能力的目的。

首先，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的前提是要激發(fā)起學(xué)生對學(xué)習(xí)本課程的強(qiáng)烈興趣。為此，不僅要在課程開始時(shí)講好學(xué)習(xí)本課程的意義，而且在講解每一部分內(nèi)容之前都讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的目標(biāo)以及在工程實(shí)際中的作用。例如，在第一堂課的教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容中的“測試技術(shù)的意義和發(fā)展”，列舉了大量學(xué)生有感性認(rèn)識的實(shí)例。如微波爐、空調(diào)、冰箱等家用電器如何對溫度、濕度等物理量進(jìn)行檢測和控制，用到了哪些類型的傳感器；又如電腦中光電鼠標(biāo)應(yīng)用了光電位移傳感器、麥克風(fēng)應(yīng)用了電容傳聲器等；數(shù)碼照相機(jī)、手機(jī)、攝像頭等應(yīng)用了CCD傳感器等等。這些實(shí)例可大大激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，認(rèn)識到本課程的重要性和實(shí)用價(jià)值，為后續(xù)學(xué)習(xí)作好思想準(zhǔn)備。

其次，教師的授課過程是以“問題”為起點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性解決問題的過程。教師要注意問題的提出方式，引導(dǎo)學(xué)生帶著解決問題的愿望，主動地參與教學(xué)過程，隨著授課內(nèi)容的進(jìn)展而解決心存的疑問。例如，在講授CCD傳感器時(shí)，不是采用平鋪直敘的方法介紹CCD工作原理、性能，而是先提出問題“你是否了解手機(jī)的彩信功能是如何實(shí)現(xiàn)的？”、“數(shù)碼相機(jī)如何成像？”等，由此引出CCD傳感器。這樣，在接下來的CCD原理、性能及應(yīng)用講解中，學(xué)生們表現(xiàn)出強(qiáng)烈的興趣和主動性。

2）以多媒體CAI課件為課堂教學(xué)手段，應(yīng)用文字、圖形、圖像、聲音、動畫等多種媒體素材在時(shí)間和空間上進(jìn)行集成，使抽象的理論形象化，枯燥的知識生動化。學(xué)生在直觀、形象、生動的感性材料刺激下，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，思維潛能得到充分的發(fā)揮。教師的教學(xué)也會因多媒體的使用而變得更加生動活潑，教學(xué)空間得到拓寬，教學(xué)過程得到優(yōu)化，教學(xué)效率高、效果好。例如，時(shí)域與頻域間的相互變換是信號分析的核心內(nèi)容。學(xué)生們已習(xí)慣時(shí)域內(nèi)的信號描述，而對頻域內(nèi)的信號描述與分析則感到抽象、難懂。為此，筆者借鑒物理學(xué)中棱鏡分光的例子，將傅里葉變換看作“數(shù)學(xué)的棱鏡”。在課件中，通過棱鏡分光的彩色圖像直觀地示意出棱鏡將光分成不同顏色成分，每種成分的顏色由波長（或頻率）決定；通過繪制“時(shí)間－頻率－幅值”的三維圖形，直觀地展示傅里葉變換作為“數(shù)學(xué)的棱鏡”，將信號基于頻率分成不同成分的過程。這樣的對比講解加深了學(xué)生對信號時(shí)域與頻域分析及其相互關(guān)系的認(rèn)識。再如，以往傳感器部分的教學(xué)因缺乏實(shí)物對象，感到枯燥無味。如今多媒體教學(xué)，通過精彩的實(shí)物照片和生動的動畫演示，使學(xué)生對光柵傳感器、磁柵傳感器、感應(yīng)同步器、霍爾傳感器、電渦流傳感器等較復(fù)雜傳感器的工作原理與工程應(yīng)用，有更深刻的理解和掌握。

3）采用以工程案例和實(shí)驗(yàn)為主線的教學(xué)模式，用具有工程背景的案例開闊學(xué)生的學(xué)術(shù)眼界、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)理論與實(shí)踐結(jié)合的意識[3,4]。例如，以筆者完成的科研課題“微小尺寸激光衍射測量系統(tǒng)”為工程案例，講解線陣CCD的工作原理及其應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。以測定深埋地下的輸液管道裂損位置的工程案例講解相關(guān)函數(shù)及其應(yīng)用，使得比較抽象、難懂的相關(guān)函數(shù)概念易于理解和掌握。再如，通過對電子汽車衡（地磅）工作原理和設(shè)計(jì)過程的具體分析，不僅使學(xué)生加深對電阻應(yīng)變式傳感器、橋電路、A/D轉(zhuǎn)換器和微處理器等的理解，而且有助于掌握測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本過程，培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識的能力。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

實(shí)驗(yàn)在本課程教學(xué)中占重要地位。例如，信號分析與測試系統(tǒng)分析內(nèi)容理論性強(qiáng)、抽象難懂，需由實(shí)驗(yàn)直觀演示驗(yàn)證；傳感器原理及其工程應(yīng)用只有通過直觀的實(shí)驗(yàn)和親手操作才能深刻理解和掌握。但長期以來實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是薄弱環(huán)節(jié)。一是實(shí)驗(yàn)條件的改善滯后于招生規(guī)模的擴(kuò)大；二是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一般只要求學(xué)生按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟操作，有些學(xué)生不認(rèn)真思考就按部就班完成實(shí)驗(yàn)，根本沒有弄清楚該實(shí)驗(yàn)來龍去脈，知其然而不知其所以然。三是實(shí)驗(yàn)類型單一，只是一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為此，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取了兩項(xiàng)改革措施。

1）將虛擬儀器引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在資金投入不大的條件下，有效改善實(shí)驗(yàn)條件。按傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段，要配齊本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需的硬件設(shè)備，需大量的資金投入，這對于普通院校是不現(xiàn)實(shí)的。虛擬儀器是以計(jì)算機(jī)為核心，配上相應(yīng)的硬件模塊（數(shù)據(jù)采集卡、各種傳感器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等）和專用軟件構(gòu)成的新型儀器。它具有極強(qiáng)的通用性和靈活性，且成本低，可實(shí)現(xiàn)各種測試儀器的通用功能，為本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有效手段[5]。筆者利用虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW，基于NI ELVIS教學(xué)套件、各種傳感器、小型伺服電機(jī)和X-Y工作臺等硬件基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三類。（1）演示性實(shí)驗(yàn)：課程組教師開發(fā)了教學(xué)用演示功能界面，將抽象的理論內(nèi)容直觀地展現(xiàn)在動態(tài)的演示操作中。例如，信號的頻譜分析、信號產(chǎn)生與處理、窗函數(shù)比較實(shí)驗(yàn)等。（2）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，在教師指導(dǎo)下，按既定的方法和實(shí)驗(yàn)裝置，完成具體的實(shí)驗(yàn)過程。例如，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測控實(shí)驗(yàn)、熱敏電阻測溫實(shí)驗(yàn)、CCD圖像采集實(shí)驗(yàn)等。通過實(shí)驗(yàn)加深對理論知識的理解，并獲得一定的操作技能訓(xùn)練。（3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)：由教師擬訂題目，學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，確定實(shí)驗(yàn)方案，查閱相關(guān)資料，擬定或選擇實(shí)驗(yàn)方法和步驟，選用儀器設(shè)備，獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)，并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。目前有 “位移檢測”和“電子秤設(shè)計(jì)”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)題目，可選傳感器包括電阻應(yīng)變片、差動變壓器、渦流傳感器、霍爾傳感器、電容傳感器、光纖位移傳感器等。通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)全過程的訓(xùn)練，由被動實(shí)驗(yàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訝顟B(tài)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)綜合能力。

2）結(jié)合課程組教師的科研課題，在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課之外，組織成立研究型學(xué)習(xí)小組，對該課程感興趣的學(xué)生均可參加。小組的學(xué)生在課題組教師指導(dǎo)和研究生的幫助下，積極參與研究項(xiàng)目中的一些工作。由于科研課題多與工程應(yīng)用緊密結(jié)合，解決生產(chǎn)實(shí)際問題，任務(wù)本身具有挑戰(zhàn)性，學(xué)生在參與科研的過程中，可切身體會到理論與實(shí)踐結(jié)合的價(jià)值，激發(fā)起他們內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，積極探索應(yīng)用自己所學(xué)知識解決問題。研究型學(xué)習(xí)小組活動的開展，對學(xué)生了解科學(xué)研究的過程和方法，培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識起到了積極作用。

4 結(jié)束語

課程改革實(shí)踐使人們認(rèn)識到：第一，高等學(xué)校教育的主體是學(xué)生，教學(xué)改革必須以學(xué)生為中心，通過改革教學(xué)方法和注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，向?qū)W生傳授更多、更新的知識；同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識。第二，對于工科類的課程改革突出其實(shí)踐性是最重要的，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是關(guān)鍵。虛擬儀器的發(fā)展為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了強(qiáng)有力的工具，其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的巨大潛力有待進(jìn)一步開發(fā)。第三，科技在不斷進(jìn)步，社會在不斷變革和發(fā)展，為培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高質(zhì)量人才，必須堅(jiān)持教學(xué)改革。這是一個(gè)長期的過程，需要不斷探索、實(shí)踐和創(chuàng)新。

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第5篇

隨著機(jī)電產(chǎn)品一體化和生產(chǎn)過程自動化程度的不斷提高，機(jī)械工程的測試系統(tǒng)越來越復(fù)雜。它已成為整個(gè)機(jī)械設(shè)備研制、開發(fā)、應(yīng)用和教學(xué)過程中不可或缺的組成部分。機(jī)械工程測試系統(tǒng)的基本任務(wù)是從測試對象獲取反映其變化規(guī)律的動態(tài)信息，一個(gè)功能完善的機(jī)械工程測試系統(tǒng)由傳感器、信號轉(zhuǎn)換裝置、信號分析處理裝置和顯示與記錄等功能模塊組成，無疑，討論和設(shè)計(jì)機(jī)械工程測試系統(tǒng)及其構(gòu)成要素，是十分有意義的。本文主要分析了虛擬儀器技術(shù)在機(jī)械工程測試中的應(yīng)用狀況，望大家參考。

一、機(jī)械工程測試系統(tǒng)基本狀況分析

測試是測量與試驗(yàn)的簡稱，測試中最基本的是測量。測量是利用各種裝置對可觀測量（或稱被測參數(shù)）進(jìn)行定性和定量的過程。測試的基本任務(wù)是獲取信息。測試是發(fā)展和檢驗(yàn)自然科學(xué)理論的實(shí)踐基礎(chǔ)。在工程技術(shù)領(lǐng)域，由于實(shí)際研究對象的復(fù)雜性，很多問題難以進(jìn)行完善的理論分析、推導(dǎo)和計(jì)算，所以必須通過試驗(yàn)來獲得研究對象的狀態(tài)，變化和特征等，這正是通過測試來實(shí)現(xiàn)的。測試技術(shù)正是研究有關(guān)測試方法、測試手段和測試?yán)碚摰目茖W(xué)，它應(yīng)用于不同的領(lǐng)域并在各個(gè)自然科學(xué)研究領(lǐng)域起著重要作用。特別是現(xiàn)在機(jī)械工程測試技術(shù)引起了大型工業(yè)企業(yè)和高等院校極大的重視。

測試系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)是信號的傳感，即是將被測量的量或被觀察的量通過一個(gè)被測量傳感器或敏感元本文由收集整理件轉(zhuǎn)換成一個(gè)電的、液壓的、氣動的或其他形式的物理量，被測的或被觀察的量與被轉(zhuǎn)換的輸出量之間根據(jù)可利用的物理定律應(yīng)該具有一種明確的關(guān)系。傳感器就是用來完成這種轉(zhuǎn)換的裝置。

第二個(gè)環(huán)節(jié)為信號的轉(zhuǎn)換和調(diào)理。被測物理量經(jīng)傳感環(huán)節(jié)被轉(zhuǎn)換為電阻、電容、電感或者電壓、電流、電荷等電參量的變化，由于在測試過程中不可避免地遭受各種內(nèi)、外干擾因素的影響，且為了用被測信號驅(qū)動顯示、記錄和控制等儀器或進(jìn)一步將信號輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。因此經(jīng)傳感后的信號尚需進(jìn)過調(diào)理、放大、濾波、運(yùn)算分析等一系列加工處理，以抑制干擾噪聲、提高信噪比，便于進(jìn)一步傳輸和后續(xù)環(huán)節(jié)中的處理。

第三個(gè)環(huán)節(jié)是是對這些信號進(jìn)行分析處理以及顯示記錄，包括信號的時(shí)域分析、頻域分析、相關(guān)分析等。原始波形顯示、處理后波形顯示等。從而還可以分析出機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的工況等。 機(jī)械工程測試系統(tǒng)有測量、監(jiān)控、試驗(yàn)分析機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中的參數(shù)功能，但前序步驟必經(jīng)信號的采集、分析才能得出。所以，本系統(tǒng)對于機(jī)械的后續(xù)分析作用意義重大。

二、虛擬儀器技術(shù)在機(jī)械工程測試系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，對現(xiàn)在的機(jī)械工程測試系統(tǒng)影響很大，特別是相對于傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)來講。以前要用特定的儀器對信號進(jìn)行分析，但是利用虛擬儀器組建的機(jī)械工程測試系統(tǒng)卻不用專用的儀器，而是利用計(jì)算機(jī)作為連接虛擬儀器軟硬件的平臺，信號源通過調(diào)理后數(shù)據(jù)采集卡就可以獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對機(jī)械工程測試技術(shù)和儀器的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。

測試系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬測試儀器、計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)（智能儀器）及虛擬儀器三個(gè)階段。現(xiàn)代機(jī)械工程測試技術(shù)以計(jì)算機(jī)為中心，計(jì)算機(jī)的發(fā)展必然促進(jìn)測試技術(shù)和儀器的發(fā)展。在此背景下，虛擬儀器的產(chǎn)生也就水到渠成。

在虛擬儀器中，軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵，目前國內(nèi)外這種軟件主要有美國dsp公司的dadisp軟件，以實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)處理分析和表示見長美國ni公司的系列虛擬儀器開發(fā)平臺（labview、labwindows/cvi、virtual bench和component works）、美國quatech公司的daslab軟件包和惠普公司的vee軟件平臺都是可以搭建虛擬測試系統(tǒng)的軟件平臺，以圖形化編程和界面靈活見長。華中理工大學(xué)的v198虛擬儀器系統(tǒng)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)的儀器王以虛擬的單個(gè)儀器或儀器庫見長。其中，美國ni公司的labview軟件功能最為完善，labview軟件以簡單、直觀的圖形化編程方式、強(qiáng)大的圖形顯示和數(shù)據(jù)處理能力見長，運(yùn)行速度快、開發(fā)周期短、界面靈活是其又一大優(yōu)勢，最能體現(xiàn)虛擬儀器的風(fēng)格，所以基于labview的虛擬儀器應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

由于pc的功能變得越來越強(qiáng)大，速度快，價(jià)格低，在標(biāo)準(zhǔn)pc上連接一個(gè)或多個(gè)儀

器模塊構(gòu)成測試儀器成為一種趨勢。這種儀器即為虛擬儀器。虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺labview中，“所見即所得”的可視化技術(shù)是應(yīng)用于測試領(lǐng)域的雛形。虛擬儀器注重測試人員在進(jìn)行工作中的感覺。用仿真的面板給人以真實(shí)儀器的感覺，用豐富的曲線圖像向測試人員傳遞信息，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械工程測試領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用趨勢。

幾個(gè)測試站點(diǎn)連成一個(gè)大的測試網(wǎng)絡(luò)，互通數(shù)據(jù)和信息，聯(lián)合分析測試結(jié)果，實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)和信息共享的網(wǎng)絡(luò)化測試是機(jī)械工程測試系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢。虛擬儀器技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工程測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，在豐富的虛擬儀器軟硬件產(chǎn)品支持下，尤其是在被譽(yù)為“科學(xué)家和工程師的語言”labview的支持下，組建一個(gè)機(jī)械工程測試系統(tǒng)正變得越來越容易。在技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，為了讓測試系統(tǒng)就有開放性、兼容性和不斷更新的可能，利用虛擬儀器的概念組建測試系統(tǒng)不失為一種好的選擇。

在機(jī)械工程測試系統(tǒng)中，應(yīng)用虛擬儀器編的越來越普遍，因?yàn)楹芏鄠鹘y(tǒng)的硬件設(shè)備在虛擬儀器中都可以用軟件代替，從而降低了大量的設(shè)備浪費(fèi)，降低了成本，并且還可以直觀化的顯示其結(jié)果，將多種的傳統(tǒng)儀器合并到一套虛擬儀器測試系統(tǒng)中，有利于編程，也有利于增強(qiáng)測試系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。

第6篇

［關(guān)鍵詞］工程案例測試技術(shù)教學(xué)改革

［中圖分類號］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）06-0102-02

機(jī)械工程測試技術(shù)是高等學(xué)校機(jī)械類各專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生能合理地選用測試裝置并初步掌握靜、動態(tài)測量和常用工程試驗(yàn)所需的基本知識和技能。該課程的主要內(nèi)容包括：信號的分析與處理、常用傳感器的原理及特點(diǎn)、簡單的測試系統(tǒng)和常見物理量的測量方法等。

機(jī)械工程測試技術(shù)內(nèi)容涉及機(jī)械、電子、物理、計(jì)算機(jī)和自動控制等多學(xué)科，具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)。課程在講授過程中知識點(diǎn)比較分散，理論推導(dǎo)復(fù)雜。同時(shí)該課程還具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，學(xué)生只有受到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練，獲得關(guān)于測試的比較完整的概念，才能初步具有處理實(shí)際測試工作的能力。加以隨著現(xiàn)代生產(chǎn)和工程科學(xué)研究的發(fā)展，新原理和新技術(shù)在測試技術(shù)中的應(yīng)用，使得課程的內(nèi)容進(jìn)一步的增加，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)如何讓學(xué)生較好地掌握該門課程，是我們?nèi)握n教師所面臨的一個(gè)問題。

基于該課程的特點(diǎn)，為適應(yīng)我校涉海類應(yīng)用型工程技術(shù)人才教學(xué)要求，提高教學(xué)質(zhì)量，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，筆者通過將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中的方法，取得了良好的教學(xué)效果。

一、傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的不足

（一）培養(yǎng)模式偏離

長期以來，高等院校一直沿用的研究性人才的培養(yǎng)模式，注重于概念、理論以及數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程的學(xué)習(xí)，教學(xué)方式多采用“滿堂灌”，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生視野多被局限于書本內(nèi)，對于工程實(shí)際運(yùn)用所知甚少，造成理論和實(shí)踐的脫節(jié)。也就是說，學(xué)生從教學(xué)中掌握了“某種系統(tǒng)或方法可以用”的問題，而對于“如何用”，“應(yīng)用效果如何”等問題則不是很清楚。尤其對于實(shí)踐性很強(qiáng)的機(jī)械工程測試技術(shù)等課程，表現(xiàn)更為突出。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得枯燥無味，缺乏積極性，學(xué)習(xí)效果不是很好。

（二）實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)弱

在學(xué)習(xí)過程中，雖然設(shè)置了一定課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，主要驗(yàn)證具體的傳感器的一些性能，加以校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室很難提供大型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)或設(shè)備，使得學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中，缺乏系統(tǒng)性和創(chuàng)造性，很難掌握完整的測試系統(tǒng)的整體思路和對動態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)測量方法，而這恰恰是工程實(shí)際應(yīng)用中最重要的。

二、工程案例導(dǎo)入

所謂工程案例導(dǎo)入，就是將真實(shí)工程案例引入教學(xué)過程形成的教學(xué)內(nèi)容。盡可能地將工程現(xiàn)場實(shí)際情況借助各種手段搬到課堂上來，通過對測試現(xiàn)場的介紹，總結(jié)、梳理、擴(kuò)展，使學(xué)生掌握所學(xué)知識。

（一）工程案例的選擇

工程案例來源于工程實(shí)踐，這對于長期工作在高校的教師來說，一般不容易獲得。主要有以下幾種方式：為地方企業(yè)服務(wù)科技服務(wù)過程中、與地方企業(yè)共同研究科研課題過程中、指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)過程中均能獲得。這就要求任課教師首先自己走出去，當(dāng)好工程實(shí)踐和學(xué)生教學(xué)的橋梁紐帶。

在獲得大量的工程案例素材后，就要根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求選擇案例。這項(xiàng)工作非常重要，關(guān)系到案例導(dǎo)入在教學(xué)中應(yīng)用的效果。筆者一般在選擇工程案例時(shí)，主要考慮的因素包括：工程案例與學(xué)生所學(xué)基本理論的結(jié)合程度；工程案例是否可以進(jìn)行拓展，更多地將所學(xué)理論包容進(jìn)去；是否有助于調(diào)動學(xué)生的積極性，提高他們解決實(shí)際工程問題的能力等因素。

（二）工程案例的具體導(dǎo)入過程

下面以船舶軸功率的動態(tài)測量為例，介紹如何將工程案例導(dǎo)入“機(jī)械工程測試技術(shù)”的實(shí)際教學(xué)中。

首先提出問題： 船舶軸功率測量的工程意義？如何測量？測量原理？測量系統(tǒng)中選用那類傳感器？測量效果與精度？能否滿足實(shí)際工程需要？在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生帶著這些問題逐步尋求解決的辦法，極大地提高了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

在明確了船舶軸功率測量的工程背景后，根據(jù)船舶軸功率測量原理，船舶軸系軸功率測量是通過間接測量軸系的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速得到軸系的功率降，即分別測量扭矩和轉(zhuǎn)速，再求得功率。測量系統(tǒng)組成圖1所示：

■

圖1電阻應(yīng)變式軸功率遙測系統(tǒng)

從測量系統(tǒng)圖中我們可以看到，一個(gè)工程案例基本涵蓋了課程的大部分內(nèi)容。傳感器的選擇：采用四個(gè)電阻應(yīng)變片組成惠斯通電橋，將軸上產(chǎn)生的扭矩形變轉(zhuǎn)化成應(yīng)變片阻值的變化。轉(zhuǎn)標(biāo)傳感器借助軸上固定的永久磁鐵將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖信號；信號的變換與傳輸：電阻應(yīng)變片的阻值變化以電信號的形式傳遞給發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)將電信號轉(zhuǎn)化成無線電的形式，通過特定頻率的無線電波發(fā)射出去，接受機(jī)收到該信號進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化并以數(shù)字信號的形式傳送到數(shù)據(jù)采集器中。會同轉(zhuǎn)速的脈沖信號共同傳輸?shù)奖銛y電腦中；虛擬儀器的應(yīng)用；顯示記錄裝置等。這樣就使得教材中所有的知識點(diǎn)進(jìn)行了有機(jī)的串聯(lián)，變得立體化，讓學(xué)生真切地認(rèn)識到學(xué)有所用，學(xué)以致用。

然后我們可以通過測試現(xiàn)場的一些圖片、視頻、測量實(shí)際數(shù)據(jù)的展示總結(jié)該測量系統(tǒng)的特點(diǎn)。將知識進(jìn)行有效的擴(kuò)展，例如：還可以采用什么類型的傳感器對軸轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量？信號是否可以用有線形式傳輸？測試系統(tǒng)是否能滿足其它工程現(xiàn)場的實(shí)際工況？這樣可以使學(xué)生很好地建立起分析實(shí)際工程問題的思路和提高解決實(shí)際工程問題的能力。

三、 結(jié)語

結(jié)合我校培養(yǎng)涉海類工程技術(shù)人才的實(shí)際需要，將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中，很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了他們的求知欲。結(jié)合工程案例，通過提出問題、分析問題、解決問題的思路，培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

同時(shí)，在將工程案例導(dǎo)入到教學(xué)過程中，作為教師，筆者也從工程案例的選擇、導(dǎo)入、講解過程中學(xué)到了很多工程現(xiàn)場的知識，提高了教學(xué)能力。

當(dāng)然，在工程案例的導(dǎo)入過程中，也會存在一些問題：不可能將全部教學(xué)內(nèi)容融入幾個(gè)工程案例中，可能會留下一些知識死角；在有限的課時(shí)內(nèi)，提高了解決工程問題能力的同時(shí)是否會弱化了基本理論和原理的把握等。這就需要我們靈活把握，積累經(jīng)驗(yàn)，多和學(xué)生交流溝通，讓他們真正地掌握好該門課程。

［參考文獻(xiàn)］

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第7篇

關(guān)鍵詞:機(jī)械工程測試技術(shù)理論教學(xué)改革與創(chuàng)新 

中圖分類號:TG80 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0147-02 

 

1 引言 

《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程是機(jī)械工程相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,該課程集成了數(shù)學(xué)、電工電子學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科原理和技術(shù),并且被廣泛應(yīng)用于各個(gè)學(xué)科,具有涉及知識面廣、綜合性強(qiáng)、理論知識抽象、實(shí)踐性要求高、學(xué)時(shí)少等特點(diǎn)[1]。尤其是對于電工電子學(xué)及信息學(xué)知識相對薄弱的機(jī)械專業(yè)本科生,首次接觸信號變換與調(diào)理、系統(tǒng)特性及數(shù)字信號處理等抽象概念時(shí),學(xué)生普遍反映該課程存在理論內(nèi)容不易理解,學(xué)習(xí)難度大等問題。然而,隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和機(jī)械系統(tǒng)自動化程度的不斷提高,測試技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛,例如新產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)過程控制、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及產(chǎn)品性能試驗(yàn)等工作均以測試技術(shù)為基礎(chǔ)。因此,《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程在機(jī)械工程相關(guān)專業(yè)課程中具有越來越重要的地位。 

基于上述原因,為了使機(jī)械專業(yè)本科生能夠更好地理解和掌握機(jī)械工程測試技術(shù)的相關(guān)理論,貫徹教育部關(guān)于高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程文件的精神和適應(yīng)學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型工程應(yīng)用人才的需求。改革和創(chuàng)新《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程的教學(xué)方式,提高課程的教學(xué)質(zhì)量已迫在眉睫。 

 

2 傳統(tǒng)理論教學(xué)及其改革與創(chuàng)新 

2.1 傳統(tǒng)理論教學(xué)方式 

機(jī)械工程測試技術(shù)課程的傳統(tǒng)理論教學(xué)方式是以教師為中心,理論知識的傳遞以灌輸式講授為主,并設(shè)計(jì)有少量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。整個(gè)教學(xué)過程中教師發(fā)揮著主導(dǎo)作用,而學(xué)生只能被動地吸收知識,從而難以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,也不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力。另外,由于該課程涉及較多的其他學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)知識,學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中很難快速全面地把自身儲備的知識與新學(xué)知識做到融會貫通和綜合應(yīng)用,從而使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生茫然的學(xué)習(xí)狀態(tài)(特別是在課程的學(xué)習(xí)初期),極大地打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極主動性,甚至有些學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理[2],這將使整個(gè)課程的教與學(xué)過程變得非常艱難,以致于課程的教學(xué)質(zhì)量嚴(yán)重下滑。 

2.2 理論教學(xué)的改革與創(chuàng)新 

教學(xué)改革與創(chuàng)新遵循的基本原則:保證教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、前沿性和實(shí)踐性前提下,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性,積極培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣和積極性,努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新型思維方式及工程應(yīng)用能力。 

2.2.1 理論教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與更新 

《機(jī)械工程測試技術(shù)》課程主要內(nèi)容包括:信號及其描述、測試裝置的基本特性、常用傳感器及其原理、信號的調(diào)理與記錄、信號處理初步、典型非電量參數(shù)的測量及計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)等。 

通過對課程主要內(nèi)容的細(xì)致分析和研究,并根據(jù)測試系統(tǒng)組成模塊將上述章節(jié)內(nèi)容重新排序,采用以“信號流”為教學(xué)主線,按照信號在測試系統(tǒng)中的傳輸順序?qū)⒄麄€(gè)課程內(nèi)容貫穿起來,從而使學(xué)生建立完整的測試系統(tǒng)概念。重新優(yōu)化調(diào)整后的教學(xué)內(nèi)容:首先講信號的時(shí)域描述和分類,然后講常用傳感器及其原理,進(jìn)一步講信號的調(diào)理與信號的數(shù)字化處理,再講信號的頻域描述及分析方法,接下來講整個(gè)計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)。而后采用Matlab/Simulink仿真實(shí)例展示信號在測試系統(tǒng)中傳輸時(shí)的失真,從而引出測試裝置的基本特性內(nèi)容:最后講解機(jī)械領(lǐng)域中典型非電量信號的測量。優(yōu)化調(diào)整后的教學(xué)內(nèi)容不僅兼顧由淺及深的教學(xué)思路,使學(xué)生在學(xué)習(xí)課程初期理解起來相對容易,從而對課程的學(xué)習(xí)興趣和積極性大幅提高:而且整個(gè)教學(xué)內(nèi)容是先局部后整體,逐步深入測試技術(shù)精髓,符合工程技術(shù)知識學(xué)習(xí)的規(guī)律,使學(xué)生學(xué)習(xí)起來思路清晰,且能夠促進(jìn)學(xué)生較好地理解和掌握測試系統(tǒng)各組成部分的原理和特點(diǎn)。 

另外,在教學(xué)過程中,將自己的科研項(xiàng)目和研究成果中與測試技術(shù)相關(guān)的新技術(shù)、新方法及新實(shí)例融合到課堂的教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)注重介紹機(jī)械工程測試技術(shù)發(fā)展的新方向和前沿知識,以此來保證教學(xué)內(nèi)容的實(shí)時(shí)性和前沿性,豐富學(xué)生的知識面,開拓學(xué)生的眼界[3]。 

2.2.2 理論教學(xué)方法的改革 

課程教學(xué)方法的改革是建立在教學(xué)思想和教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)上[4]。隨著機(jī)械工程測試技術(shù)的發(fā)展,課程知識的快速膨脹,以“教師”為主體的傳統(tǒng)教學(xué)思想和教學(xué)模式已經(jīng)不能完全適應(yīng)課程的理論教學(xué)任務(wù)。而以“教師”為主導(dǎo)和以“學(xué)生”為主體的新型教學(xué)思想和教學(xué)模式充分發(fā)揮了教師的引導(dǎo)作用和學(xué)生的主觀能動性,因此,新的理論教學(xué)方法更加適應(yīng)課程快速發(fā)展的步伐。 

在新的理論教學(xué)方法指導(dǎo)下,課程的理論教學(xué)過程采用啟發(fā)式講授、工程案例剖析與課堂討論相結(jié)合的方法。在教學(xué)過程中,注重以身邊的生活實(shí)例和工程實(shí)例設(shè)疑式地啟發(fā)學(xué)生,使學(xué)生在教師的引導(dǎo)下對實(shí)例中所涉及的測試技術(shù)基本原理和技術(shù)展開積極課堂討論,讓學(xué)生成為教學(xué)過程的主體,以此調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和激發(fā)學(xué)生自主思考、分析和解決問題的能力,逐步培養(yǎng)其理論聯(lián)系實(shí)際能力和創(chuàng)造性思維能力。 

此外,為了使學(xué)生能夠把該課程的新知識與課程涉及到的其他專業(yè)基礎(chǔ)知識做到融會貫通和綜合應(yīng)用。在每節(jié)課理論內(nèi)容講授完畢后,教師為學(xué)生指點(diǎn)出下節(jié)課將會涉及到的其他課程專業(yè)基礎(chǔ)知識,以便學(xué)生課后可以及時(shí)溫習(xí)和回顧,從而使學(xué)生下節(jié)課的理論學(xué)習(xí)變得清楚明確,并且使學(xué)生真切感受到學(xué)以致用帶來的成就感,以進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)的積極性,逐漸培養(yǎng)學(xué)生自覺地對教學(xué)內(nèi)容涉及的理論及實(shí)踐問題加以追蹤的嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)學(xué)習(xí)態(tài)度。 

2.2.3 理論教學(xué)手段的創(chuàng)新 

在理論教學(xué)手段方面,采用多元化教學(xué)手段,將多媒體教學(xué) 、黑板教學(xué)、仿真演示及實(shí)物教學(xué)等多種手段有機(jī)結(jié)合起來。 

課程充分利用多媒體教學(xué)能夠很好地把概念、圖形、動畫、視頻及聲音等信息載體有機(jī)結(jié)合的特點(diǎn)[5],將一些傳統(tǒng)黑板教學(xué)手段難以表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容和無法觀察的現(xiàn)象采用圖文并茂、靈活多樣的多媒體方式生動形象地展示給學(xué)生,使沒有工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生能夠從認(rèn)知的角度建立機(jī)械工程測試的相關(guān)概念,力求教學(xué)過程與教學(xué)效果達(dá)到最優(yōu)化。 

對于理論強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容(例如信號變換和信號處理相關(guān)章節(jié))則采用黑板式教學(xué)手段,通過對公式和定理的詳細(xì)推導(dǎo),加深學(xué)生對公式定理的理解。 

對于應(yīng)用性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容(如傳感器原理、信號調(diào)理等內(nèi)容)則采用多媒體教學(xué)、黑板教學(xué)及實(shí)物教學(xué)相結(jié)合的手段進(jìn)行講授,提高學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的工程應(yīng)用能力。 

對于抽象性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容(如測試裝置的基本特性)宜采用Matlab/Simulink仿真演示的教學(xué)手段,幫助學(xué)生直觀地理解抽象的概念,并鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生自己動手搭建仿真程序,培養(yǎng)學(xué)生的求知探索欲和動手能力。 

2.2.4 理論考評體系的改革 

在理論考核方面,傳統(tǒng)的課程考核模式主要是一次性定時(shí)閉卷考試。這種考核模式具有諸多弊端,一是學(xué)生臨時(shí)突擊,放松平時(shí)學(xué)習(xí):二是難以考查學(xué)生的知識綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新性思維。課程借鑒國內(nèi)外一流大學(xué)的考評體系[6]。新理論考評體系采用“平時(shí)作業(yè)20%+課堂討論表現(xiàn)20%+自主考試10%+期末考試50%”,改變了傳統(tǒng)一次考試定結(jié)論的弊端,重在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、知識綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新探索意識。平時(shí)作業(yè)以大作業(yè)為主,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的探索意識和知識綜合運(yùn)用能力:課堂討論以工程實(shí)例為對象,通過考評學(xué)生參與分析討論的積極性和主動性,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,培養(yǎng)其應(yīng)用知識分析解決問題的能力:所謂“自主考試”,即采用教師提供開放式工程題目或?qū)W生自選與課程內(nèi)容相關(guān)的工程題目進(jìn)行課程專業(yè)知識綜合應(yīng)用的一種考核方式,這種考評方式可以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新型思維和工程應(yīng)用能力:同時(shí),為了考評學(xué)生對理論知識的掌握程度,在期末采用閉卷考試方式,以此確保學(xué)生對基礎(chǔ)理論和方法的掌握。 

 

3 結(jié)語 

通過對機(jī)械工程測試技術(shù)課程理論教學(xué)改革與創(chuàng)新的探討,使我們充分認(rèn)識到只有對課程進(jìn)行教學(xué)改革與創(chuàng)新才能達(dá)到提高課程教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新型工程應(yīng)用人才的目標(biāo)。同時(shí),教學(xué)改革工作是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)的過程,我們在以后的教學(xué)工作中將不斷優(yōu)化和完善機(jī)械工程測試技術(shù)的理論教學(xué)過程,從而進(jìn)一步提高課程的教學(xué)質(zhì)量。 

 

參考文獻(xiàn) 

[1] 熊詩波,黃長藝.機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)(第3版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2011. 

第8篇

關(guān)鍵詞：課程內(nèi)學(xué)分制;機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ);教學(xué)模式

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）03-0040-02

“機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容抽象，理論抽象復(fù)雜，需要與工程實(shí)踐緊密結(jié)合。隨著傳感技術(shù)、電子技術(shù)、信號處理等技術(shù)的飛速發(fā)展，測試技術(shù)新知識、新產(chǎn)品井噴式呈現(xiàn)，使本課程教學(xué)難度加大。因此，通過教學(xué)改革，探索本門課程教學(xué)模式和教學(xué)方法，對于提高課程教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)具有十分重要的意義[1]。

已經(jīng)廣泛實(shí)施的學(xué)分制對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了積極的促進(jìn)作用，但它也存在需要繼續(xù)完善之處。課程學(xué)分制實(shí)質(zhì)上是把整個(gè)大學(xué)區(qū)間，以每門課程為單位劃分成了若干個(gè)相對的小區(qū)間。每一個(gè)小的區(qū)間即每門課程，所占的時(shí)間通常是一個(gè)學(xué)期，然而在長達(dá)半年時(shí)間――一個(gè)學(xué)期中，卻沒有更細(xì)的區(qū)間劃分，使得學(xué)生喪失了對目標(biāo)短期進(jìn)度的評價(jià)。課程內(nèi)學(xué)分制的實(shí)施能夠有效地解決這個(gè)問題。

一、課程內(nèi)學(xué)分制的設(shè)計(jì)

實(shí)施課程內(nèi)學(xué)分制，首先應(yīng)該對本課程的知識點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真的分析、歸納，在此基礎(chǔ)上，劃分出該課程相應(yīng)的小課題，給出各個(gè)小課題所占的分值、考核辦法，為了促進(jìn)課程內(nèi)學(xué)分制的順利實(shí)施，學(xué)生在日常教學(xué)活動中的有關(guān)表現(xiàn)、學(xué)術(shù)行為也應(yīng)該有對應(yīng)的分值、考核辦法。

（一）課程內(nèi)知識點(diǎn)小課題的凝練

結(jié)合以前的教學(xué)實(shí)踐及其他院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)[2-3]，對《機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)》（熊詩波、黃長藝主編）相應(yīng)章節(jié)的知識點(diǎn)認(rèn)真分析、歸納，以信號流程為主線，根據(jù)人們對事物認(rèn)識的規(guī)律（認(rèn)識需要由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識;對事物本質(zhì)和規(guī)律的正確認(rèn)識，是為了更好地指導(dǎo)實(shí)踐）構(gòu)建本課程的教學(xué)體系，可細(xì)分為三個(gè)小課題：信號的初識、信號的獲取、信號的應(yīng)用。如圖1所示。

以小課題2說明本課題的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)目的。小課題2――信號的獲取包括測試裝置的基本特性與常用的傳感器兩部分的內(nèi)容。通過本課題的教學(xué)要達(dá)到的目的：理解系統(tǒng)傳遞函數(shù)、頻響函數(shù)以及一、二階系統(tǒng)的靜、動態(tài)的特性及特性參數(shù)的測試方法，掌握實(shí)現(xiàn)不失真測試的條件，并能正確運(yùn)用于測試裝置的分析和選擇。了解常用傳感器基本構(gòu)成、工作原理、使用條件，能夠針對工程問題正確地選用合適的傳感器。

（二）小課題的分值劃分及實(shí)施細(xì)則

通過對各小課題知識學(xué)生理解接受的難易程度、與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系的密切程度研究，將本課程中各小課題的分值劃分，如表1所示。為了促進(jìn)課程內(nèi)學(xué)分制的順利實(shí)施，學(xué)生在日常教學(xué)活動中的有關(guān)表現(xiàn)、學(xué)術(shù)行為也應(yīng)該有對應(yīng)的分值、考核辦法。相關(guān)內(nèi)容也在表1中表示出來。

積分辦法應(yīng)該在第一次上課時(shí)宣布，說明每個(gè)子項(xiàng)目的內(nèi)容。

表1 課程內(nèi)學(xué)分制各部分分值

平時(shí)隨時(shí)公布學(xué)生的積分進(jìn)度，例如：每次實(shí)驗(yàn)課的得分，可在學(xué)生完成后當(dāng)場給他們打分，說明沒得滿分的原因。每次課后作業(yè)也給出相應(yīng)的等級，教師應(yīng)該把每一次大作業(yè)看作是一次與學(xué)生交流的機(jī)會，必須認(rèn)真評改，根據(jù)作業(yè)完成的質(zhì)量，在作業(yè)后面給出相應(yīng)的分值。每次課后作業(yè)應(yīng)該及時(shí)返回學(xué)生手中，達(dá)到周期性地顯示學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)效果的目的，是一種對學(xué)生鞭策與督導(dǎo)的有效方式。

對應(yīng)于每個(gè)小課題后面，給出數(shù)個(gè)測試題目。隨堂測試，根據(jù)答題質(zhì)量，給出相應(yīng)的分值，試卷、成績盡可能下次上課時(shí)發(fā)給學(xué)生，有問題及時(shí)反饋。每次測試完畢，學(xué)生都有一種期待，迫切想了解自己的答題結(jié)果，且對自己最近做出的反應(yīng)記憶猶新，便于回顧試卷知識點(diǎn)，有利于提高教學(xué)效果。因此，平時(shí)每進(jìn)行一次測試，教師最好在當(dāng)天擠出時(shí)間閱完試卷，盡可能在第一時(shí)間了解學(xué)生的得失，同時(shí)也讓學(xué)生及時(shí)知道自己的測試情況，以便在講評前留有充分的時(shí)間探究，修正自己的問題。學(xué)生可以及時(shí)明白自己的學(xué)習(xí)效果，以達(dá)到激勵學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)、提高學(xué)習(xí)興趣的目的。如此建立的進(jìn)度意識，使得學(xué)生隨時(shí)明確最終通過本課程自己的努力是否足夠。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，進(jìn)一步發(fā)展思維能力。

鼓勵學(xué)生多種渠道補(bǔ)充積分。學(xué)生個(gè)體由于興趣、個(gè)人經(jīng)歷的不同，所掌握的知識基礎(chǔ)也不同。教學(xué)中往往發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對本課程知識的掌握已經(jīng)達(dá)到了較高程度，這些學(xué)生往往把時(shí)間花在其他方面，如果以固定方式積分，反而會導(dǎo)致他們的成績不理想。基礎(chǔ)知識較好的學(xué)生，允許他們以更高標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、小制作或參與教師的科研項(xiàng)目等方式，作為成果獲得相應(yīng)積分。

二、課程內(nèi)學(xué)分制的實(shí)施過程

以鄭州大學(xué)國際教育學(xué)院2012級本科學(xué)生為對象，在“機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)過程中實(shí)施課程內(nèi)學(xué)分制的教學(xué)實(shí)踐。

在日常教學(xué)活動中，逐步使學(xué)生掌握對測試與檢測技術(shù)理論和實(shí)際的分析與研究方法。循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生思考、綜合、分析、解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與創(chuàng)造性，并且提高了創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在講解過程中，應(yīng)該利用CAI、虛擬儀器等輔助手段生動直觀地講解。應(yīng)該緊跟現(xiàn)代工程測試技術(shù)井噴式發(fā)展步伐，把測試信號最先進(jìn)的技術(shù)、產(chǎn)品融入教學(xué)實(shí)踐中，使學(xué)生在綜合運(yùn)用書本所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，激發(fā)潛能，拓寬思路，去發(fā)現(xiàn)、分析與解決問題。

在每個(gè)小課題的講解過程中，盡量以生活、生產(chǎn)實(shí)際中的例子帶著問題探索性地講解，與學(xué)生分享解決問題的分析、思考過程;幫助學(xué)生理解深奧、枯燥的書本理論。以小課題2的教學(xué)活動為例闡述如下。

小課題2中測試裝置的基本特性部分理論緊密聯(lián)系實(shí)際，在講述上，注重基本原理、數(shù)學(xué)分析，物理概念以及實(shí)際應(yīng)用之間的融會貫通，力求理論性、應(yīng)用性、新穎性與易學(xué)性并舉。可多舉一些事例幫助學(xué)生理解與記憶，例如：以常用的溫度計(jì)在測試體溫時(shí)需要等待一段時(shí)間，說明：溫度計(jì)為一階系統(tǒng)，體溫的輸入相當(dāng)于一階躍信號，一階系統(tǒng)對階躍信號的響應(yīng)需要經(jīng)過一定時(shí)間（t=3τy（t）=0.95%;t=4τ，y（t）=0.982%）才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。

二階系統(tǒng)舉例，以學(xué)生熟悉、向往、使用的小轎車減震器為例，它可以簡化為由彈簧―質(zhì)量―阻尼組成的二階系統(tǒng)，以MATLAB軟件演示參數(shù)固有頻率ωn與阻尼ξ比取不同的數(shù)值時(shí)，該系統(tǒng)對階躍信號在時(shí)域、頻域的響應(yīng)曲線，說明二階系統(tǒng)的特性;系統(tǒng)參數(shù)測試可結(jié)合科研項(xiàng)目的具體實(shí)施過程說明。

小課題2中常用的傳感器部分緊密聯(lián)系實(shí)際，重在應(yīng)用，對每一種傳感器分別介紹其典型的實(shí)際應(yīng)用例子，結(jié)合工程實(shí)際注重對比不同類型傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)和使用條件。例如：一個(gè)項(xiàng)目中需要對快速小車位置實(shí)施檢測。小車速度35m/s，車身長度0.6m，對比分析傳統(tǒng)的機(jī)械行程開關(guān)、電磁式位置開關(guān)、光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)時(shí)間等特點(diǎn)，指出傳統(tǒng)的機(jī)械行程開關(guān)是接觸式測量，頭部滾輪很可能瞬時(shí)撞飛，常用的電磁式位置開關(guān)響應(yīng)頻率小于100Hz，開合時(shí)間為數(shù)十微秒，響應(yīng)時(shí)間較長;光電式位置開關(guān)響應(yīng)頻率300Hz以上，開合時(shí)間為微秒級，捕捉到小車通過這個(gè)信號是能夠?qū)崿F(xiàn)的，后接PLC的高速計(jì)數(shù)器功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對其他電氣原件的控制。注重新型傳感器的工作原理和使用條件的講授，注意新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法的介紹，激發(fā)學(xué)生的欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)始終能感受到課程的先進(jìn)性和工程實(shí)用性。

三、課程內(nèi)學(xué)分制的實(shí)施效果

在日常教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)都按照對應(yīng)的分值積分，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情較高，上課聽講一絲不茍，布置課后作業(yè)6次，每個(gè)學(xué)生都能夠認(rèn)真完成，偶爾忘記交作業(yè)了，下一次會給教師說明并補(bǔ)交。三個(gè)小課題中每一個(gè)講完后，用25―30分鐘的時(shí)間進(jìn)行測試，學(xué)生對待每個(gè)小課題的測試態(tài)度端正，達(dá)到了預(yù)期效果。

學(xué)生的評價(jià)為：課堂講解生動、有吸引力，課堂氣氛活躍;授課中結(jié)合了大量的工程案例，能夠?qū)W以致用;考核及評價(jià)方式能激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)與鉆研;注重創(chuàng)新意識和獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)。

課程內(nèi)學(xué)分制的教學(xué)方法，對任課教師的講課水平、科研素質(zhì)提出了更高的要求，課后作業(yè)、小課題測試題的批改、打分、講解，增加了任課教師的勞動量，但教學(xué)效果好了，學(xué)生對教師的評價(jià)更積極了。

四、結(jié)語

本課程內(nèi)學(xué)分制實(shí)施的前提是以信號流程為主線，根據(jù)人們對事物認(rèn)識的規(guī)律，構(gòu)建本課程的教學(xué)體系，細(xì)分為三個(gè)小課題：信號的初識、信號的獲取、信號的應(yīng)用。同時(shí)需要規(guī)定相應(yīng)小課題的分值及實(shí)施細(xì)則。

在每個(gè)小課題的講解過程中，盡量以生活、生產(chǎn)實(shí)際中的例子帶著問題探索性地講解，與學(xué)生分享解決問題的分析、思考過程;幫助學(xué)生理解深奧、枯燥的書本理論。

在實(shí)施的過程中，每個(gè)日常教學(xué)環(huán)節(jié)都按照對應(yīng)的分值積分，注重學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)階段的學(xué)術(shù)表現(xiàn)和綜合素質(zhì)的正確評定，按照課程內(nèi)學(xué)分制給出的學(xué)習(xí)成績更加真實(shí)地體現(xiàn)了學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)過程中的學(xué)術(shù)表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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北理工大學(xué)學(xué)報(bào)：社會科學(xué)版，2010，（5）.

[2]張建立，李峰.基于實(shí)用的機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)

法探究[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2014，（2）.

第9篇

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程測試技術(shù)；項(xiàng)目教學(xué)法；應(yīng)用

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）18-0178-02

一、引言

“機(jī)械工程測試技術(shù)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課要求學(xué)生能夠合理地選用測試裝置從機(jī)械設(shè)備中提取所需的特征信息，掌握振動測試所需的專業(yè)知識和技能。本課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，在教學(xué)過程中既要重視理論知識的教學(xué)又要緊密地聯(lián)系實(shí)際，這有助于學(xué)生牢固地熟練掌握測試技術(shù)的方法，為以后的實(shí)際應(yīng)用做好前期的鋪墊。隨著機(jī)械自動化技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用型人才的需求量不斷增大，項(xiàng)目教學(xué)法越來越受到重視。本文探討了項(xiàng)目教學(xué)法在“機(jī)械工程測試技術(shù)”中的應(yīng)用。

二、課程的特點(diǎn)以及存在的問題

1.機(jī)械工程測試技術(shù)的特點(diǎn)。機(jī)械工程測試技術(shù)包含測試和試驗(yàn)兩方面的含義，測試是人類認(rèn)識客觀世界的手段，是科學(xué)研究的基本方法；試驗(yàn)是機(jī)械工程基礎(chǔ)研究、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)[1]。測試技術(shù)的課程內(nèi)容主要包括測試信號的描述、信號的分析與處理、測試系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性、機(jī)械常用的傳感器、信號的調(diào)理等內(nèi)容；要求學(xué)生掌握信號在時(shí)域與頻域的描述方法，建立明確的頻域概念；掌握信號頻譜分析、相關(guān)分析的基本原理和方法，了解數(shù)字信號處理的基本概念。

2.課程教學(xué)中存在的問題。在測試技術(shù)教學(xué)過程中，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生反映測試技術(shù)的理論教學(xué)內(nèi)容枯燥，學(xué)生學(xué)完測試技術(shù)對傳感器不認(rèn)識，對信號的時(shí)域描述和頻域描述只知道通過數(shù)學(xué)計(jì)算，不知道如何借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行時(shí)域分析和頻域分析，遇到旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動問題，不能將所學(xué)的理論和實(shí)際結(jié)合起來[2]。這與傳統(tǒng)的教學(xué)方法與模式有一定的關(guān)系。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以老師教授理論知識為主，師生互動較少。雖然根據(jù)教學(xué)大綱安排了少量的測試技術(shù)的驗(yàn)證性試驗(yàn)課，還是缺乏和實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的探索性試驗(yàn)[3]。

以上問題表明，傳統(tǒng)的機(jī)械工程測試技術(shù)教學(xué)方法與手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代機(jī)械工程專業(yè)的培養(yǎng)要求，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，課程的內(nèi)容與重點(diǎn)和實(shí)際的工程應(yīng)用的差距逐漸變大；（2）教學(xué)學(xué)時(shí)的壓縮，教學(xué)的內(nèi)容的增加；（3）教學(xué)老師缺乏實(shí)際的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，只能側(cè)重理論知識的教學(xué)，不能將理論知識和實(shí)際的工程實(shí)際很好地結(jié)合起來，導(dǎo)致學(xué)生解決實(shí)際振動測試問題能力較差。

三、基于項(xiàng)目的測試技術(shù)教學(xué)課程教學(xué)

1.項(xiàng)目教學(xué)的特點(diǎn)。項(xiàng)目教學(xué)法是進(jìn)行機(jī)械工程測試教學(xué)過程中，實(shí)施一個(gè)和機(jī)械相關(guān)的工程測試項(xiàng)目，其目的在于將理論知識和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，提升學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力[4]。與傳統(tǒng)的教學(xué)法相比，不同之處體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）由原來的“以教師為中心”教學(xué)變成“師生共同學(xué)習(xí)”；（2）由原來的單純理論學(xué)習(xí)變成理論與實(shí)踐相結(jié)合；（3）由原來的驗(yàn)證性學(xué)習(xí)方式變?yōu)樘剿骱万?yàn)證性相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式。在項(xiàng)目教學(xué)法中，學(xué)生不再是單純的被動學(xué)習(xí)，而是主動地去學(xué)習(xí)探索，將所學(xué)的理論知識去解決實(shí)際問題。通常一個(gè)實(shí)際的工程項(xiàng)目要分成若干個(gè)子項(xiàng)目，在項(xiàng)目教學(xué)過程中，學(xué)生能夠?qū)嶋H地接觸到傳感器、采集板卡、工控機(jī)等硬件，學(xué)生能根據(jù)要求研制實(shí)際的測試系統(tǒng)。

2.項(xiàng)目教學(xué)的選題。根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，選擇“汽輪機(jī)的在線監(jiān)測振動測試和故障診斷系統(tǒng)研制”為研究課題。汽輪機(jī)是典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，“汽輪機(jī)的在線監(jiān)測振動測試系統(tǒng)研制”綜合應(yīng)用機(jī)械工程測試技術(shù)實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線振動監(jiān)測。

3.項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施。汽輪機(jī)的在線監(jiān)測振動測試和故障診斷系統(tǒng)的研制包含兩部分：硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。常見的故障類型包括轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子不對中、動靜碰磨、油膜渦動。頻譜圖不一樣，無論什么故障，都會引起汽輪機(jī)的振動。振動信號中包含很多有用的信息，對振動信號采集。對采集的信號進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析、功率譜分析、時(shí)頻分析。

硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)包含傳感器系統(tǒng)、動態(tài)數(shù)據(jù)采集板卡系統(tǒng)、嵌入式工控機(jī)系統(tǒng)，如圖1所示。傳感器是整個(gè)系統(tǒng)的重要部件，選用的是電渦流傳感器和加速度傳感器。電渦流傳感器選用的是本特利公式生產(chǎn)的3300XL系列傳感器，它可以采集轉(zhuǎn)軸的軸向和徑向振動、轉(zhuǎn)速、相位等信號。加速度傳感器主要采集的是基座振動、軸承振動、齒輪軸軸向振動等信號，汽輪機(jī)所處的環(huán)境較為惡劣，這就要加速度傳感器具有便于安裝和工作穩(wěn)定性等特點(diǎn)。選用了NI公司的高靈敏度陶瓷剪切加速度傳感器，它具有抗干擾、體積小、噪聲小、性價(jià)比高、抗粉塵、抗高溫等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集板卡選用的是NI PXIe-4300和NI PXIe-4492系列板卡。NI PXIe-4300板卡對電渦流傳感器采集的信號進(jìn)行處理，具有8路同步模擬輸入通道，具有低通濾波的功能。NI PXIe-4492是一款適用于多通道振動監(jiān)測的高精度采集板卡。

汽輪機(jī)的在線監(jiān)測振動測試和故障診斷系統(tǒng)的研制包含兩部分：硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。汽輪常見的故障類型包括轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子不對中、動靜碰磨、油膜渦動。每一種類型故障的故障機(jī)理和時(shí)域圖。頻譜圖不一樣，無論什么故障，都會引起汽輪機(jī)的振動。振動信號中包含很多有用的信息，對振動信號采集。對采集的信號進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析、功率譜分析、時(shí)頻分析。

硬件系統(tǒng)包含傳感器系統(tǒng)、動態(tài)數(shù)據(jù)采集板卡系統(tǒng)、嵌入式工控機(jī)系統(tǒng)。傳感器是整個(gè)系統(tǒng)的重要部件，選用的是電渦流傳感器和加速度傳感器。電渦流傳感器選用的是本特利公式生產(chǎn)的3300XL系列傳感器，可以采集轉(zhuǎn)軸的軸向和徑向振動、轉(zhuǎn)速、相位等信號。加速度傳感器主要采集的是基座振動、軸承振動、齒輪軸軸向振動等信號，汽輪機(jī)所處的環(huán)境較為惡劣，這就要加速度傳感器具有便于安裝和工作穩(wěn)定性等特點(diǎn)。選用了NI公司的高靈敏度陶瓷剪切加速度傳感器，它具有抗干擾、體積小、噪聲小、性價(jià)比高、抗粉塵、抗高溫等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集板卡選用的是NI PXIe-4300和NI PXIe-4492系列板卡。NI PXIe-4300板卡對電渦流傳感器采集的信號進(jìn)行處理，具有8路同步模擬輸入通道，具有低通濾波的功能。NI PXIe-4492是一款適用于多通道振動監(jiān)測的高精度采集板卡，具有8路同步通道，能夠完成單一系統(tǒng)的噪聲、振動測試信號的采集。工控機(jī)系統(tǒng)是振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)硬件和軟件的載體，對汽輪機(jī)進(jìn)行振動監(jiān)測，產(chǎn)生數(shù)據(jù)很多，這就要求工控機(jī)具有較高的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，要考慮防塵防水、耐高溫、耐振動沖擊等不良環(huán)境。選用的工控機(jī)是NI PXIe-1082機(jī)箱，它具有8槽的高寬帶背板，質(zhì)量輕，體積小，能較好地滿足測試系統(tǒng)的要求。

系統(tǒng)的軟件基于Labview完成，它是圖形化的編程語言，具有很多振動信號分析工具包。數(shù)據(jù)的采集端與分析端軟件均采用模塊化的編程，主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、實(shí)時(shí)顯示模塊、數(shù)據(jù)分析模塊。信號分析模塊包含頻譜分析、時(shí)頻分析、Bode圖、幅值譜、功率譜。學(xué)生可以將測試技術(shù)學(xué)到的相關(guān)理論知識與實(shí)際的信號分析結(jié)合起來，提升分析問題的能力。如圖2所示。

四、項(xiàng)目教學(xué)的整體評價(jià)

在為期一學(xué)期的項(xiàng)目教學(xué)中，通過實(shí)際的傳感器的安裝到硬件平臺的搭建，在整個(gè)過程中學(xué)生主動學(xué)習(xí)和交流，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生以工程項(xiàng)目為核心的思維和工作方式，提高學(xué)生動手能力。學(xué)生通過完成擬工程項(xiàng)目來探索學(xué)習(xí)教學(xué)實(shí)踐表明，該模式能較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)工程應(yīng)用型大學(xué)生的目標(biāo)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，取得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙玉清，張悅，楊琳琳.以項(xiàng)目案例為主線的測試技術(shù)教學(xué)模式[J].教學(xué)研究，2013，5（3）：95-98.

[2]李敏通，翟長遠(yuǎn)，史穎剛.項(xiàng)目教學(xué)法在“機(jī)械工程測試技術(shù)”教學(xué)中的應(yīng)用[J].高教學(xué)刊，2015，24（3）：39-41.