培养学生工程实践能力的《测试技术》课程实验(2)

表2 信号仿真实验内容模块基本实验信号基本性质 基本信号发生器、方波函数的合成与分解、随机信号、时移、频移时域分析 自相关、互相关、时域卷积、信号积分、时域平均频域分析 功率谱、谐振、频移、傅里叶变换调制 幅度调制与解调、频率调制与解调、相位调制与解调滤波 FIR滤波器设计、IIR滤波器设计、低通滤波器、高通滤波器等采样 混叠、采样、频谱分辨率

表3 基础实验内容序号 实验名称 实验系统组成 组别 课内/课外测试对象 传感器 调理器 加载1 静、动应变测试 测力环/悬臂梁 应变片 多通道应变放大器 砝码、力锤 1人1组 课内+课外2 加速度测试 简支梁 加速度计 IEPE传感器放大器 力锤、激振器 1人1组 课内3 温度检测 多点水温 PT100 变送器 加热 1人1组 课外

（三） 综合设计性实验

综合设计性实验，以设计和测试系统集成为主。以各种物理参量为对象，包括应变、位移、振动、温度、噪声等，要求学生掌握传感器的基本原理，根据课程要求，自行设计实验方案、设计试件或被测对象、设计和集成测试系统，实现传感、测试和数据处理全过程，整个实验可以是工业应用的实物仿真过程。综合设计性实验3-4人一组，每2年更新一次题目。最近两年主要采用的题目是测力环。

四 实验考核方式及成绩评定

其目标是尽量综合地、全面地评价学生在整个实验过程中的学习态度、基本理论和方法的掌握程度、动手能力、协作能力等。对学生在学习过程中的各个环节和方面进行客观的评价。实验成绩，主要包括基础性实验和设计性实验成绩。基础性实验占实验总成绩的30%，设计性实验占总成绩的70%。综合性实验按组给分，每组满分100分，通过答辩，指导教师只给出该组同学的总成绩，具体每个人得分多少，由该组的小组成员根据自己在整个实验过程中的表现来定。

五 结束语

工程教育专业认证采用“能力导向”的认证标准，倡导“以学生为中心”“重视实践”“注重学生能力培养”“注重考查学生学到什么”，其能力指标对学校和教师进行课程改革提出了明确的方向和要求，必须以能力培养为导向进行教学设计。在《传感器与测试技术》、《测试技术》课程中改革实验教学内容和方法，引导学生熟练使用课本理论知识，应用于工程应用，解决简单的工程实际问题，培养解决问题分析问题的思维能力，对工程认证指标形成支撑。

[1] 金正一. 高校实验室仪器设备管理工作探析[J]. 延边大学学报（自然科学版）,2008（2）：154-156.

[2] 亢银霞,张振国,张静. 虚拟仿真实验在现代测试技术课程教学中的应用[J]. 新疆农机化,2016(4)：42-44.

[3] 柏林, 张晓鸽, 刘小峰等. 机械工程测试技术教学实验系统[J].实验技术与管理,2012(9)：79-82.

[4] 杨冠琼.机械工程测试技术教学实验系统的研究[D].重庆大学 ,2011：11

[5] 凌轩,刘江涛,陈赛克.机械工程测试技术虚拟实验教学平台开发[J]. 装备制造技术,2014(9)：224-226.

[6] 王永生. 电子测量学[M]. 西安：西北工业大学出版社,1995.

《传感器与测试技术》、《测试技术》是五邑大学智能制造学部电子信息工程、自动化、机械工程等专业学生必修的专业基础课。该课程一共48学时，其中理论学时40学时，实验学时8学时。面对工程认证中“能力导向，重视实践”的需求，原有的《测试技术》课程实验教学模式已经不能满足现代智能制造相关专业教育发展的需求，主要体现在以下几个方面：（1）随着信息技术的快速发展，新技术、新仪器设备不断涌现，课程实验内容不能及时更新[1]，显得有些陈旧和呆板，与工程项目上的应用有较大差距；（2）按照传统的实验内容，主要以基础性实验为主，不能承前启后，联系其他课程的内容，不利于学生综合运用知识解决复杂工程问题的能力。为解决上述问题，基于“能力导向”的认证标准，提出了以工程应用为主的实验教学改革。本次实验改革以工程认证的毕业要求为指导思想，重点对实验教学内容和实验采取的形式和考核进行改革。一 实验类型改革实验拟采取仿真实验+基础实验+综合设计性实验+课外科技竞赛的方式进行。仿真实验的目标是使学生主动熟悉各种行业常用的专业软件，有助于学生学习兴趣和效果的提高[2]；基础性实验能让学生理解理论知识，巩固理论知识，做到手眼一致，将抽象的理论与具体的实践紧密结合，使学生具有选择和使用现代仪器设备的能力；综合设计性实验的目标是让学生通过理论知识的学习，建立正确科学的工程思想，充分调动学生学习的主动性和积极性，让理论知识的学习由自觉学习向自发学习转变，同时锻炼学生综合运用本课程知识的能力，使学生具有分析相关工程实践项目问题，获取相关信息，获得有效结论的能力；扩展性实验的目的是让学生能综合使用入校以来所学习的专业课程的知识，使学生具有设计实验、分析和解释相关复杂数据的能力，具有解决工程实际中复杂问题的能力，综合运用学科知识的能力； 实验方式与工程认证毕业能力对应关系表如表1所示。表1 实验方式与工程认证毕业能力对应关系实验类型 毕业达成的能力仿真实验 主动学习的能力基础性实验 选择和使用现代仪器设备的能力综合设计性实验分析相关工程实践项目问题，获取相关信息，获得有效结论的能力设计实验、分析和解释相关复杂数据的能力；二 实验方式改革仿真实验属于演示性实验。基础性实验采取一人一组的方式，尽可能让学生都参与动手，能够自己完成简单的基础实验；综合设计性实验采取3-4人一组的方式，一组一个题目或者完全可以每个组同样的题目，不局限于采取的方法；扩展性实验采取7-10人一组的形式，每组可自定义时间联系实验室完成实验要求；这几种方式既能锻炼学生的个人动手能力，加强理论知识的学习，又需要学生协同分工合作，使学生具有团队合作与人际沟通的能力；具有终生学习的可持续发展能力。三 实验内容改革（一） 仿真实验“测试技术”这门课程讲述了信号的时域描述，频域描述。涉及到信号处理的知识理论性较强，过程抽象。学生对时域信号比较容易理解，但是对频域信号的描述和分析没有直观概念，尤其是机械工程专业学生会面临更多困难，很难建立频谱的概念，更难以在频域进行分析。因此，课程组通过LabView编写了若干仿真实验给学生演示，同时鼓励鼓励学生课外模仿教师的演示实验自行开发信号仿真实验。仿真实验内容如表2所示。信号仿真实验是通过LabVIEW编写的针对信号处理知识量身订做的实验套件，内容丰富，囊括了教材中所有信号分析的基础知识[3-5]。包括典型的正弦波、方波等信号发生器，仿真信号的自相关等演示程序[6]。侧重的是演示，学生可以直观看到信号在处理前后的变化，产生直观的效果，使得学生理解更容易、记忆更深刻[2]。通过实验，改变了老师闷头在黑板上讲解推导相关公式，而学生被动接受枯燥理论知识的状态，有助于学生学习兴趣和效果的提高[2]。（二） 基础实验基础实验也就是传感原理实验：以验证性实验为主，通过实验操作帮助学生理解传感器的物理原理及其实现过程。基础实验对象为常用电阻式应变片、内装IC的压电式加速度传感器、电涡流传感器、PT100温度传感器、倾角传感器等。让学生能对各种传感器有直观的认识，能在教师选定的场合和环境下使用这些传感器以及相关的调理设备，了解各种传感器工作状态的加载环境。基础实验要求一人一组，每个人都必须亲自动手完成实验要求。基础实验内容和分组如表3所示。因为实验学时限制，因此在进行基础实验时，采取课内课外相结合的方式。表2 信号仿真实验内容模块基本实验信号基本性质 基本信号发生器、方波函数的合成与分解、随机信号、时移、频移时域分析 自相关、互相关、时域卷积、信号积分、时域平均频域分析 功率谱、谐振、频移、傅里叶变换调制 幅度调制与解调、频率调制与解调、相位调制与解调滤波 FIR滤波器设计、IIR滤波器设计、低通滤波器、高通滤波器等采样 混叠、采样、频谱分辨率表3 基础实验内容序号 实验名称 实验系统组成 组别 课内/课外测试对象 传感器 调理器 加载1 静、动应变测试 测力环/悬臂梁 应变片 多通道应变放大器 砝码、力锤 1人1组 课内+课外2 加速度测试 简支梁 加速度计 IEPE传感器放大器 力锤、激振器 1人1组 课内3 温度检测 多点水温 PT100 变送器 加热 1人1组 课外（三） 综合设计性实验综合设计性实验，以设计和测试系统集成为主。以各种物理参量为对象，包括应变、位移、振动、温度、噪声等，要求学生掌握传感器的基本原理，根据课程要求，自行设计实验方案、设计试件或被测对象、设计和集成测试系统，实现传感、测试和数据处理全过程，整个实验可以是工业应用的实物仿真过程。综合设计性实验3-4人一组，每2年更新一次题目。最近两年主要采用的题目是测力环。四 实验考核方式及成绩评定其目标是尽量综合地、全面地评价学生在整个实验过程中的学习态度、基本理论和方法的掌握程度、动手能力、协作能力等。对学生在学习过程中的各个环节和方面进行客观的评价。实验成绩，主要包括基础性实验和设计性实验成绩。基础性实验占实验总成绩的30%，设计性实验占总成绩的70%。综合性实验按组给分，每组满分100分，通过答辩，指导教师只给出该组同学的总成绩，具体每个人得分多少，由该组的小组成员根据自己在整个实验过程中的表现来定。五 结束语工程教育专业认证采用“能力导向”的认证标准，倡导“以学生为中心”“重视实践”“注重学生能力培养”“注重考查学生学到什么”，其能力指标对学校和教师进行课程改革提出了明确的方向和要求，必须以能力培养为导向进行教学设计。在《传感器与测试技术》、《测试技术》课程中改革实验教学内容和方法，引导学生熟练使用课本理论知识，应用于工程应用，解决简单的工程实际问题，培养解决问题分析问题的思维能力，对工程认证指标形成支撑。参考文献[1] 金正一. 高校实验室仪器设备管理工作探析[J]. 延边大学学报（自然科学版）,2008（2）：154-156.[2] 亢银霞,张振国,张静. 虚拟仿真实验在现代测试技术课程教学中的应用[J]. 新疆农机化,2016(4)：42-44.[3] 柏林, 张晓鸽, 刘小峰等. 机械工程测试技术教学实验系统[J].实验技术与管理,2012(9)：79-82.[4] 杨冠琼.机械工程测试技术教学实验系统的研究[D].重庆大学 ,2011：11[5] 凌轩,刘江涛,陈赛克.机械工程测试技术虚拟实验教学平台开发[J]. 装备制造技术,2014(9)：224-226.[6] 王永生. 电子测量学[M]. 西安：西北工业大学出版社,1995.

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/qikandaodu/2020/1116/425.html