机械类专业测试与传感技术课程教学改革初探

机械类专业开设的测试与传感技术课程，有的学校也叫机械工程测试技术或者机械工程测试技术基础，在东北电力大学由于历史原因，本门课之前一直叫作测试与传感技术，从下一年度开始改名为机械工程测试技术。该课程以信号为主线索，可以认为是信号理论在机械工程中的应用。随着科学技术的发展，各类产品向着小型、轻便、智能的方向发展，它们能够自己感知工作状态，并且选择合适的工作参数，时刻保持最优状态，在这些产品中传感器及信号处理起到重要作用。因此作为机械专业，尤其是机械电子工程方向的主干课，学好该门课程是非常重要的。
1、存在的问题
（1）测试与传感技术是一门综合性课程，该课程涉及的前导课程有高等数学、大学物理、化学、电子技术、工程力学、材料科学、精密机械结构设计、微机原理等课程。测试与传感技术开设学期为大四上学期，专业基础知识学习时间过于久远，很多同学已逐渐淡忘，课程有许多理论公式推导内容，需要用到这些先导知识，比如信号复指数展开式、傅立叶变换、时移频移卷积性质、相关性分析、应变效应的推导，同学们在学习这部分内容时，普遍感到比较吃力。
（2）随着科学技术的发展，新型敏感材料，新型传感器不断涌现，同时陈旧过时的传感器不断被市场淘汰，而大多数教材追求的是理论上的全面，内容上的稳定，介绍的传感器大多是常规传统的，内容更新慢，与传感器技术的发展现状相比存在一定滞后。
（3）目前许多高校的工科专业都在积极地开展国际工程认证，工程认证以能力培养为主线，以学生为主，以产出（即学生毕业时具有的知识、能力、素养）为导向的认证理念逐渐被大家接受，已成为工科专业教学改革的重要方向。而传统的授课方式、考核评价方式并没有很好的按照这种理念进行，需要从认证的角度出发，对原有的授课考核评价方式进行改革。
2、改革措施
针对测试与传感技术课程面临的问题及任务，本人在授课过程中不断思考，积极探索解决问题，以下是本人对本门课程的改革创新之处，与大家探讨交流。
（1）首先，认真思考测试与传感技术这门课程在机械工程专业中的角色和定位。机械工程专业是动手实践性很强的专业，尤其我校的机械专业本科同学，毕业后多数去了电厂、机械厂（公司），主要从事机械设备的设计、制造及维护等工作，动手实践是他们主要的工作内容，而理论内容应用不多，因此针对机械工程专业的特点，在讲授测试与传感技术课程时，不在抽象晦涩的理论推导上占用过多的时间，只讲最重要的理论，对于公式及理论会用即可。这样的处理方法，它的好处是突出重点，讲求实效，不会使纷繁复杂的公式掩盖、干扰了课程的重点，角色和定位清晰直接。
（2）有些先导课程的知识点（以数学公式居多），如欧拉公式、复指数积分、拉普拉斯变换、弹性模量定义等，这些知识时不时出现在课程中，由于学习时间较久远，加之知识点本身难度较大，很容易成为新知识学习的拦路虎，影响学生学习的积极性。编者的方法是：每讲新的一章时，如果用到这些先导知识，会提前总结提炼，用极简的方式交代这些知识点，让同学们记录到教材中本章的第一页，作为本章的预备知识。学习中用到时，直接像查表一样应用就可以，使用起来简单快捷，这样同学们在听课、做习题时就不会受这些知识点的影响了。每章这种总结精炼后的公式数量并不多，有的章节只有一两条，最多的章节也仅有五条，同学们可以花费很少的精力重新掌握这些知识点。
（3）传感器原理及应用是测试与传感技术的重要章节，目前传感器种类繁多，发展较快，但测试与传感技术教材内容体系中规中矩，更新速度慢，不能很好地跟随技术的发展。为了弥补这些不足，在备课时可从网络、期刊、书籍中寻找相关的最新资讯，以图片或者视频的形式插入授课内容当中，授课内容紧随时代技术的发展，这样同学们能够了解到更多的专业知识，开阔视野，听课时会更有兴趣，课程的讲授也变得更有价值和意义。
（4）将本门课程与机械专业其他课程相结合，逐步导入。在本门课程的讲授过程中，将本门课程知识点与机械专业其他课程结合来讲，拉近相互之间的距离。机械专业的现状是，随着科学技术的发展，纯机械产品的比重越来越低，大多数的产品都是机电相结合的，机械专业的学生除了学习机械基础知识外，还学习电工学、电子技术、微机原理等课程，以具有较为宽广的知识视野，成为有用的复合型人才。在电子技术课程中，学生们接触到了正弦波、三角波、方波、锯齿波等波形，又在微机原理课程中学习到了数字信号，其实信号学生们早早就开始接触了，只不过之前没有特意强调它，信号在机电产品中是无处不在的，测试与传感技术这门课程是在原来的基础上，对原有知识进行扩展、深入，开始系统地来认识信号。在上课时，教师们时不时把电工学、电子技术、微机原理中相关知识拿出来，引出测试与传感技术的知识，使学生对所学的知识不再感到陌生，并逐步认识到学习本门课程的必要性和价值。
（5）适应工程认证需要方面的尝试探索。首先，在未实施工程认证以前，授课教师专注于本门课程的内容，自成一个封闭、完整的知识体系即可，实施专业认证后，为了使毕业生达到期望的培养目标，需要综合考虑每门课对专业的毕业要求指标点的贡献，因此学院及课程组根据专业培养目标通盘考虑，对每门课程应实现的达成度目标进行了分配，这样测试与传感技术不再是以往孤立、封闭的一门课程，而是需要按照分配的毕业指标点要求，确定授课内容、考核方式。其次，在认证之前，试卷出题按章分配分值的比重，认证实施后，本课程从培养目标出发，试卷出题改为按照课程目标分配分值比重，这样能够在期末考试后，可以清晰地统计、盘点本学期的授课，是否满足了毕业培养的指标点要求，哪些方面有待调整，实现了以结果为导向，优化今后的教学活动。最后，认证前，课程成绩的统计分析比较简单，主要是“试卷难度如何，考试成绩分布怎么样，平均成绩是多少，以及考试情况分析”。开展认证工作后，测试与传感技术的成绩统计分析内容变得丰富且有针对性，评价分析的内容还包括“课程目标与毕业要求支撑关系矩阵、对本专业毕业要求的贡献、课程评价依据合理性审查表”等内容，整体内容细致严谨。各种统计参数客观的描述了本轮授课效果、目标完成情况，以及学生今后努力方向，因此可操作性更好，为学生知识、能力、素质的培养提供了科学保证。
3、结语
测试与传感技术是机械专业的一门主干课，但在授课过程中，存在着课程理论抽象、晦涩、难度大，传感器章节知识更新快，课程考核评价方式不能很好满足工程认证需要等问题，本文从课程的角色和定位、授课及考核评价方式、适应工程认证措施等多个方面，进行了积极有益的尝试探索，取得了良好的效果。