华盛顿协议背景下机械工程测试课程教学研究

2016年初我专业代表中国接受了《华盛顿协议》专家组的考察，获得了考察专家组的高度评价和认可，并成功助推我国全票通过加入《华盛顿协议》的转正申请。我专业的毕业生将会得到与正式成员国本国毕业生一样的待遇，这不仅给我们带来了很大的机遇，更意味着将面临许多挑战[1]。机械工程测试技术作为一门专业基础课，师生共同努力从各环节达到obe教学的要求。

机械工程测试技术有两个突出的特点：一是所涉及理论知识有一定难度[2]，学习时感觉很抽象，往往就是死记公式，考试过后很快就遗忘了，很难对专业中出现的实际工程问题进行识别、并用所讲理论进行表达与分析；二是该课程具有很强的实践性[3]，课堂上难以对所讲内容有直观感性的认识，学生们很难胜任专业性测量任务中测试方案的设计、测试系统的操作、测试数据的采集、处理与解释等任务。这与《华盛顿协议》中以学生最后学习成效为出发点的这种“以产出为导向”的核心理念不符。

为此，结合《华盛顿协议》标准，强调以学生为中心，以学生毕业5年后达到毕业能力要求为指导目标。从三方面着手帮助学生掌握和理解测试技术在本专业中的应用：一方面从教师出发，在教学内容中选择专业中的典型工程项目为例穿插于整个教学过程；第二方面从学生出发，让学生以团队形式走进专业实验室、走进课题组进行实地调研、并配以文献查阅，完成所布置的与本门课知识点相关的项目报告——《材料成型专业中的变量信号》、《材料成型专业中的变量测试方法》；最后完成《变量测试与传感器》的综合实验；第三方面是制订出基于obe理念的一套考核体系，用以分析每个学生毕业能力达成度，从而为该课程提出可持续的改进措施。通过近几年基于华盛顿协议《机械工程测试技术》课程的教学探索与实践，总结出了一种立足于专业、以产出为导向、以学生为中心、以老师为引导、用配套考核体系检验并确保可持续性改革的教学模式。

一 立足专业，确定产出目标

为了使学生在学习完该课程后，在知识、技能能力方面达到“能在工业企业，特别是在重型机械领域从事材料成型和控制领域内的高级工程技术人才”的要求。本文立足专业，确定了机械工程测试技术的产出目标：除了掌握该课程的基本要求外，还要使学生了解课程知识与专业知识的关联，具备在专业工程实践中灵活运用课程知识，对专业复杂工程问题进行测试工作，完成包括设计实验、测试数据处理、分析与解释数据、信息综合以及得到合理有效的结论。

二 以老师为引导，设计教学环节

机械工程测试技术课程的核心内容包括四部分，信号分析、测试系统分析、信号获取与信号加工。为了使学生能将测试技术的各知识点与本专业关联起来，在整个的教学环节中设计穿插了三个最能代表本专业应用的例子“液压机立柱应力、注塑模具型腔压力及板料成形过程摩擦力的监测”。

信号分析是本课程的基本理论，这部分内容采用大量公式讲解从频域角度来分析信号，是必须要掌握的内容。但是学生一是不明白为什么要进行信号的频域分析，影响教学质量；二是学生通常难以理解那些看不见的“信号”，即使会做题也不会应用。因此这一章先从提高学生学习兴趣入手，先让学生知道自己学习的知识在现实中扮演的重要角色。首先列举常见容易理解的现象如利用频率来区分滤除光波、声波，再列举工程中用频域描述法进行故障诊断，最后延伸到该知识在锻压设备振动、噪声分析中的重要作用。然后再从基础讲起，将知识系统起来。讲解到采用傅立叶级数和傅立叶变换等方法来分析各种典型信号时，针对学生反应所讲知识深奥、难懂的现象，采用视频加实验方法增加学生的感性认识。首先在锻压实验室里，实际测量工作过程中液压机的立柱应力，板料拉深成形过程中拉深力、压边力、位移行程等信号，获得了大量的实测波形和物理描述，然后利用matlab来演示信号在时域和频域的变换，通过视觉效果，建立起理论与专业实践的关系。

讲解到测试系统分析时，采用不同传感器来测量液压机立柱应力，通过输出信号的变化，增加了学生在“测试系统对信号传递和影响以及系统识别”这一知识点的感性认识。讲解到传感器时，主要精选了几种专业中常用的传感器，详细介绍其工作原理、性能、特点、以及在本专业中的应用。如电阻式传感器在压力机立柱应力、拉杆预紧力与注塑模具模腔压力测量中的应用，电感式传感器在自动送料机构中的应用，压电式传感器在板料拉深中的应用。大量专业领域测试技术的应用，明确了学生学习测试技术的目的和方向，调动了学习主动性，极大的提高了学生的专业素养。

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/qikandaodu/2020/1216/448.html