机械工程测试技术课程实验教学改革
陈晨1，殷宝吉1，唐丹2，夏晶1
（1.江苏科技大学 机械工程学院， 江苏 镇江；2.镇江高等专科学校 财经商贸学院，江苏 镇江）
摘 要： 机械工程测试技术是机电专业的一门专业基础课，而实验教学又是锻炼学生实际动手能力的一个重要环节。本文针对目前实验教学中存在的实验台功能单一老化及实验考评不合理等问题进行具体分析，并针对性提出改革办法。
关键词： 测试技术；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。
在70-80年代，十队的公购粮一直保持不变。其中公粮为7415斤，这是生产队必须无偿上交的。购粮为14431斤[注]华杨大队：《广西壮族自治区农村人民公社一九七五年收益分配统计表》，高县档案馆藏，71/1/75/53。 ，价格为9.5元100斤。公购粮共需21846斤。1975年粮食总产为129727斤，由于丰收，多交了2000斤双超粮。据老农们介绍，上交的公购粮数额是按照土改时各队分得田亩的等级来计算。在上表中，公购粮每年占总粮的比分别是：24.0%，18.3%，22.0%，平均占两成左右。这对于一个山区生产队而言无疑是巨大的数额。
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
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。
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。
二 改革措施
（一） 建立综合实验台
例2 北京同仁堂是中药行业著名的老字号，创建于清康熙八年(1669)，自雍正元年(1723)正式供奉清皇宫御药房用药，历经八代皇帝，长达188年。
在人性本善的基础上，王阳明认为仁义礼智、四端之心是人所固有的良知良能，是道德产生、道德行为发生的基础，这里的道德更多的是一种善行的张扬和善性的实践。休谟从社会资源的稀缺性和人的自然本性角度考虑，认为人的自然本性是为了满足个人的需要，获得自己的快乐，但是这种私心的发展必然不利于整个社会的可持续和稳定发展，所以在这种“自私”的基础上必须产生一种道德去平衡人性和社会之间的关系，这里的道德更多的是一种行为约束。
采用该实验台具有以下优点：（1）每个实验只需更改模块，进行相应接线即可进行测量，对任一测量量采用多种方式进行测量，可以让学生掌握更多类型传感器的测量原理，了解不同测量方式的优缺点，有利于开阔学生的视野；（2）多个实验台统一到一个综合实验台上，可以有效降低实验设备成本，利用同样的经费可以购买更多的实验台，使得单个实验台的学生人数得到了保证，有效提供学生参与度；（3）解决了多个实验台带来的实验室管理和场所负担问题；（4）该综合实验台可提供的实验选择更多，可以根据实际教学安排和前沿规划，合理调整实验安排；（5）实验台具有可开发性，可以根据前沿技术，购买后续的实验模块，即可开展最新实验，紧随科技潮流。
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。
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。
取3批自研富马酸喹硫平片和1批原研富马酸喹硫平片（各12片），按《中国药典》2015年版（四部）通则0931第二法（桨法）用4种溶出介质进行溶出试验 ，并于 5、10、15、20、30 min 时取溶出液 10 mL（并即时补充相同温度相同体积的溶出介质），取续滤液作为供试品溶液，继续试验；另精密称定富马酸喹硫平对照品适量，分别加相应的“2.2”项下4种不同pH溶出介质稀释制成约30 μg/mL的对照品溶液。照紫外‐可见分光光度法（通则0401），在289 nm的波长处分别测定吸光度，计算不同时间点每片的累积溶出率，绘制溶出曲线，见图1。
（二） 考核方式改革
（1）虽然考试和分数不是教学的最终目的，但确是约束、提升和调动学生积极性的一个重要手段，因此提升实验成绩[7]，适当将实验成绩提升至课程总分的15%-25%，从源头上调动学生的积极性，让学生从根本上重视实验课程；（2）针对预习报告采用抽查提问方式，回答优异的加分，回答不好的学生扣分，从而起到警示督促作用，让学生真正的从预习中有所收获，从而为更好的开展实验打下基础；（3）实验过程中，根据每组学生的参与度进行记录，评分的时候按照学生具体表现给分，坚决不让同组吃大锅饭；（4）实验前说明所有人要动手参与，实验前十分钟进行抽查，抽到的同学进行演示，根据表现相应增减分。
（三） 实验与教学加强互动
（1） 从大纲制定上，让授课教师清晰明确知识点，和实验有关部分讲授范围和程度；（2）实验老师多与理论课老师沟通，及时更新实验内容，让理论课老师了解授课深度，一并及时给理论课老师提供实验所需的视频及PPT等素材，可以在课堂上进行适当性讲解；（3）如果能让实验课老师和理论课老师同一人担任，就可以免去沟通上的障碍，并实验前可进行有效辅导，实验后根据实际问题进行讲解，因此征集任课教师意见，选取自愿同时承担实验任务的教师，并在工作量上进行相应奖励。
三 结束语
本文总结了目前机械工程测试技术课程的实验教学中的一些问题，并逐条针对性提出改革举措，希望实验教学能真正起到巩固理论知识，加强对设备原理理解，并能提升学生动手能力和解决问题的能力。
参考文献
[1] 熊诗波, 黄长艺. 机械工程测试技术基础[M].北京:机械工业出版社,2013.
[2] 汪兴兴,庄丽阳,吕帅帅.机械类测试技术课程实验教学现状及改革初探[J].科技资讯,2017,15(05):197-199.
[3] 颜志刚, 刘婷婷. 测试技术与信号处理的课程教学改革[J]. 教育教学论坛, 2016(36):122-123.
[4] 徐倩,孟晓平,何霞.机械测试技术实验教学改革尝试[J]. 课程教学,2019, 9(3): 114 -116.
[5] 李特, 岳圆. 机械工程测试技术课程现状与改革初探[J]. 教育教学论坛, 2018, 374(32):138-139.
[6] 亢银霞, 宋玲. 测试技术实验教学改革与实践[J]. 教育教学论坛, 2013 (32):41-42.
[7] 刘冰, 陈珊, 张改萍,等.机械工程测试技术实验课程教学改革初探[J]. 内燃机与配件，2019(7):230-231.
本文引用格式： 陈晨,等.机械工程测试技术课程实验教学改革[J]. 教育现代化,2019,6(71):84-85.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.71.027
基金项目： 本文系江苏科技大学机械工程学院基金项目《机械工程测试技术教学模式改革研究》资助。
作者简介： 陈晨，男，江苏徐州人，江苏科技大学机械工程学院，讲师；殷宝吉，男，黑龙江通河人，江苏科技大学机械工程学院，讲师。
标签：测试技术论文; 实验教学论文; 改革论文; 江苏科技大学机械工程学院论文; 镇江高等专科学校财经商贸学院论文;