探讨并举机械工程测试技术“案例和实验并举”教学方式

论文导读：
摘要：传统机械工程测试技术课程侧重理论教学，实验环节偏少且为单一的验证性实验，不利于激发学生的学习兴趣和积极性，教学效果难以提高。提出以“案例和实验并举“的教学模式，密切理论与实践之间的联系，促进学习过程转变为学习、应用和发展知识的过程。这种教学模式有助于学生工程实践能力和创新能力的培养。
关键词：测试技术 工程案例 设计性实验 综合性实验
测试技术是获取信息、分析和处理测量数据的关键技术与手段，是从事科学研究、产品质量检验与控制不可缺少的手段。机械工程测试技术是机械专业重要的专业基础课，实践性很强，尤其是对于应用性本科教育，更应突出实践操作能力的培养。教学内容包括测试信号分析理论、传感器原理和测试技术应用三大部分。受课时压缩和实验条件限制，主要侧重课本内容讲授，实践性环节偏少，学生普遍反映信号分析理论部分深奥、难懂，传感器部分没有实物对象、枯燥无味，测试技术应用部分空洞。因此，学生学习热情普遍不高，严重影响了教学质量。
为改变过去重理论、轻实践的教学方式，对该课程的教学方法与手段进行改革势在必行，特别是实践教学环节尤其要加强。根据应用性本科教育注重学生工程实践能力和创新能力培养的特点，充分利用课程组成员承担的科研项目，挖掘综合性实验项目。在教学方法上提出了“案例和实验并举”的教学模式。在课堂理论教学中，以工程案例为主线，激发学生的学习兴趣。在实验教学方面，将经典的验证性实验与综合性、设计性实验相结合，不断优化实验教学内容，强调实验教学的效果，培养学生的科学研究精神。“案例和实验并举”的教学模式既注重基本概念及物理意义的理解与消化，又强调实践能力和科学素养的培养，必将大大提高教学质量。
1 工程案例为主线的课堂教学

1.1　案例教学法

案例教学法于1870年由美国克里斯托弗·哥伦姆布斯·朗道尔教授创立。所谓案例教学，是指教师根据教学要求，设计相应工程案例，组织学生针对案例内容，运用所学知识进行思考、分析、讨论和交流等教学活动，从而提高学生分析问题和解决问题的能力。案例教学有利于充分调动学生的主动性，生动具体、直观易学。案例教学在课堂教学过程中的作用和地位已在教育界达成共识，并被引入到工科类课程的教学当中。因此，案例教学越来越受到高校的重视和欢迎，成为教学方法改革的重要内容之一。

1.2　课程案例设计与实施

将案例教学法运用到机械工程测试技术课程的教学过程中，有助于正确建立工程测试与应用的整体概念，引导学生运用多学科知识去分析和解决工程实际中的具体问题。工程案例应充分结合机械专业人才培养计划，紧扣课程教学大纲，要有较强的典型性、综合性及真实性。案例主要取材于3个方面：科研项目、企业生产和学生实践项目。结合当前机械工程测试技术课程的实验条件和学时数情况，案例设计与教学内容和授课安排紧密结合，力求在每一个教学单元和知识点中都有工程案例。从大的方面来看，可以将机械工程测试技术各章节划分为“信号获取”“信号转换”“信号分析”以及“测试技术应用”4个教学模块。这4个教学模块案例的具体分布如图1所示。
将案例合理引入课堂教学是案例教学的关键。一个好的工程案例实施，将为学生提供一个可以发挥想象力、创造力和展现才能的空间[3]。案例教学应提出实际测试问题，合理组织实施，充分调动学生的主动性，积极参与讨论问题，提出合理解决方案，得出相应结论论文导读：，从而引起油膜涡动。因此，可以提出以下问题供学生思考：①什么是油膜涡动；②采用什么信号分析方法；③如何检测信号；④如何避免油膜涡动。这些问题涉及传感器、信号分析以及振动测试等知识，综合性较强。油膜涡动是油膜承载压力波动的反映，主要表现为轴的振动。因此可以分析转子振动信号，由此来获取油膜轴承故障情况。电涡流
，并及时对案例教学出现的问题进行总结。

1.3　案例教学实例—油膜涡动故障分析

本案例取材于教师科研项目—柔性转子故障机理与诊断研究。根据研究内容，提炼工程案例：油膜涡动故障分析，本案例安排在信号分析教学模块中讲解。案例背景是柔性转子常会因不平衡等原因而偏离其转动中心，致使轴承油膜合力与载荷不能平衡，从而引起油膜涡动。因此，可以提出以下问题供学生思考：①什么是油膜涡动；②采用什么信号分析方法；③如何检测信号；④如何避免油膜涡动。这些问题涉及传感器、信号分析以及振动测试等知识，综合性较强。
油膜涡动是油膜承载压力波动的反映，主要表现为轴的振动。因此可以分析转子振动信号，由此来获取油膜轴承故障情况。电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力测量金属导体距探头表面的距离，在大型旋转机械状态监测与故障诊断中得到广泛应用。所以选用电涡流位移传感器测量振动信号。因为转子的实际振动是涡动，其涡动轨迹通常为不规则的椭圆，因此需源于：如何写论文www.7ctime.com
要配置两个相互垂直的探头才能较为准确地测出转子真实的振动。涡流位移传感器安装如图2所示。将两路信号经滤波处理后进行合成，得到轴心轨迹图（如图3所示）。可以看出油膜涡动的轴心轨迹是由基频（1×）与半速涡动频率（0.5×）叠加成的双椭圆，较稳定。
油膜涡动转子会产生强烈的振动现象，故障持续会对转子系统造成严重的危害，因此应采取措施加以消除。这些问题可以让学生在课后查找资料进行总结。显然，案例教学把理论与工程实际结合起来，能够引起学生的好奇心，激发学习的主动性，从而提高课堂教学质量。
2 综合性、设计性实验为主线的实验教学
机械工程测试技术是一门实践性较强的课程，必须要加强实验教学环节。实验教学是提高学生综合素质的一种最有效的教学形式[4]，通过实验环节，可以加深理论知识的理解，培养学生的动手能力、综合应用能力和创新意识。传统的实验教学中实验类型单一，只是一些验证性实验，缺少综合性和设计性实验，不利于激发学生的学习兴趣和积极性，更谈不上创新能力的培养[5]。而综合性、设计性实验对于加强学生创新思维、创新能力和综合素质的培养，充分调动学生学习的主动性和创造性有着重要的意义。因此，在经典的验证性实验基础之上，积极推进综合性、设计性实验的开展十分必要。

2.1　综合性实验教学

综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或相关课程知识的实验，是学生在掌握一定的基础理论知识和基本操作技能的基础上，运用本课程或多门课程知识，对实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。主要目的在于培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力等。源于：免费论文www.7ctime.com