时间：2022-08-22 13:10:11
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇机械工程测试技术，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
“测试技术”是机械工程类专业学生必须掌握的一门综合性专业基础课，涉及机械、电子信息、自动化、仪器仪表等多个技术领域，专业性、理论性和实践性都很强[1-3]。目前课堂教学实施中更侧重讲授基本理论、概念和方法，与机械工程专业相关的应用实践的案例比较缺乏，启发性和互动性不够，学生普遍反映课程理论知识深奥、空洞、抽象，传感器缺少实物对象、枯燥无味，学习效果不明显，与工程实际的要求差距很大[4]，因此，教学方法改革与创新势在必行。“测试技术”课程旨在通过测试技术的学习，培养学生掌握测试技术的基本知识和技能，掌握测控系统分析和设计的基本理论和方法，能够合理选用测试方法和装置构建测试系统，为学生进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础。现有的教学内容包括测试信号分析理论、传感器和测试技术应用三大主体部分，在教学实践中存在着以下主要问题：（1）在传感器章节中，与传感器测量电路所直接相关的电桥、调制与解调等内容在传感器之后的章节中才具体讲授，这样就造成了学生在传感器学习中缺乏相应的知识储备，教师讲课中也难以深入讲授相关内容，出现了前后脱节的矛盾；（2）现有教材内容大多以单列章节的形式介绍了机械工程常见物理量的测量方法，如位移测量、振动测试、应变与力测量等内容，但是，由于受到教学课时的限制，这些内容往往不能被充分地讲授，有些内容甚至需要学生自学完成，达不到设置这些教学内容的初衷；（3）现有教材中的案例设置存在着碎片化、单一化、表面化的不足，缺乏能够将教材内容有机融合、工程背景较强、综合性较强的机械工程测试应用实例，学生学完课程后不容易建立起比较完整的动态测试的基本概念，难以做到融会贯通，灵活地利用所学的知识搭建测试系统，实现对机械工程常见物理量的测试。针对目前课程教学中存在的不足，笔者在“测试技术”教学实践过程中进行了一系列的研究与探索，取得了一定的成效，将其总结如下：
2重构教学结构，打破现有章节之间的限制，突出教学内容的连贯性
本课程在教学实践中，重点围绕传感器这一核心章节中存在的问题，提出了“瞻前顾后”的教学思想与方法，探索重构合理的教学结构与顺序：所谓“瞻前”，是指在传感器测量电路教学中，简要介绍与之密切相关的电桥电路、调制与解调的基本原理，帮助学生从直观角度理解教材相关内容。待讲授到信号的调理与记录章节时，将电桥电路、调制解调的基本理论与前面所讲的传感器测量电路中的内容进行重新组合，通过传感器测量电路来讲解电桥、调制解调的工作原理与主要应用，既帮助学生深化了传感器测量电路的知识，又理解了信号调理的基本原理与方法，实现了教学内容的前后呼应和有机统一。所谓“顾后”，是指在传感器教学过程中，打破教材现有章节之间的界限与教材内容的固有结构，不再因循传统地介绍各种类型传感器的顺序，而是以基本物理量的测量为授课主线，分别介绍位移的测量、振动测量、压力测量、温度测量、应变及力的测量等机械工程中常见物理量测量所采用的主要传感器及其工作原理，不再遵循现有单列章节的方式去介绍，这样就可以将教材内容有机结合、优化重构，帮助学生在学习传感器知识的同时一并了解此类传感器的主要应用，回归到合理选用传感器实现测量的基本要求，达到了双重学习的目的，提高了教学的效率和质量。
3以系统观点优化教材体系，突出教学内容系统性和逻辑性
“测试技术”教材在编写体系上缺乏统一性，不同教材在章节顺序和内容编排上差异较大，缺乏合理的内在逻辑。笔者在教学实践中提出以系统论的观点来重新优化教材的体系结构、设置教学内容的观点，其核心思想是从宏观上使学生能建立起机械测试系统整体的概念和框架，帮助学生掌握如何建构测量系统，如何实现信号的采集与分析，最终回归到能够独立地实现对机械工程中常见参量的测量与分析。还提出了以“信号及测试装置是什么—如何采集信号—如何分析处理信号—机械测试系统的构建与应用”的逻辑顺序，重构教材结构、安排教学内容，突出课程的系统性、逻辑性和综合性，并以这样的顺序编写了教材大纲和讲义。“测试技术”是一门实践性和应用性很强的课程，教材中除了对于基本理论知识的叙述外，更需要突出“工程化”和“案例化”，强化学生的工程能力和创新能力，并能够及时体现测试技术的发展趋势。在工程案例的设计与选择上，突破了现有教材案例的局限和不足，引入机械工程测试综合应用实例一个章节，以车辆电子技术、机械设备状态监测与故障诊断、机械产品性能测试等典型工程案例为应用背景，着力介绍机械工程测试技术的基本理论与方法在这些领域的主要应用。以综合实例解构教材各章节内容，将教材章节中的关于信号的采集与传感器选型、测试信号的处理与分析、计算机测试系统等所学内容完整体现出来进行剖析与讲解，使得学生通过对综合工程实际问题深入、系统、本质的认识和理解，达到课程学习对于培养学生能合理选用测试装置，并初步掌握静、动态测量的基本知识和技能的要求，达到培养分析和解决问题能力的要求。
4完善课程考核方法，探索课程目标达成状况监控及评价机制
完善课程考核评价方法，探索课程目标达成状况监控及评价机制：在教学实践中，以能力评价为导向、突出学习的过程性，探索建立能力和素质等多方面结合的测试技术课程成绩综合评价体系，改变传统的仅靠一张试卷的成绩评定方式，以考核促进学生学习的动力和兴趣，以考核体现学生学习的综合效果。以学习中的问题为切入点，鼓励学生利用课外时间结合课程内容自主设计大学生科研训练计划项目，参加机械创设设计竞赛等。将课程学习从课内延伸到课外，通过实践中的学习，激发学生的兴趣和学习主动性，既解决了学习中的难点问题，同时加深了学生对课程内容的理解，促进了学生综合能力的提高。开设机械系统测控实验课程，与理论课程同步进行，将实验内容与理论课程相衔接并进行了必要的拓展。提高了学生的兴趣，改变了实验仅作为课堂教学附属的现象。综合理论知识考查、课程实验与课程设计、开放性课题研究等情况进行综合考核，突出理论学习、实践、创新等多方面素质和能力的考评，体现形成性评价和终结性评价相结合，建立课程群进程式、多渠道、多方式的评价机制。
5基于课程教学，培养学生分析问题和解决问题的能力
结合高等教学心理学关于知识、技能学习的相关理论，设计教学方案，制定教学目标，提高教学质量。不仅重视提高学生的知识技能，还特别注重培养学生解决问题的思想与方法，将这一思想逐步融入测试技术教学的具体环节中。一方面引导学生逐步掌握以整体观和系统论分析解决问题的基本方法与思路，逐步学会将一个较复杂的问题分层次、分步骤去研究，帮助学生通过具体的工程项目和案例，建立起机械测试系统整体的观念，进而建立起各章节之间的有机联系，而不是孤立地去学习各章节的内容，进一步去学习课程中涉及的基本理论和方法，同时也进一步熟悉如何通过所学知识去解决具体工程实际问题的思路和方法。在学习中，学生感觉频域和频谱的概念抽象，不如时域理解起来直观，因此要着力强调并培养学生从多个角度去分析问题、解决问题的能力。如理解信号的描述既可以从比较熟悉的时域上进行描述，同时也可以从频域角度进行描述，需要去理解从频域角度去分析、描述信号的优点，同时也要认识到信号不同描述之间是可以互相转换的，将这些不同角度获得的关于信号的信息综合起来就可以获得对其比较全面的认识。学习这些方法和思想，不仅对于学生理解课程本身知识极其重要，同时对于其他课程的学习、分析问题、解决问题能力的提高都有重要意义。
6结语
1.1界面的设计工作在信号分析
界面主要是通过GUI图形用户界面菜单的编辑器来设计的。根据信号分析的结构划分，系统的主页面由多个子窗体的模块共同组成，分别为：系统简介、信号分析、推出系统等。只要单机主页面上面的模块键就可以打开相应的子窗体。并且所有功能的模块都是MATLAB系统应用程序，在每个子窗体模块中还有多个典型信号，其中有方波信号、脉冲波信号等。典型信号的分析还包括实频谱、虚频谱、相位谱等，相关的分析还有正弦、余弦、方波、脉冲波等信号的自相关与互相关的分析；加窗处理涵盖锯齿波、三角波、方波等信号的窗处理，窗函数还有汉宁窗、哈明窗、矩形窗等。除此之外，在典型的信号分析中，想要保证图形的精确性，还要进行加窗与选取采样点工作。这样每一个模块的显示的内容就会用菜单的形式很好的体现出来。
1.2通过举例进行分析
在实际教学过程中，信号测试分析及处理就可以直接应用先前所设计完成的信号分析应用软件，并且在辅助教学工具在实际应用过程中，只需要进行菜单电机就可以完成，就以就对分析正弦信号的谱举例说明。给出正弦波的信号为y=8sin（10π）t，并根据数据来求出信号的实频谱、相位谱、虚频谱等求出。然后点击MATLAB信号分析应用软件，就会出现测试信号分析主页面图；再次点击页面中的正弦信号分析就可以进入正弦信号的分析主页面图。在选择相应的参数时，要注意频率在6Hz左右，取300个采样点，汉宁窗的宽度为300，点击绘图就可以得出正弦波信号y=5sin（10π）t的结果。求出结果为：相频谱、实频谱显示为0，虚频谱为±3.5，双边幅值谱为3.5，功率谱为13.5等等。根据上述的举例分析可了解到，设计的信号分析应用软件具有简便性，并且界面显示很好，比较适合上课测验、演示等。当然，对于测试技术试验及工程领域此技术仍然可以很好的使用。
2合理搭配与实际应用
将MATLAB及测试信号的分析应用软件应用在教学中可以取得很好的教学效果。对于教师而言，在上课中可以在讲解同时还进行演示，对于一些比较抽象的问题就可以用仿真图形来进行仿真演示，这样会使分析结果非常清楚，减少了教师板书的书写及作图步骤所用的时间，在很大程度上提升了教学效率，教学质量也随之提升。然而对于学生来讲，软件的应用可以帮助学生们进行深刻记忆与理解，可以作为学生预习的材料，帮助学生们解决困难习题等。此软件的应用充分的表现出MAT-LAB的灵活性，还可以对学生们起到规范作用，学生们在教师的帮助下，可以自己设计一些工具箱，无形中提升了学生们的学习积极性。虽然MATLAB及测试信号的分析应用软件具有很多优势，但是在测试教学中也有其自身的特色，在进行公式推算中，相比应用板书会取得更好的效果。因为板书可以将内容保留一段时间，方便学生们进行比较分析。软件的应用主要偏于结果，所以在以后的机械工程测试技术教学中，要将软件应用与其他教学方法进行科学合理的搭配使用，这样才能充分发挥出其自身优势。
3总结
机械工程测试技术是机械类专业的一门重要的专业基础课，该课程综合了许多新技术、新知识，内容抽象，理论性和实践性很强。长期以来，课程教学内容分散、杂乱，新内容新知识不能被及时扩充，总的教学学时不断被缩减，教学方式单一，实验和实践教学环节非常薄弱，学生普遍反映该课程较难掌握。然而，面对测试技术在机械工程领域中的广泛应用，为使学生能够更好学好该门课程，适应高等教育培养创新型高素质工程应用人才的教学目标，进行《机械工程测试技术》课程的教学改革尤为必要。
二、存在问题
国外各高校非常重视《机械工程测试技术》课程教学，课堂教学与实验教学同等重要，实验环境比较开放，研究性和综合性实验比例较大，很好地培养了学生的动手能力。目前，我国的《机械工程测试技术》以课堂教学为主，实验教学为辅，而且在教学内容、方式和实验方面存在着一系列的问题。教学内容方面，教材老化，新知识和新技术难以及时扩充到教学中，使教学内容不能得到及时更新；目前课堂教学时间课时偏少，体现最新科技的章节内容部分没有多余的课时进行讲解。教学方式以多媒体、口述和板书为主，课堂上以教师为中心，学生被动的学习知识，很难培养出学生的创造思维和创新能力；考核方式单一，学生的考核以期末考试成绩为主，基于非知识性因素平时成绩为辅，学生的创新思维和动手能力得不到有效考核和体现。实验教学方面，实验设备陈旧，实验手段落后，实验内容偏少，多以原理验证性实验为主，研究性和综合设计性实验较少，不能很好地锻炼学生的实践能力和创新思维；考评方面，一直沿着讲解、指导、批改实验报告的模式，轻动手能力和创新思维的培养。面对机械工程测试技术快速发展，传统的教学内容和教学模式很难适应时展的潮流。因此，以特色名校建设为契机，有必要对我校机械工程测试技术课程在教学内容、方式和实验方面加大教学改革力度，进一步提高我校人才培养质量，强化特色名校工程内涵建设。
三、课程教学改革
本文针对该课程教学中存在的上述问题，拟在教学内容、教学方式和实验教学三个方面开展如下改革。
（一）机械工程测试技术教学内容的优化与完善
本课程教学内容比较分散，学习中不利于掌握整个知识体系，需要在教学中应尽量淡化各知识点的分界，注重教学内容的层次性和系统性。因此，以基本理论和方法为基础，以信号流程为主线，以测试系统框图为骨架，将各个模块课程内容贯穿起来，使学生建立起完整的测试系统概念。教学过程中正确处理理论知识与实践技术的关系，对教学内容进行优化与完善，课堂教学重点放在课程的基本概念、原理和方法上，同时通过穿插讲解工程应用案例，并适当介绍本学科领域的新成果和新应用，既可以使学生打下坚实的基础又可以开阔眼界，将会大大提高学生的学习兴趣和积极性。
（二）机械工程测试技术教学方法改革
目前机械工程测试技术教学方法上以“教师”为主体，学生则被动吸收知识，该模式不利于培养学生的创造性思维和创新能力，已经不能完全适应新形势下课程教学任务。为此，需要改变灌输式的传统教学模式，建立以“教师”为主导和以“学生”为主体的新型教学模式，充分发挥了教师的引导作用和学生的主观能动性。在新型教学模式指导下，采用多元化教学手段，将多媒体教学、板书、演示和实物结合起来，应用文字、图形、声音、动画等多种媒体素材使抽象和枯燥的理论形象化和生动化。针对不同的内容可以采用启发式、参与式、基于问题、工程案例剖析与课堂讨论相结合的方法，在教师的引导下，注重以生活实例和工程案例设疑式地启发学生，教师创设问题情境，提出问题，以学生为主体对实例中所涉及到的基本原理和方法展开积极课堂讨论，以此调动学生的学习积极性和主动性，培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力，激发学生独立思考和创造性思维能力。有条件的情况下，也可以结合虚拟仪器教学平台，在课堂上综合运用多媒体教学系统，建立一个理论与实践一体的网络化教学环境，加强教师与学生的互动，提高学生的学习兴趣。此外，为了使学生能够在课后可以及时温习和回顾课堂知识，做到融会贯通和综合应用，在每节理论课后，为学生留出适当的作业，在规定时间内完成学习报告，教师在课堂上对学习成果进行答辩，对出现的问题及时解答，使学生对学习内容进一步的深化和提高。在理论考核方面通过出勤、作业、课堂讨论和期末考试进行综合考评，改变传统一考定结论的弊端。
（三）机械工程测试技术实验教学改革与创新实践能力培养
由于机械工程测试技术课程理论性强，应用过程抽象，实验教学是深化本课程学习的必有途径。目前国外将机械工程测试技术定位为实验课，实验教学尤为重要，主要通过实验环节提高学生的综合素质，国内实验教学方便有所欠缺。为培养学生的实践动手能力，应建立以学生为中心的多层次、应用型实验模式，将开设实验分为基础性实验、验证性、研究性和综合性四个不同的层次，增加研究性实验和综合性实验的比例，满足学生对该课程各阶段学习的不同要求，以此提高学生的综合素质、工程实践能力和创新精神。有条件的情况下可以组织成立研究型学习小组，在课题组教师指导和帮助下，积极参与研究项目中的一些工作，完成项目研究报告，教师对项目成果给予评定。充分利用现代计算机技术和多媒体技术，开发网上虚拟实验系统，为学生提供开放性实验环境，在教师指导下由学生独立完成自主实验。基于该自主开放式研究性实验平台，可以扩展课堂教学内容，开阔学生的视野，全面提升学生的动手能力和创新精神。为学生构建基于虚拟仪器的创新设计平台，开展虚拟仪器案例教学，将虚拟实验与理论教学有机融合在一起，激发学生的学习积极性和主动性，培养学生动手能力和解决实际问题的能力。
四、结束语
机械工程测试技术是高等院校工科类教学中不可缺少的一门课程。该课程涉及机械、电子信息、自动化、仪器仪表等多个领域，是一门专业性较强，涉及知识面很广，应用价值很高的专业基础课[1]。课程主要介绍了与机械工程相关的测试技术的基本概念、基本理论和应用技术，包括常用传感器的原理与应用、测试信号调理电路、信号分析与处理、计算机测试系统、测试系统的特性、测试系统的干扰及抑制以及机械工程中常见的测试等内容[2]。由于该课程理论性较强，知识点较多，思维跨度较大且比较抽象，因此需要设置与之相匹配的教学实验才能达到较好的教学效果。
1 教学实验内容的设计
教学实验是高等学校教学环节中重要的一环，是培养学生创新能力、实践能力和工程应用的重要部分[3]。在教学过程中发现，学生在认知过程中的一个普遍现象是见小不见大，不能把握测试系统的整体结构，而关注点总是放在较小的一个知识点或是问题中。为了强化学生对测试系统的概念，了解测试技术重要的方法，在教学实验中设计了自顶向下的实验思想：首先通过系统认知使学生建立起机械工程测试系统的整体概念，了解组成测试系统的各个部分，明白相关知识点的适用范围，从而做到有的放矢的学习。而后制定相对应的实验项目，学生能够理解各知识点的内容，明白系统各部分的关联关系。最后再通过综合性实验对所学知识进行串联和巩固[4]。
为此，在机械工程测试技术的教学实验中制定了基础性实验和综合性实验。
基础性实验主要是针对信号处理方面，其内容有：传感器的选取、信号的基本性质、信号的采集、A/D转换、数据处理。基础性实验共5部分，内容见表1。
综合性实验针对学生已学过的知识，建立起典型的测试系统，通过实际的测试实验使学生了解传感器的性能，测试电路的构成，测试软件的应用以及数据的处理与分析。综合性实验的内容见表2。
2 实验仪器
为了高质量地完成教学实验任务，课题组选择了较为先进的仪器来搭建实验系统。
（1）单点式激光测振仪：Polytec高性能的单点式激光测振仪由控制器、数字式速度解码器、自动聚焦式光学头组成。能够实现最小速度分辨率0.02微米/秒，最大速度+/-10米/秒的速度信号测量；最大输出信号为+/-10 V，输出带520 100 KHz低通滤波和100 Hz高通滤波。
（2）加速度计：B&K压电式加速度计是振动的绝对测量的最佳传感器，可用于较为宽泛的频率范围；在很宽的动态范围内具有良好的线性，该种传感器不需要额外电源，具有较高的灵敏度质量比。设备参数：灵敏度10 pC/g；最大正弦振动6 000 g-peak；最大冲击极限+/-20 000 g-peak；频率范围0.1 Hz～12.6 KHz。
（3）双通道调理放大器：B&K双通道电荷放大器，能够实现放大增益0.1 mV/pC～3.16 V/pC；频响范围0.1 Hz～100 KHz；具有低通、高通滤波器；能实现过载检测。
（4）A/D采集模块：课题组自主研发了基于USB2.0的数据采集模块。该模块具有8个模拟量输入通道，能够实现16-bit分辨率A/D转换器，采样速率高达200 kS/s。该模块采用总线供电，拥有设备状态LED指示灯。
（5）信号分析软件：课题组采用自主研发的信号分析软件，该软件采用Windows视窗风格，界面友好，使用方便，能够实现在线检测分析和离线数据分析。能够实现频谱分析、传递函数分析、互谱分析、互相关函数分析、包络/倒频谱分析等信号分析功能。软件具有画面设置、显示设置、采样参数设置、单位设置、跟踪设置、放大器设置、预处理设置、滤波器设置、计算设置等模块，方便使用者根据需要进行快速组合。该软件已经在工程应用中验证了其可靠性。
此外，课题组还搭建了振动测试平台和动平衡测试平台供实验使用，这些仪器、软件的应用能够开拓学生的视野，提高学生的学习兴趣，更重要的是实验系统能够使学生更好地理解系统的概念，提高对知识的认知程度。
3 实验案例
综合性实验是针对学生已经学过的信号处理、测试技术和测试系统等内容，通过实验室使学生了解典型的机械工程测试系统的构成以及各个环节所完成的工作。基于工程应用的指导思想，该部分实验设置了挠性接管自由振动测试和微小转子不平衡量检测。
3.1 挠性接管自由振动测试
自由振动测试是机械工程测试的基础，该部分实验能让学生了解激励信号的产生、信号的采集、自由振动以及动态性能参数的计算。实验装置主要由激振器、加速度信号采集装置、数据采集系统、计算机等组成（如图1所示）。
实验中，利用波形发生器产生振动谱信号，经功率放大器，由激振器产生振动信号。加速度传感器采集响应信号，经电荷放大器和数据采集系统进入计算机，系统结构如图2所示。图3是通过信号分析软件采集的自由振动信号。
通过挠性接管的自由振动测试实验可以让学生了解典型测试系统的结构、组成部分。通过实验理解测试系统的设备、安装、调试；了解信号接口的类型与连接方法；了解激励信号的产生方法。
3.2 微小转子不平衡量检测
转子的不平衡是旋转机械故障的主要诱因，为了提高旋转机械的品质就需要进行转子的不平衡量检测。该项实验通过学生自己动手调试来完成对转子的不平衡检测，能够激发学生的学习热情，培养动手能力。图4为微小转子不平衡检测实验台。
微小转子不平衡检测系统的实验装置由不平衡量检测实验台、激光测振仪、光电式开关传感器、采集系统和信号分析软件构成。实验中，变频调速电机通过带动皮带轮带动转子旋转，利用激光测振仪测量振动的绝对速度信号，利用光电式开关传感器测量转子的转速，传感器信号通过数据采集装置获取。系统原理如图5所示。图6为不平衡量的计算界面。
通过该项实验，学生能够了解转子不平衡检测的系统结构，激光测振仪和光电式开关传感器的应用方法，多路信号采集的触发方法，不平衡量的计算。
4 结束语
机械工程测试的教学实验选择了当前较为新式的测试仪器，让学生了解不同测试仪器的特点和应用方法。同时，以工程导向的实验内容，激发了学生的学习兴趣，提高了动手能力。通过教学实验，更加有利于学生巩固所学知识，培养创新能力。
参考文献
[1] 刘春阳，郭 爱芳.测试技术教材建设与教学模式探讨[J].中国现代教育装备，2012（17）：54-56.
[2] 韩建海，马伟.机械工程测试技术[M].北京：清华大学出版社，2010.
随着机电产品一体化和生产过程自动化程度的不断提高，机械工程的测试系统越来越复杂。它已成为整个机械设备研制、开发、应用和教学过程中不可或缺的组成部分。机械工程测试系统的基本任务是从测试对象获取反映其变化规律的动态信息，一个功能完善的机械工程测试系统由传感器、信号转换装置、信号分析处理装置和显示与记录等功能模块组成，无疑，讨论和设计机械工程测试系统及其构成要素，是十分有意义的。本文主要分析了虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用状况，望大家参考。
一、机械工程测试系统基本状况分析
测试是测量与试验的简称，测试中最基本的是测量。测量是利用各种装置对可观测量（或称被测参数）进行定性和定量的过程。测试的基本任务是获取信息。测试是发展和检验自然科学理论的实践基础。在工程技术领域，由于实际研究对象的复杂性，很多问题难以进行完善的理论分析、推导和计算，所以必须通过试验来获得研究对象的状态，变化和特征等，这正是通过测试来实现的。测试技术正是研究有关测试方法、测试手段和测试理论的科学，它应用于不同的领域并在各个自然科学研究领域起着重要作用。特别是现在机械工程测试技术引起了大型工业企业和高等院校极大的重视。
测试系统的第一个环节是信号的传感，即是将被测量的量或被观察的量通过一个被测量传感器或敏感元本文由收集整理件转换成一个电的、液压的、气动的或其他形式的物理量，被测的或被观察的量与被转换的输出量之间根据可利用的物理定律应该具有一种明确的关系。传感器就是用来完成这种转换的装置。
第二个环节为信号的转换和调理。被测物理量经传感环节被转换为电阻、电容、电感或者电压、电流、电荷等电参量的变化，由于在测试过程中不可避免地遭受各种内、外干扰因素的影响，且为了用被测信号驱动显示、记录和控制等仪器或进一步将信号输入计算机进行数据处理。因此经传感后的信号尚需进过调理、放大、滤波、运算分析等一系列加工处理，以抑制干扰噪声、提高信噪比，便于进一步传输和后续环节中的处理。
第三个环节是是对这些信号进行分析处理以及显示记录，包括信号的时域分析、频域分析、相关分析等。原始波形显示、处理后波形显示等。从而还可以分析出机械运转的工况等。 机械工程测试系统有测量、监控、试验分析机械设备运行过程中的参数功能，但前序步骤必经信号的采集、分析才能得出。所以，本系统对于机械的后续分析作用意义重大。
二、虚拟仪器技术在机械工程测试系统中的应用现状
科学技术的日益发展，对现在的机械工程测试系统影响很大，特别是相对于传统的测试系统来讲。以前要用特定的仪器对信号进行分析，但是利用虚拟仪器组建的机械工程测试系统却不用专用的仪器，而是利用计算机作为连接虚拟仪器软硬件的平台，信号源通过调理后数据采集卡就可以获取数据进行分析处理。现代计算机技术对机械工程测试技术和仪器的发展产生了革命性的影响。
测试系统的发展经历了模拟测试仪器、计算机测试系统（智能仪器）及虚拟仪器三个阶段。现代机械工程测试技术以计算机为中心，计算机的发展必然促进测试技术和仪器的发展。在此背景下，虚拟仪器的产生也就水到渠成。
在虚拟仪器中，软件是虚拟仪器系统的关键，目前国内外这种软件主要有美国dsp公司的dadisp软件，以实验后数据处理分析和表示见长美国ni公司的系列虚拟仪器开发平台（labview、labwindows/cvi、virtual bench和component works）、美国quatech公司的daslab软件包和惠普公司的vee软件平台都是可以搭建虚拟测试系统的软件平台，以图形化编程和界面灵活见长。华中理工大学的v198虚拟仪器系统和哈尔滨工业大学的仪器王以虚拟的单个仪器或仪器库见长。其中，美国ni公司的labview软件功能最为完善，labview软件以简单、直观的图形化编程方式、强大的图形显示和数据处理能力见长，运行速度快、开发周期短、界面灵活是其又一大优势，最能体现虚拟仪器的风格，所以基于labview的虚拟仪器应用相当广泛。
由于pc的功能变得越来越强大，速度快，价格低，在标准pc上连接一个或多个仪
器模块构成测试仪器成为一种趋势。这种仪器即为虚拟仪器。虚拟仪器的软件开发平台labview中，“所见即所得”的可视化技术是应用于测试领域的雏形。虚拟仪器注重测试人员在进行工作中的感觉。用仿真的面板给人以真实仪器的感觉，用丰富的曲线图像向测试人员传递信息，是虚拟现实技术在机械工程测试领域中的广泛应用趋势。
几个测试站点连成一个大的测试网络，互通数据和信息，联合分析测试结果，实现
数据和信息共享的网络化测试是机械工程测试系统的一个发展趋势。虚拟仪器技术是现代机械工程测试系统的发展趋势，在丰富的虚拟仪器软硬件产品支持下，尤其是在被誉为“科学家和工程师的语言”labview的支持下，组建一个机械工程测试系统正变得越来越容易。在技术发展日新月异的今天，为了让测试系统就有开放性、兼容性和不断更新的可能，利用虚拟仪器的概念组建测试系统不失为一种好的选择。
在机械工程测试系统中，应用虚拟仪器编的越来越普遍，因为很多传统的硬件设备在虚拟仪器中都可以用软件代替，从而降低了大量的设备浪费，降低了成本，并且还可以直观化的显示其结果，将多种的传统仪器合并到一套虚拟仪器测试系统中，有利于编程，也有利于增强测试系统的准确度。
《机械工程测试技术基础》是机械工程专业的一门核心专业基础课，在机械工程专业的本科教学中发挥着重要的作用。通过该课程的学习学生应该了解和掌握机械工程测试技术的理论和方法，建立起关于测试技术的完整的知识体系，获得独立开展科学研究所必备的测试技术的基础理论、实验方法以及数据分析等方面的训练。本课程内容抽象、知识点多，需要与工程实践紧密结合，教学难度较大。因此，通过教学改革，探索本门课程教学模式和教学方法，对于提高课程教学效果、培养学生的综合素质具有十分重要的意义。
1 传统课程教学存在的问题
综合分析笔者与同行有关本门课程的教学情况，《机械工程测试技术基础》课程教学存在的主要问题有以下几方面。
1.1 教学模式单一
目前受教学条件、教学周期和教学规模的限制，本门课的教学普遍采用教师课堂集中灌输式讲授的方法。该方法有利于教师在规定时间内完成数学基础、测量装置、信号处理等大量内容的教学。虽然教师结合工程实例以改善教学效果，但学生仍多为被动接受，课堂中学生与教师的互动有限，导致学生对所学知识的作用感到茫然，学以致用的感受匮乏，不利于学生综合能力的培养。
1.2 教学内容陈旧
《机械工程测试技术基础》课程中主要内容包括信号描述、装置特性、常用传感器、信号处理、典型工程物理量测量方法、计算机测量系统、虚拟仪器等。上述内容是机械测试技术的基础内容，在历年的课程教学中发挥了重要作用。然而，随着先进制造技术飞速发展，机械工程领域中的几何量、物理量测试技术已向测量范围极大/极小化、测量频响高频化、测量环境复杂化的方向发展，原有的电阻式、电容式、电感式传感器原理及其信号处理方法，已无法充分满足实际工程问题的技术需求，教学内容难以与时俱进，亦影响了学生的学习积极性。
1.3 实践性环节偏少
受教学资源限制，虽然本门课配有实验课内容，但相对讲授内容的知识量，依然偏少。学生普遍反映测试技术应用及发展部分内容空洞，过于抽象，传感器部分缺少实物对象，导致学生对课程的学习兴趣不高，积极性锐减，严重影响教学效果，学生的工程实践能力难以锻炼，课程结束后学生仅能记住个别知识点，综合解决工程测量问题的能力严重匮乏。
上述问题已成为影响《机械工程测试技术基础》课程的教学效果主要因素。因此，研究机械工程测试技术基础的教学模式和方法改革措施已势在必行。
2 研究型教学改革
2.1 研究型教学模式
《机械工程测试技术基础》是机械制造及其自动化专业中一门应用性较强的专业基础课。因此，课程的教学必须与工程实际相结合，才能焕发出活力。而研究型教学模式可搭建起基础知识讲授与工程实践能力培养的桥梁。研究型教学是与创新性教育相适应、以“学生为中心”的教学模式，是教师以课程内容和学生的学识积累为基础，引导学生创造性地运用知识和能力，自主发现问题、研究问题和解决问题，在研讨中积累知识、培养能力和锻炼思维的新型教学模式。研究型教学模式要求教师的科研要与本科教学互相渗透，形成一个互动的统一过程，以真正有效地为社会培养出拥有系统的知识结构、具有研究意识和研究能力的本科人才。因此，将主讲教师科研工作中的思维方式、研究方法、工作习惯、以及相关技术的最新进展等，与课堂教学有机结合，必将提高学生的学习积极性。
2.2 科研导向型教学方法
在研究型教学方法实施过程中，教师和学生都应当是一个探索者、发现者和学习者。教师的主要职责是帮助学生学会学习，让学生在课程学习中变成发现、理解、评价和应用知识的主动参与者。通过研究型教学，一方面要培养学生批判性和创造性思维能力；另一方面要培养学生提出问题、分析问题、解决问题和评价问题的实际操作能力。根据多年的教学实践情况，我们在研究型教学方法方面进行了相应的探讨。
2.2.1 课前5分钟“测量技术最新进展简介”
在近些年的课程讲授过程中，我们已将现代测量技术的最新研究进展引入课堂教学环节。不仅扩展介绍了几何量的视觉、激光、超声、iGPS等非接触测量技术进展，还将力学量的压磁、压电、应变等测量方法的最新动态，都引入简介内容。鉴于本门课程知识点较多，不宜过多占用基本知识的讲授时间，特选择在每次课的前5分钟，进行相关进展的介绍。例如，简介中提及了美国波士顿动力公司研制出的战斗机械狗“Bigdog”（如图1所示），重点介绍了其涉及的双目视觉定位与空间尺寸测量技术、机器狗行走中本体与四肢的多维动态力测量技术等，学生上课兴趣大增，听课积极性极高，取得了明显的教学效果。
2.2.2 工程测量问题导引的知识点讲授
课堂教学中知识点讲授仍是教学过程中的主要组成部分。如何将空洞、抽象的知识内容通过讲授有效地授业于学生是一直值得探讨的问题。现代大学生对新鲜事物较为敏感、学习目的性强，对于耳闻目染的科技新闻具有较强的兴趣和接受能力。因此，我们在讲授相关知识点时，首先从工程测量问题出发，阐述具体的测量环境、技术指标，让学生思考如何解决此问题，然后再引出所要讲授的具体知识点，最后说明该知识点在解决此问题时的重要作用。例如，在讲授压电传感器时，首先给出轨姿控火箭脉冲推力测量的工程问题（如图2所示），说明该推力测量范围约5000 N，精度要求0.1%，在真空环境下测量出火箭在0.5 s内点火过程中的推力；引导学生分析该测量问题，特别指出0.5 s的测量时间对传感器的频响要求，提出如何选择测量该推力的传感器；最终引出讲授压电式传感器的优点、基本原理和实际构成。学生对这种讲课方法很感兴趣，课后很长时间依然记得所讲的工程实例，进而对压电传感器的基本内容牢牢掌握。
2.2.3 基于兴趣小组学习的创新小课题教学方式
为锻炼学生的知识应用能力，除了上述方法外，我们探讨了基于兴趣小组学习的创新小课题教学方式，即引导对本课程感兴趣的学生，3～5人自由组成兴趣小组（全凭自愿），教师根据实际工程测量项目，简化分解出一系列小课题，供兴趣小组的学生选择。这类小课题具有明显的工程实际背景，且课题任务本身具有一定的难度和挑战性，学生必须经历课后相关文献查阅、小组方案讨论、撰写课题方案报告等研究阶段，通过成员间的紧密合作才可完成课题任务。例如，设计一种单向力传感器，要求测量范围为100～10000 N，其中100～1000 N范围内精度为0.1%；1000～10000 N范围内精度为0.2%；敏感元件不限，频响500 Hz。这类小课题要求学生紧密结合测试技术理论知识，且需充分运用之前所学的力学、材料等相关领域的基础知识，才能解决源于具体的实际工程项目的技术问题。因此，这种教学方式吸引了一批对科研工作具有浓厚兴趣的学生，使其真正做到学以致用、实践能力和创新能力都获得明显提高。
关键词：创新性教学；机械工程测试技术；理论教学；实践教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）46-0056-03
创新性教学，相对传统教学而言，是一种新的教学模式。它要求教师在继承传统教学中有利于培养学生创新思维的教学方法的同时，又要敢于打破传统教学中不利于学生创新思维的教学方法[1]。《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》中明确提出，要推动人才培养机制改革，健全寓教于研的创新人才培养模式，以高水平科学研究支撑高质量人才培养。如何在人才培养体系中建立创新模式，在教学环节中实现学生自主学习能力、创新能力的提升目标，成为教学改革的关键。传统的课堂教学模式是以教师为中心，学生处于被动消极学习状态，教学手段刻板，一些涵盖丰富专业特点和专业知识的课程，没有用到现代的教学方法中，教师只讲其工作原理，却很少讲其作用，以至于所学知识难以致用，学生对专业课程越来越没有兴趣，其结果是等到毕业时却不知自己所学所用何处[2，3]。哈尔滨理工大学机械电子工程专业，在原有大机械培养背景下，为适应现代机械系统自动化程度的不断提高、测试技术在机械领域中的应用日益广泛的需求下，机械工程测试技术这门课受到越来越多的重视，但是该门课程的教学方式仍然存在着上述教学缺陷，为了改变现状，对机械工程测试技术这门课程进行了教学改革与创新。
一、机械工程测试技术教学现状分析
随着新技术、新装备的不断发展，越来越要求学生具有较高的测控技术理论与实践能力。机械工程测试技术是机械类专业重要的平台课程，其特点是多学科交叉、理论和实践紧密结合的课程。该课程教学的好坏，是实现高级机电专业技术人才培养的关键。因此关于机械工程测试技术课程的教学方法的研究，越来越得到教学一线老师的重视[4]。与机械工程测试相关的系列课程的教学内容包括单片机原理与应用、机器人基础、微机接口技术等多门课程。传统的机械工程测试技术课程，以课堂讲授为主，从基础的信号分类开始，讲解信号的频谱分析方法、测试系统特性、传感器、信号的采集及处理，在这过程中学生利用一些实验装置进行同频检测与频谱分析、电桥性能比较及振动测量实验。这种教学形式看似是理论和实践结合，互相验证，但在实际教学过程中并不理想。主要原因在于实验均属于验证性实验，而该课程则要培养具有设计和实践能力的人才，因此目前这种传统教学方法很难让学生具有实际设计与操作能力。
二、面向机械工程测试的创新性教学的内容和形式
现代教育的大方向是越来越注重理论与实践的结合，尤其到了大三以上的年级，开始进行专业素质的培养。《机械工程测试技术》是机械类专业大三学生必修的专业平台课，这对大四一些专业课程的学习起到承前启后的作用，因此对该课程的教学创新有其独到的特点。首先，任课老师应具有宽广的知识面，即应具有测试、信号分析与处理、控制理论与实践，并了解一定的机械设计及制造方面的知识。同时，还应与时俱进，了解最新的测控手段和发展趋势，这是讲授该课程老师所具备的基本能力。其次，要灵活运用现代教学手段，以便课堂上能够生动地将理论联系到实际应用。最后，在该课程的学习过程中应尽量赋予学生学以致用的思想。面向工程测试的创新性教学包括理论教学、实践教学和考核方式的创新。通过对课程主要内容的细致分析和研究，并根据系统组成模块对课程章节内容按照信号在测试系统中的传输顺序将整个内容贯穿起来，从而使学生建立完整的测试系统概念。传统的理论教学过程中，往往是先教后学，即课堂教学在先，学生复习、体验知识在后。这种形式会出现学生应付了事和互相抄袭现象。为了改变这种现状，创新理论教学环节强调学生要提前学习，梳理问题意识、确定研究课题、查阅相关资料、论证研究方法和可行性等，这种学习方式是学生对知识进行自我构建的过程，使教与学的关系发生深刻变化，真正实现“以人为本，因材施教”的教学思想。创新性教学方法是建立在教学思想和教学模式转变的基础上，以教师为主导、以学生为主体的新型教学思想和教学模式能充分发挥教师的引导作用和学生的主观能动性。在创新性教学方法引导下，课程理论教学过程采用启发式讲授、工程案例剖析与课堂讨论相结合的方法。在使用课程教材时，不应只单纯的把“教材”看成“教材”，而更多的是把它当成“课材”。教学中不应该过多的把教材当作教学活动的主体，应尽量以教材为基础加大课外知识的引入。所以，这就要求教师应该博览群书，走在知识的前沿，给学生提供最新的信息与技术。在进行理论教学期间，充分利用现代多媒体技术，将工程应用案例与虚拟实验技术引入到课堂。例如教师在讲解绪论这一章中，播放一些应用于企业生产、军事、航天等方面的测控技术，让学生了解该门课程的应用范围与前景，使学生产生强烈的学习兴趣。在实践教学创新方面，为提高教学内容的针对性，同时激发学生的学习兴趣，采用以虚拟仪器为平台的创新性教学，改变过分注重学习知识的科学性和完整性而忽视实践性和创新性现象。虚拟仪器技术是今后仪器仪表、测试控制研究与发展的方向。发展现代科技，仪器仪表技术是重要的基础，虚拟仪器为我们实施创新教育提供了一个具有可操作性的实践平台[5]。根据课程特点，以虚拟仪器为平台，以创新为思想，设置项目任务，让学生在完成工作任务的过程中完成理论知识的学习[6]。创新性教学特点在于把培养学生的能动性和创新能力放在首位，注重培养其独立分析问题和解决问题的能力。在课程考核方面，不应以最终的期末试卷作为考核的基本标准，而是与平时的创新实践结合起来。由于本课程的创新教学尚处于初步实施阶段，在这期间，主要以培养创新团队为主，创新团队的成员所参加的各种创新实践活动也做为最终课程考核的一部分，并占有比其他同学多20%的平时成绩比例。这种激励机制将激发同学们参加创新学习的积极性，加快学生们的实践与动手能力的培养。
三、面向机械工程测试技术课程创新性教学的实践
教师讲授机械工程测试技术课程过程中，在讲授完第二章傅里叶变换的基本理论后，就可以给学生提出运用创新思想设计一套虚拟测试系统实现各种物理量的测量，这种测试系统内容涵盖教学目标的主要知识点，并具有循序渐进的学习认知规律。因为实际生活与工程中，物理量是多种多样的。在老师的指引下，学生自主研究，自主管理，团结合作，开发出基于虚拟仪器平台上的各种形式的测试系统，真正实现理论与实践的良好结合。针对当前机械工程测试技术课程教学中存在的问题和不足，首先给出以下一些创新性教学策略：
1.课程讲解中充分利用多媒体技术。和传统板书式教学相比，多媒体技术具有传统板书式教学无法比拟的信息量。多媒体教学设计配合多感官学习，能大大提高教学密度[7]。工程测试技术是实践性很强的课程，因此，课堂上正确使用多媒体技术，能够创设教学情境，引导学生进入工程应用的意境，达到学有所用的境地。将多媒体技术具体应用于机械工程测试技术课程的主要使用方法总结如下：①工程资料累积法，任课老师将与课程相关的科研与工程应用范例等资料以多媒体的形式储存在电脑中，并链接于相应的课件中，教学时根据需要播放相关的内容。②原理过程分部展现法，课程中很多复杂的原理过程，如相关的测控电路，由于机械类学生对电类课程不能很好地理解和应用，这时可利用多媒体技术，将复杂的原理过程分步展示，从传感器拾取信号的过程开始，经过调理电路，调理电路如何调理微弱的传感器信号，然后用何种形式显示出来等，这些过程通过多媒体形象地展示出来，即能帮助学生理解复杂的原理，又能激发学习动机。③动态控速展示法，教材中有许多静态图形图像，但实际上，这些静态图形图像在测试工程中大多数都是运动变化的，为了揭示这种实质上具有动态特性的图形图像的内涵，要使其动态化（二维或三维动画或图像变换），并利用播放过程中的速度控制以及定格技巧，全面深入地揭示测试原理。
2.利用“任务驱动”激发学习兴趣。机械工程测试是当今最活跃的前沿学科之一，在教学过程中，不仅要使学生了解本学科的最新发展，重要的是要学生学会利用所学知识实现各种现实功能，这才是大学教育的本质。在讲授理论知识的过程中，设置一些测试设计任务，让学生在动手实践过程中发现问题，提出问题，在老师的引导下，最后解决问题。这样，学生的学习由被动变成主动，激发学生的学习兴趣，提高学习效率，很好地培养学生自主探索和创新能力。
3.培养学生的创新意识，建立创新团队。为了能够真正实施基于虚拟仪器平台的创新实践教学，首先要培养学生的创新意识。具体的操作方法是，组建创新实践团队，以团队带动全体。创新团队通过参加创新实验、创新大赛等，以兴趣为导向，学习相关理论，对所涉及领域有较深入的认识和全面的了解，并开发出与所学课程相关的虚拟实验平台。在此基础上，带动大多数学生的学习兴趣，培养学生的创造性思维，在虚拟实验平台的基础上，根据所学知识，进一步开发出与课程相关的实验系统，如各种物理量的虚拟测量系统等。在学习和创新期间，要培养学生网络探索与创新的能力，鼓励学生在网上建立自主学习网页，帮助其他学生也加入创新兴趣小组来。这一活动不仅可以让学生所学知识有“用武之地”，帮助他们提高创新实践能力，而且这些能力对他们今后的工作和生活也具有很大的帮助。
四、以虚拟仪器为平台面向工程测试技术课程的创新性实践教学的实现
基于上述创新性教学策略与思想，机械工程测试技术的教学中，理论和实践教学均引入引入了创新性教学策略与方法。在理论上，课程讲解多与工程实践相结合。实践教学上，组织有一定学习积极性的同学组建创新实验小组，目的是以点带面。在进行创新性实践教学过程中做出如下创新实践教学设计：
1.布置设计任务。开发与课程相关的基础虚拟实验平台，该平台包含信号发生与处理、滤波、频谱分析功能，此信号发生器可以产生正弦波、方波、三角波，并具有两个信道。其次在此基础上开发出虚拟噪声信号分析测量系统，利用电脑自带的声音采集系统，作为虚拟噪声信号的输入，在试验平台上可以看到信号的幅值和频率的变化，实现噪声识别。
2.知识准备与引导。在老师的引导与建议下，学习Labview软件，学习各种频谱分析方法，了解各种窗函数原理、各种滤波器的原理，并学习如何应用Labview设置窗函数与滤波器。在此基础上，设计声音采集与信号分析虚拟测量系统，应用所学习的幅值域与频谱分析方法对声音信号进行分析。
3.项目实施。经过学习，认真设计后，完成的信号发生器与虚拟噪声测试系统如图1和图2所示，其中，图1是同学们开发的虚拟信号发生系统，该信号发生系统可以产生正弦信号、三角波信号、方波信号，同时可实现滤波、幅值谱和功率谱分析。图2是虚拟噪声测试实验系统，该实验系统可以模拟噪声的产生，进行噪声监测，利用电脑自带的声卡，通过麦克风模拟噪声，对噪声处理后，可以得到噪声产生的频率、幅值和相位。从处理结果可以看到滤波前后的波形变化，这样直观地、感性地、综合地将所学知识融会贯通。[7]
根据创新性教学策略与方法应用于机械工程测试技术这门课程实践表明，学生对该教学方式给予认同，一致认为这种形式的教学模式让他们对课程的学习产生了更大的兴趣，能够帮助他们更好地学习，更好地掌握测试技术基础理论和实际设计能力。针对机械工程测试技术课程的创新性教学的要求，任课老师应具有丰富的理论和实践知识，要不断地提高创新教育素养，教师的角色要从知识的重述者和传递者，转变为学生学习的引导者和协作者，教学方法要变复制型为创造型，从而提高学生学习的兴趣，提高学生获取知识的效率和效果。
参考文献：
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[7]张军征，樊文芳.模拟软件促进科学课程探究学习的作用分析[J].现代教育技术，2012，（4）：34-39.
关键词：课程内学分制;机械工程测试技术基础;教学模式
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2016）03-0040-02
“机械工程测试技术基础”课程内容抽象，理论抽象复杂，需要与工程实践紧密结合。随着传感技术、电子技术、信号处理等技术的飞速发展，测试技术新知识、新产品井喷式呈现，使本课程教学难度加大。因此，通过教学改革，探索本门课程教学模式和教学方法，对于提高课程教学效果、培养学生的综合素质具有十分重要的意义[1]。
已经广泛实施的学分制对学生的学习起到了积极的促进作用，但它也存在需要继续完善之处。课程学分制实质上是把整个大学区间，以每门课程为单位划分成了若干个相对的小区间。每一个小的区间即每门课程，所占的时间通常是一个学期，然而在长达半年时间――一个学期中，却没有更细的区间划分，使得学生丧失了对目标短期进度的评价。课程内学分制的实施能够有效地解决这个问题。
一、课程内学分制的设计
实施课程内学分制，首先应该对本课程的知识点进行认真的分析、归纳，在此基础上，划分出该课程相应的小课题，给出各个小课题所占的分值、考核办法，为了促进课程内学分制的顺利实施，学生在日常教学活动中的有关表现、学术行为也应该有对应的分值、考核办法。
（一）课程内知识点小课题的凝练
结合以前的教学实践及其他院校相关专业的教学经验[2-3]，对《机械工程测试技术基础》（熊诗波、黄长艺主编）相应章节的知识点认真分析、归纳，以信号流程为主线，根据人们对事物认识的规律（认识需要由感性认识上升到理性认识;对事物本质和规律的正确认识，是为了更好地指导实践）构建本课程的教学体系，可细分为三个小课题：信号的初识、信号的获取、信号的应用。如图1所示。
以小课题2说明本课题的教学内容及教学目的。小课题2――信号的获取包括测试装置的基本特性与常用的传感器两部分的内容。通过本课题的教学要达到的目的：理解系统传递函数、频响函数以及一、二阶系统的静、动态的特性及特性参数的测试方法，掌握实现不失真测试的条件，并能正确运用于测试装置的分析和选择。了解常用传感器基本构成、工作原理、使用条件，能够针对工程问题正确地选用合适的传感器。
（二）小课题的分值划分及实施细则
通过对各小课题知识学生理解接受的难易程度、与生产实际联系的密切程度研究，将本课程中各小课题的分值划分，如表1所示。为了促进课程内学分制的顺利实施，学生在日常教学活动中的有关表现、学术行为也应该有对应的分值、考核办法。相关内容也在表1中表示出来。
积分办法应该在第一次上课时宣布，说明每个子项目的内容。
表1 课程内学分制各部分分值
平时随时公布学生的积分进度，例如：每次实验课的得分，可在学生完成后当场给他们打分，说明没得满分的原因。每次课后作业也给出相应的等级，教师应该把每一次大作业看作是一次与学生交流的机会，必须认真评改，根据作业完成的质量，在作业后面给出相应的分值。每次课后作业应该及时返回学生手中，达到周期性地显示学生的学习态度、学习效果的目的，是一种对学生鞭策与督导的有效方式。
对应于每个小课题后面，给出数个测试题目。随堂测试，根据答题质量，给出相应的分值，试卷、成绩尽可能下次上课时发给学生，有问题及时反馈。每次测试完毕，学生都有一种期待，迫切想了解自己的答题结果，且对自己最近做出的反应记忆犹新，便于回顾试卷知识点，有利于提高教学效果。因此，平时每进行一次测试，教师最好在当天挤出时间阅完试卷，尽可能在第一时间了解学生的得失，同时也让学生及时知道自己的测试情况，以便在讲评前留有充分的时间探究，修正自己的问题。学生可以及时明白自己的学习效果，以达到激励学生认真学习、提高学习兴趣的目的。如此建立的进度意识，使得学生随时明确最终通过本课程自己的努力是否足够。重点培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，进一步发展思维能力。
鼓励学生多种渠道补充积分。学生个体由于兴趣、个人经历的不同，所掌握的知识基础也不同。教学中往往发现有些学生对本课程知识的掌握已经达到了较高程度，这些学生往往把时间花在其他方面，如果以固定方式积分，反而会导致他们的成绩不理想。基础知识较好的学生，允许他们以更高标准的实验目标、小制作或参与教师的科研项目等方式，作为成果获得相应积分。
二、课程内学分制的实施过程
以郑州大学国际教育学院2012级本科学生为对象，在“机械工程测试技术基础”教学过程中实施课程内学分制的教学实践。
在日常教学活动中，逐步使学生掌握对测试与检测技术理论和实际的分析与研究方法。循序渐进地培养学生思考、综合、分析、解决生产实际问题的能力，充分调动了学生学习的积极性与创造性，并且提高了创新思维与创新能力的培养。在讲解过程中，应该利用CAI、虚拟仪器等辅助手段生动直观地讲解。应该紧跟现代工程测试技术井喷式发展步伐，把测试信号最先进的技术、产品融入教学实践中，使学生在综合运用书本所学知识的基础上，激发潜能，拓宽思路，去发现、分析与解决问题。
在每个小课题的讲解过程中，尽量以生活、生产实际中的例子带着问题探索性地讲解，与学生分享解决问题的分析、思考过程;帮助学生理解深奥、枯燥的书本理论。以小课题2的教学活动为例阐述如下。
小课题2中测试装置的基本特性部分理论紧密联系实际，在讲述上，注重基本原理、数学分析，物理概念以及实际应用之间的融会贯通，力求理论性、应用性、新颖性与易学性并举。可多举一些事例帮助学生理解与记忆，例如：以常用的温度计在测试体温时需要等待一段时间，说明：温度计为一阶系统，体温的输入相当于一阶跃信号，一阶系统对阶跃信号的响应需要经过一定时间（t=3τy（t）=0.95%;t=4τ，y（t）=0.982%）才能达到稳态值。
二阶系统举例，以学生熟悉、向往、使用的小轿车减震器为例，它可以简化为由弹簧―质量―阻尼组成的二阶系统，以MATLAB软件演示参数固有频率ωn与阻尼ξ比取不同的数值时，该系统对阶跃信号在时域、频域的响应曲线，说明二阶系统的特性;系统参数测试可结合科研项目的具体实施过程说明。
小课题2中常用的传感器部分紧密联系实际，重在应用，对每一种传感器分别介绍其典型的实际应用例子，结合工程实际注重对比不同类型传感器的优缺点和使用条件。例如：一个项目中需要对快速小车位置实施检测。小车速度35m/s，车身长度0.6m，对比分析传统的机械行程开关、电磁式位置开关、光电开关的结构、反应时间等特点，指出传统的机械行程开关是接触式测量，头部滚轮很可能瞬时撞飞，常用的电磁式位置开关响应频率小于100Hz，开合时间为数十微秒，响应时间较长;光电式位置开关响应频率300Hz以上，开合时间为微秒级，捕捉到小车通过这个信号是能够实现的，后接PLC的高速计数器功能，能够实现对其他电气原件的控制。注重新型传感器的工作原理和使用条件的讲授，注意新知识、新技术、新工艺、新方法的介绍，激发学生的欲望，培养学生的创新能力，使学生在学习时始终能感受到课程的先进性和工程实用性。
三、课程内学分制的实施效果
在日常教学的每个环节都按照对应的分值积分，发现学生学习热情较高，上课听讲一丝不苟，布置课后作业6次，每个学生都能够认真完成，偶尔忘记交作业了，下一次会给教师说明并补交。三个小课题中每一个讲完后，用25―30分钟的时间进行测试，学生对待每个小课题的测试态度端正，达到了预期效果。
学生的评价为：课堂讲解生动、有吸引力，课堂气氛活跃;授课中结合了大量的工程案例，能够学以致用;考核及评价方式能激励学生主动学习与钻研;注重创新意识和独立思考能力的培养。
课程内学分制的教学方法，对任课教师的讲课水平、科研素质提出了更高的要求，课后作业、小课题测试题的批改、打分、讲解，增加了任课教师的劳动量，但教学效果好了，学生对教师的评价更积极了。
四、结语
本课程内学分制实施的前提是以信号流程为主线，根据人们对事物认识的规律，构建本课程的教学体系，细分为三个小课题：信号的初识、信号的获取、信号的应用。同时需要规定相应小课题的分值及实施细则。
在每个小课题的讲解过程中，尽量以生活、生产实际中的例子带着问题探索性地讲解，与学生分享解决问题的分析、思考过程;帮助学生理解深奥、枯燥的书本理论。
在实施的过程中，每个日常教学环节都按照对应的分值积分，注重学生在整个课程学习阶段的学术表现和综合素质的正确评定，按照课程内学分制给出的学习成绩更加真实地体现了学生在本课程学习过程中的学术表现。
参考文献：
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