机械工程测试技术课程实验教学改革

机械工程测试技术课程的研究对象是机械工程动态测试中常用的传感器、中间变换电路、记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法和测试信号的分析、处理[1,2]。通过完成各类专项实验内容，提高学生动手能力，培养创新能力。并且在动手实践过程中，学生能够更好地理解掌握课本知识，并能够培养独立解决工程应用问题的能力。

一 目前存在的问题

（一） 实验台功能单一、老化

以江苏科技大学为例，原有的三个实验项目依次是：（1）光线示波器震动子的频率特性测量。目的是让学生掌握光线示波器的使用方法，了解振子的幅频、相频特性，学会正确选用光线示波器振子；（2）主轴回转精度测量，目的是让学生测量机床主轴的误差运动可以，了解机床主轴的回转状态，分析误差产生的原因；（3）动态信号频谱分析，目的是让学生掌握电桥的基本原理以及理解电桥和差特性的基本原理，观察应变效应，学会应变片和应变仪的使用方法，并学会各种应变片电桥的接法。

但实际教学中，存在以下问题：（1）由于光线示波器和机床价格昂贵，无法大批量采购，通常采用大组形式进行实验[3]，实验中采取教师演示、学生观看的模式，如果时间充足部分学生可以实际动手操作，这在客观上直接导致部分学生无法有效参与实验，学生没有动手操作，自然无法切实领会操作流程，无法有效培养锻炼学生的动手能力，使得实际教学效果大打折扣[4]；（2）测试设备老旧[5]，如光线示波器于1979年生产，电桥模块接触不灵，因此学生动手操作时很难达到预期效果，这一方面给老师教学带来很大困扰，同时也极大削弱了学生的积极性；（3）各实验台功能单一，拥挤在同一实验场所凌乱不堪，让学生产生厌倦情绪，如果分散放置对实验教学场所也是负担。

（二） 实验考评不合理

（1）实验成绩占理论课总分的10%，而实验成绩由三个小实验成绩总评得到，每个小实验的分数等同于考试一道题的分数，因此从课程考核总分上学生积极性不高，这在其他学校也遇到类似问题[6]；（2）每次实验虽然都布置学生预习，要求写实验报告，部分学生交了预习报告也没有认真准备，只是单纯抄写，但由于工作量较大以及时间关系，实际上实验老师很少会统计预习报告写作情况，根据预习报告完成情况打分，往往都是在做完实验，填上数据后统一打分，这样很多学生并没有好好预习；（3）实验结束后，有的老师根据收集实验结果统一给分，每组给的分数相同，但带来一个新的问题，往往该组只有一个学生或者两个学生有效开展实验，无法有效调动每个学生做实验的积极性，每次实验认真负责同学受大家争抢，催生出所谓的抱大腿现象；（4）虽然实验中反复督促学生积极参与，每个实验小组的成员都参与其中，互换岗位，如记录人员和操作人员互换，但仍然存在得到数据后，所有人皆大欢喜，不愿意变化角色亲自动手实验。

（三） 理论知识掌握不足

实际实验过程中，实验老师总会抱怨，某某知识点学生都完全不懂，理论课教师讲解不到位，一些知识点没讲过或者一带而过，这给实验的开展来一定困扰。

二 改革措施

（一） 建立综合实验台

鉴于现有设备老化、功能单一和实验室紧张等多个因素，可以构建多功能、全方位、综合性、动手型的综合实验系统，在此以THSRZ-1型传感器系统装置为例，该系统由试验台部分、三源板部分、处理模块电路部分和数据采集通讯部分组成，其中三源板部分提供热源、转动源和振动源，处理电路部分包括电桥、电压放大器、差动放大器、电荷放大器、电容放大器、低通滤波器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、温度检测与调理、压力检测与调理等共十个模块，数采部分可实验现场采集数据，对数据进行动态或静态处理和分析，并在屏幕上生成十字坐标曲线和表格数据，不需另配示波器。

其优点是配备不同的实验模块，通过选择相应模块可以完成大部分常用传感器的实验及应用，包括金属箔应变传感器、差动变压器、差动电容、霍耳位移、霍耳转速、磁电转速、扩散硅压力传感器、压电传感器、电涡流传感器、光纤位移传感器、光电转速传感器、集成温度传感器（AD590）、K型、E型热电偶、PT100铂电阻、湿敏传感器、气敏传感器共17种，三十多个实验。

并将课程实验调整为：（1）通过选择金属箔应变传感器模块，开展金属箔式应变片的电桥实验，包括单臂、半桥和全桥实验，四个金属箔应变片已经分别贴在弹性体的上下两侧，实验中对应连接，而且实验中有余力的学生可以开展电子秤实验和振动测量；（2）转速测量，连接三源板部分的转动源以及仪表界面的频率/转速表，依次选用霍尔传感器模块、磁电感应式传感器模块、光纤位移传感器模块和光电转速传感器模块，基于各种测量原理开展测量；（3）位移测量，连接仪表界面的直流电压表，依次选用电容传感器模块、电涡流传感器模块和光纤位移传感器模块进行位移特性测量。

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/qikandaodu/2020/1116/424.html