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摘要：针对机械类专业卓越工程师培养计划中“工程测试与信号处理”课程建设的需要，从教学内容改革、实验教学模式改革、教学方法、教学资源建设等方面进行了研究，突出了工科人才的工程实践能力与创新能力的培养。
关键词：卓越工程师；工程测试；课堂教学；实验创新
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0058-02
“卓越工程师教育培养计划”是面向工业界、面向世界、面向未来的工程教育改革项目。该项目旨在培养一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，它突出了工科人才的工程实践能力与创新能力的培养。
“工程测试与信号处理”是机械类专业的一门技术基础课，是一门理论性和实践性都很强的课程，其在工程技术领域中的应用日益广泛。“工程测试与信号处理”课程在机械类本科课程体系中起到承上启下的作用，对于培养学生的理论学习能力、实际动手能力、知识运用能力以及创新能力具有重要作用。机械类专业一直立足于学校的性质与学科的优势，根据卓越工程师培养计划，积极调整人才培养方案。以培养具有一定动手能力、工程意识、创新能力的卓越人才为目标，加强学生的实践能力和综合素质的培养。本文基于卓越工程师实践能力和创新能力培養，通过对教学内容、教学手段、实验教学、教学资源等方面进行分析，提出了教学改革措施。
一、课堂教学内容改革
1.理论教学内容的改革
“工程测试与信号处理”课程涉及的知识比较复杂，有材料学、力学、电学、磁学、微电子学、光学、声学等。在理论上具有一定的抽象性，同时具有较强的实践性，并且该课程随着科技的发展而发展。
“工程测试与信号处理”课程的教学内容主要包括基础理论部分、传感器、中间变换器、显示记录仪器以及工程中的应用和计算机辅助测试部分。针对机械类专业卓越工程师培养计划的需要，以培养创新能力和实践能力为目的，基础理论部分力求加深对动态测试中基础知识和基本概念的理解，对一些重要问题进行详细讲解，注重对测试信号分析本质的理解，但对其数学推导不强调严密性，强化传感器的物理意义及其在工程领域中的使用，以突显测试技术的工程应用意义。充实了现代新型传感器，介绍了国内外传感器大型生产商的产品和性能，详细介绍了计算机辅助测试部分以及工程应用部分，削弱了显示记录仪和信号干扰及抑制方面的讲授，适时在教学内容中添加了一些学科前沿的新东西，使测试技术课程能紧跟时代的发展。
2.教学模式的改革
“工程测试与信号处理”课程由最初的48学时压缩到现在的36学时，2个学分。在讲授传统测试技术的同时，又要让学生了解不断增加的新测试手段，教师的授课任务不断增加。为了使学生更好地掌握本课程的教学内容，在教学模式上进行了改革，如采用案例式、启发式、讨论式等多元化的教学模式。在测试信号的处理等理论教学部分，采用启发式教学。课堂上教师结合所要讲授的内容，提出一些问题，教师结合MATLAB等各种软件进行讲解，然后由学生组成讨论小组探讨问题。在工程应用部分，开展讲座式教学。邀请校外实践教学基地测试技术方面的专家结合工程实践，与学生进行座谈讨论。在传感器部分，采用案例式和讨论式教学。在教师的引导下，激发学生对案例中所涉及的传感器知识的学习兴趣，展开积极的课堂讨论，从而加深学生对相关知识的掌握和理解，提高学生自主分析、解决问题的能力。在计算机测试技术与系统部分，采用虚拟案例教学方法等。
“工程测试与信号处理”课程涉及的理论内容抽象繁多，实践环节要求高，在总学时越来越少，新内容越来越多的情况下，针对每讲教学内容的特点，选择合适的教学方法，充分发挥多媒体教学的优势，可以激发学生的学习兴趣，增强学生学习的主动性。
3.利用课程网络教学平台改革课堂理论教学
网络教育平台的建立，应用声音、影像素材、活跃听觉及视觉提高主动性与参与性，具有直观、生动、丰富等特点，便于知识的获取和存储、信息的加工和更新，不受时间、空间和地域的限制，是一种自由宽松的学习方式。一个集知识学习和研究能力培养为一体的平台的建立，不但打破了传统的课堂理念，对于教学改革、课程建设也具有重要意义。
测试技术既综合应用了许多学科的原理和技术，又被广泛应用于各个学科中。我国高等教育已步入大众化教育阶段，根据卓越工程师计划发展要求，要培养具有一定动手能力、工程意识、创新能力、团结协作能力的本科应用型人才，必须提高课程的课堂教学质量，加强学生实践能力和综合素质的培养。因此建立了既保持学习内容的动态性、开放性，同时也保证了学习内容的先进性的“工程测试与信号处理”课程网络教学平台。
利用校园网络构建课程网络教学平台，所有的教学内容、教学资源都放在网上，从而加强了教师与学生之间的实时交流，促进了教学水平和教学质量的进一步提高。
4.重点突出实践教学环节，加强工程实践能力和创新能力的培养
多渠道鼓励学生参加科技创新活动。通过参加挑战杯课外学术科技作品竞赛及创业计划大赛、机电产品大赛、电子设计大赛、亚太地区机器人电视大赛、模具大赛、学生科技立项等活动，实验室全日开放，培养学生的学习兴趣和创新能力。
二、实验教学内容改革
实验是培养学生创新能力和动手能力的重要手段。转变教学理念，以强化实践教学，提高机械类专业学生的创新能力为目标，适当精简理论教学部分，实验课时增加到6个学时，把重心放在实验教学的改进上。
1.实验教学模式的创新
采用指导性教学模式和个性教学模式，强调学生在教学中的主观能动性以及教师与学生、学生与学生之间的相互影响和交往，着眼于个人潜力和人格的发展。
为了进一步改革教学体系和课程体系，加强实验教学，整合学科优势，建立有利于培养学生实践与创新能力的实验教学体系。本着“集中建设、资源共享”的原则，山东科技大学机械电子工程学院通过整合原来的机械制造实验室、机电一体化实验室和测控技术实验室等实验室，组建成立了山东科技大学机械工程实验教学中心。工程测试实验室可以开设验证性实验、创新性实验和综合性实验。实验室为创新性、综合性实验准备了测试所需的所有仪器仪表、电子器件、集成电路及工具。课程组配备专门的实验教师进行实验指导，其他教师也经常到实验室与学生探讨实验方案，分析、研究、解决实验中出现的问题，指导学生如何在实验中运用所学到的理论知识，实现理论和实践的有机结合。 2.实验教学内容的创新
创新思路，加强实验室硬件建设和软件建设，充分发挥实验室作用，培养创新性人才。在积极争取上级部门以及学校大力支持，购买了大量的实验设备，突出实验的演示性、设计性和综合性的同时，还应通过自筹经费、科研支持实验室建设、中央与地方共建资金、与企业联合共建实验室、自己研发实验设备、学生参与实验室建设等多种渠道加强实验室建设。根据工程案例教学的需要，与济南海依兰等多家厂家合作，建立了校企联合实验室。对一些常见工业流量、噪声、温度等测控对象进行简化处理，建立了实际的生产检测模型。
另外，加强校外实习基地建设，将相关的实验方法、测试方法、数据处理等技术操作结合周边校外实习基地生产企业进行详细讲授，课外安排学生在企业观摩产品的性能试验台，体验实际产品的性能检测工作，这将大大增加课程的学习效果。
3.实验教学手段的创新
将科研工作方法应用于实践教学，模拟科研工作主要过程，开拓一种研究型实践教学模式，创造竞争氛围，激发学习潜能，培养学生的工程实践能力、综合分析能力和科技创新能力。
4.加强学生科技创新活动
以培养创新型高素质人才为目标，把学生综合应用、工程实践和创新能力放在重要位置。围绕实践教学体系的改革，建立了由教师、学生和校机械厂组成的创新设计与制作中心，大力开展二课活动，培养学生的工程实践和创新能力，启迪学生的创新性思维，开发学生的创新潜能、培养创新能力。
三、教学资源改革
教学资源是从事其他教学活动的载体和平台，多年来形成了网络化、虚拟化的立体教学资源。
1.教材建设
教材是教学内容的载体，对提高教学质量具有不可或缺的重要作用。根据本专业的特点，主讲教师团队主持编写了教材，由中国计量出版社出版。教材内容安排以信号流为主线，加深对动态测试中基础知识和基本概念的理解。同时，结合测试技术的应用情况和最近几年的发展，增加了工程测试部分的内容，考虑到传感器最近几年的出版，本书增加了光电传感器、光导纤维传感器和气敏传感器等内容，教材于2009年获山东省优秀教材二等奖。
由于该课程的特点，随着科技的发展而发展，而教材的建设远跟不上科技的发展。因此，为学生推荐了相关的参考资料，如david和michael合著的国外原版教材introduction to mechatronics and measurement systems，美国霍尼威尔公司、美国国家仪器公司等生产传感器和虚拟仪器的公司网站。
2.师资建设
进一步优化教师队伍的年龄结构、学历结构、职称结构和学科专业结构，形成一支由学术带头人和高水平教授领衔，理论课教师、实验教师、实验技术人员、研究生助教四位一体，核心骨干相对稳定，热爱理论和实验教学，教育理念先进，学术水平高，教学科研能力强，实践经验丰富，勇于创新的新型教师教学队伍。主讲教师授课经验丰富，均参加过国家级、省部级科研课题的研究工作，具有很强的理论水平和现场科研工作能力。同时，鼓励实验技术人员在职学位进修、校内外进修、参与院系科研项目、旁听理论课、参加学术会议和短期培训班；鼓励高水平教师投入实验教学教改工作和实验仪器设备的研制工作。
为了加强教师队伍建设，一是选派部分教师到基层单位挂职锻炼，现场学习，潜心研究现场案例，提高个人素质；二是安排部分教师到国外、国内高校访学、进修，学习国内外先进的教学经验、教学内容、教学方法；三是聘请校外工程师与专职教师配合作为兼职教师，以弥补高校实践型教师的不足；四是通过研讨会，使教师互相交流教学教育经验从而提高自己的教育水平。
四、小结
从教学内容改革、实验教学模式改革、教学方法、教学资源建设等方面對“工程测试与信号处理”课程进行了研究，突出了机械类专业人才工程实践能力与创新能力的培养，提高了学生的学习兴趣，以期进一步提高教学质量，更好地培养创新型工程应用人才。
参考文献：
[1]吴世雄，王成勇.“机械工程测试技术”教学改革的探索[J].广东工业大学学报（ 社会科学版），2007，（6）.
[2]陈光军，常江，张连军.测试技术实验教学改革与学生创新能力的培养[J].实验技术与管理，2007，（2）.
[3]侯志伟，许宏.对机械专业测试技术课程教学体系改革的探讨[J].淮阴工学院学报，2001，（12）.
[4]陈晓军.测试技术课程的教学创新与实践[J].南通广播电视大学，2006，（3）.
[5]文成，周传德.工程案例法在“机械工程测试技术”课程教学中的应用[J].重庆科技学院学报：社会科学版，2012，（21）.
[6]马怀祥，刘进志，李申山，等.《测试技术》教学改革及其教学网站建设探析[J].石家庄铁道学院学报：社会科学版，2009，3（1）.
[7]赵华，吕德永.“基于问题”的测试技术课程教学方法探索与实践[J].高教论坛，2011，（3）.
[8]石磊，曾国英.《机械工程测试技术》课程虚拟案例教学[J].机电技术，2012，35（2）.
（责任编辑：孙晴）
关键词：卓越工程师；工程测试；课堂教学；实验创新
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0058-02
“卓越工程师教育培养计划”是面向工业界、面向世界、面向未来的工程教育改革项目。该项目旨在培养一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，它突出了工科人才的工程实践能力与创新能力的培养。
“工程测试与信号处理”是机械类专业的一门技术基础课，是一门理论性和实践性都很强的课程，其在工程技术领域中的应用日益广泛。“工程测试与信号处理”课程在机械类本科课程体系中起到承上启下的作用，对于培养学生的理论学习能力、实际动手能力、知识运用能力以及创新能力具有重要作用。机械类专业一直立足于学校的性质与学科的优势，根据卓越工程师培养计划，积极调整人才培养方案。以培养具有一定动手能力、工程意识、创新能力的卓越人才为目标，加强学生的实践能力和综合素质的培养。本文基于卓越工程师实践能力和创新能力培養，通过对教学内容、教学手段、实验教学、教学资源等方面进行分析，提出了教学改革措施。
一、课堂教学内容改革
1.理论教学内容的改革
“工程测试与信号处理”课程涉及的知识比较复杂，有材料学、力学、电学、磁学、微电子学、光学、声学等。在理论上具有一定的抽象性，同时具有较强的实践性，并且该课程随着科技的发展而发展。
“工程测试与信号处理”课程的教学内容主要包括基础理论部分、传感器、中间变换器、显示记录仪器以及工程中的应用和计算机辅助测试部分。针对机械类专业卓越工程师培养计划的需要，以培养创新能力和实践能力为目的，基础理论部分力求加深对动态测试中基础知识和基本概念的理解，对一些重要问题进行详细讲解，注重对测试信号分析本质的理解，但对其数学推导不强调严密性，强化传感器的物理意义及其在工程领域中的使用，以突显测试技术的工程应用意义。充实了现代新型传感器，介绍了国内外传感器大型生产商的产品和性能，详细介绍了计算机辅助测试部分以及工程应用部分，削弱了显示记录仪和信号干扰及抑制方面的讲授，适时在教学内容中添加了一些学科前沿的新东西，使测试技术课程能紧跟时代的发展。
2.教学模式的改革
“工程测试与信号处理”课程由最初的48学时压缩到现在的36学时，2个学分。在讲授传统测试技术的同时，又要让学生了解不断增加的新测试手段，教师的授课任务不断增加。为了使学生更好地掌握本课程的教学内容，在教学模式上进行了改革，如采用案例式、启发式、讨论式等多元化的教学模式。在测试信号的处理等理论教学部分，采用启发式教学。课堂上教师结合所要讲授的内容，提出一些问题，教师结合MATLAB等各种软件进行讲解，然后由学生组成讨论小组探讨问题。在工程应用部分，开展讲座式教学。邀请校外实践教学基地测试技术方面的专家结合工程实践，与学生进行座谈讨论。在传感器部分，采用案例式和讨论式教学。在教师的引导下，激发学生对案例中所涉及的传感器知识的学习兴趣，展开积极的课堂讨论，从而加深学生对相关知识的掌握和理解，提高学生自主分析、解决问题的能力。在计算机测试技术与系统部分，采用虚拟案例教学方法等。
“工程测试与信号处理”课程涉及的理论内容抽象繁多，实践环节要求高，在总学时越来越少，新内容越来越多的情况下，针对每讲教学内容的特点，选择合适的教学方法，充分发挥多媒体教学的优势，可以激发学生的学习兴趣，增强学生学习的主动性。
3.利用课程网络教学平台改革课堂理论教学
网络教育平台的建立，应用声音、影像素材、活跃听觉及视觉提高主动性与参与性，具有直观、生动、丰富等特点，便于知识的获取和存储、信息的加工和更新，不受时间、空间和地域的限制，是一种自由宽松的学习方式。一个集知识学习和研究能力培养为一体的平台的建立，不但打破了传统的课堂理念，对于教学改革、课程建设也具有重要意义。
测试技术既综合应用了许多学科的原理和技术，又被广泛应用于各个学科中。我国高等教育已步入大众化教育阶段，根据卓越工程师计划发展要求，要培养具有一定动手能力、工程意识、创新能力、团结协作能力的本科应用型人才，必须提高课程的课堂教学质量，加强学生实践能力和综合素质的培养。因此建立了既保持学习内容的动态性、开放性，同时也保证了学习内容的先进性的“工程测试与信号处理”课程网络教学平台。
利用校园网络构建课程网络教学平台，所有的教学内容、教学资源都放在网上，从而加强了教师与学生之间的实时交流，促进了教学水平和教学质量的进一步提高。
4.重点突出实践教学环节，加强工程实践能力和创新能力的培养
多渠道鼓励学生参加科技创新活动。通过参加挑战杯课外学术科技作品竞赛及创业计划大赛、机电产品大赛、电子设计大赛、亚太地区机器人电视大赛、模具大赛、学生科技立项等活动，实验室全日开放，培养学生的学习兴趣和创新能力。
二、实验教学内容改革
实验是培养学生创新能力和动手能力的重要手段。转变教学理念，以强化实践教学，提高机械类专业学生的创新能力为目标，适当精简理论教学部分，实验课时增加到6个学时，把重心放在实验教学的改进上。
1.实验教学模式的创新
采用指导性教学模式和个性教学模式，强调学生在教学中的主观能动性以及教师与学生、学生与学生之间的相互影响和交往，着眼于个人潜力和人格的发展。
为了进一步改革教学体系和课程体系，加强实验教学，整合学科优势，建立有利于培养学生实践与创新能力的实验教学体系。本着“集中建设、资源共享”的原则，山东科技大学机械电子工程学院通过整合原来的机械制造实验室、机电一体化实验室和测控技术实验室等实验室，组建成立了山东科技大学机械工程实验教学中心。工程测试实验室可以开设验证性实验、创新性实验和综合性实验。实验室为创新性、综合性实验准备了测试所需的所有仪器仪表、电子器件、集成电路及工具。课程组配备专门的实验教师进行实验指导，其他教师也经常到实验室与学生探讨实验方案，分析、研究、解决实验中出现的问题，指导学生如何在实验中运用所学到的理论知识，实现理论和实践的有机结合。 2.实验教学内容的创新
创新思路，加强实验室硬件建设和软件建设，充分发挥实验室作用，培养创新性人才。在积极争取上级部门以及学校大力支持，购买了大量的实验设备，突出实验的演示性、设计性和综合性的同时，还应通过自筹经费、科研支持实验室建设、中央与地方共建资金、与企业联合共建实验室、自己研发实验设备、学生参与实验室建设等多种渠道加强实验室建设。根据工程案例教学的需要，与济南海依兰等多家厂家合作，建立了校企联合实验室。对一些常见工业流量、噪声、温度等测控对象进行简化处理，建立了实际的生产检测模型。
另外，加强校外实习基地建设，将相关的实验方法、测试方法、数据处理等技术操作结合周边校外实习基地生产企业进行详细讲授，课外安排学生在企业观摩产品的性能试验台，体验实际产品的性能检测工作，这将大大增加课程的学习效果。
3.实验教学手段的创新
将科研工作方法应用于实践教学，模拟科研工作主要过程，开拓一种研究型实践教学模式，创造竞争氛围，激发学习潜能，培养学生的工程实践能力、综合分析能力和科技创新能力。
4.加强学生科技创新活动
以培养创新型高素质人才为目标，把学生综合应用、工程实践和创新能力放在重要位置。围绕实践教学体系的改革，建立了由教师、学生和校机械厂组成的创新设计与制作中心，大力开展二课活动，培养学生的工程实践和创新能力，启迪学生的创新性思维，开发学生的创新潜能、培养创新能力。
三、教学资源改革
教学资源是从事其他教学活动的载体和平台，多年来形成了网络化、虚拟化的立体教学资源。
1.教材建设
教材是教学内容的载体，对提高教学质量具有不可或缺的重要作用。根据本专业的特点，主讲教师团队主持编写了教材，由中国计量出版社出版。教材内容安排以信号流为主线，加深对动态测试中基础知识和基本概念的理解。同时，结合测试技术的应用情况和最近几年的发展，增加了工程测试部分的内容，考虑到传感器最近几年的出版，本书增加了光电传感器、光导纤维传感器和气敏传感器等内容，教材于2009年获山东省优秀教材二等奖。
由于该课程的特点，随着科技的发展而发展，而教材的建设远跟不上科技的发展。因此，为学生推荐了相关的参考资料，如david和michael合著的国外原版教材introduction to mechatronics and measurement systems，美国霍尼威尔公司、美国国家仪器公司等生产传感器和虚拟仪器的公司网站。
2.师资建设
进一步优化教师队伍的年龄结构、学历结构、职称结构和学科专业结构，形成一支由学术带头人和高水平教授领衔，理论课教师、实验教师、实验技术人员、研究生助教四位一体，核心骨干相对稳定，热爱理论和实验教学，教育理念先进，学术水平高，教学科研能力强，实践经验丰富，勇于创新的新型教师教学队伍。主讲教师授课经验丰富，均参加过国家级、省部级科研课题的研究工作，具有很强的理论水平和现场科研工作能力。同时，鼓励实验技术人员在职学位进修、校内外进修、参与院系科研项目、旁听理论课、参加学术会议和短期培训班；鼓励高水平教师投入实验教学教改工作和实验仪器设备的研制工作。
为了加强教师队伍建设，一是选派部分教师到基层单位挂职锻炼，现场学习，潜心研究现场案例，提高个人素质；二是安排部分教师到国外、国内高校访学、进修，学习国内外先进的教学经验、教学内容、教学方法；三是聘请校外工程师与专职教师配合作为兼职教师，以弥补高校实践型教师的不足；四是通过研讨会，使教师互相交流教学教育经验从而提高自己的教育水平。
四、小结
从教学内容改革、实验教学模式改革、教学方法、教学资源建设等方面對“工程测试与信号处理”课程进行了研究，突出了机械类专业人才工程实践能力与创新能力的培养，提高了学生的学习兴趣，以期进一步提高教学质量，更好地培养创新型工程应用人才。
参考文献：
[1]吴世雄，王成勇.“机械工程测试技术”教学改革的探索[J].广东工业大学学报（ 社会科学版），2007，（6）.
[2]陈光军，常江，张连军.测试技术实验教学改革与学生创新能力的培养[J].实验技术与管理，2007，（2）.
[3]侯志伟，许宏.对机械专业测试技术课程教学体系改革的探讨[J].淮阴工学院学报，2001，（12）.
[4]陈晓军.测试技术课程的教学创新与实践[J].南通广播电视大学，2006，（3）.
[5]文成，周传德.工程案例法在“机械工程测试技术”课程教学中的应用[J].重庆科技学院学报：社会科学版，2012，（21）.
[6]马怀祥，刘进志，李申山，等.《测试技术》教学改革及其教学网站建设探析[J].石家庄铁道学院学报：社会科学版，2009，3（1）.
[7]赵华，吕德永.“基于问题”的测试技术课程教学方法探索与实践[J].高教论坛，2011，（3）.
[8]石磊，曾国英.《机械工程测试技术》课程虚拟案例教学[J].机电技术，2012，35（2）.
（责任编辑：孙晴）