［摘要］工程教育专业认证是以学生为中心，以产出为导向，以持续的教学质量改进为机制的全新的教育评价体系，已成为高等教育发展的新方向。在工程教育专业认证背景下，针对测试技术课程传统教学方式存在的弊端，课题组以工程教育专业认证为导向，积极探索符合工程教育专业认证的教学模式改革，从培养目标、课程内容、教学方法、考核评价等方面进行教学研究与改革，以提高学生分析问题与解决问题的能力，激发学生的学习兴趣，真正做到学以致用，实现应用型创新人才的培养目标。
［关键词］工程教育认证；测试技术课程；教学模式；教学改革
措施工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价[1]。专业认证特别强调以学生为中心，围绕学生达成工程教育毕业要求与适应工程技术领域素质要求，自下而上设计工程教育培养目标。因此，课程教学必须注重毕业要求和素质培养的达成，让学生在毕业时能够具有用人单位所需要的知识、能力和素质，使学生能够找准定位，更快地适应工作岗位。车辆零部件及整车在设计研发过程中，必须经过大量的试验验证环节，需要较多专用的试验检测技术和系统。因此，开设测试技术课程，培养车辆工程专业学生具备查阅资料、元器件选型、硬件系统设计、测试软件开发于一体的综合测试技术知识体系，具备设计、搭建、调试、分析及解决车辆工程实际问题的能力，是对工程教育专业认证中学生毕业要求的重要支撑。
一、测试技术课程教学中存在的问题
测试技术作为一门本科学生进入专业学习阶段后开设的专业基础课程，是对学生前期学习的高等数学、电工电子等基础知识的综合应用[2]。学生对该门课程的期望值很高，但实际情况是“学生反映难学，教师反映难教”。笔者通过总结多年的教学经验和对比工程教育专业认证要求，发现目前测试技术课程的教学主要存在以下问题。
（一）教学内容逻辑设置不合理
目前，测试技术课程的教学内容大多数开篇即围绕信号和测试系统特性进行讲述，然后安排的是传感器原理和应用内容，学生在还未明白为什么要测试、怎么测试的情况下，一大堆信号时频变换的傅里叶推导公式、拉普拉斯变换公式已使学生望而生畏。对此，学生普遍反映教学内容抽象、复杂，难以实际运用，相当一部分数学基础不好的学生容易产生畏惧情绪，从而影响后期的学习效果。
（二）与解决工程实际问题的知识结构脱节
测试技术课程内容偏重于理论，主要围绕信号分析变换、测试系统特性、传感器结构原理等进行理论教学。但车辆工程学科是应用型学科，学生必须具备的是传感器选型应用、测点布置、信号的计算机采集与处理方法等解决工程实际问题的应用知识结构体系，而不是信号算法研究和设计研发传感器。可见，目前的测试技术教学内容与解决工程实际问题的应用能力培养严重脱节。
（三）对学生工程应用能力的培养支撑不足
目前测试技术课程在讲述完各个知识内容后，未将测试对象分析、工况设置、传感器技术参数要求分析与选型、信号特征辨识、测试系统硬件搭建、信号采集、测试程序设计等相关知识点进行串联讲解，学生也不具有工程项目经验，这样学生通过知识的学习往往只见树木而不见森林，对测试项目的工程设计和开发不能进行全局把控，只具备做题考试的能力而缺乏根据测试需求搭建测试系统的工程应用能力。
二、基于工程教育专业认证的教学模式改革
（一）以学生为中心
以学生为中心，需要把培养目标和全体学生的毕业要求达成情况作为评价的核心，培养目标应该围绕毕业时的要求以及毕业后一段时间所具备的职业能力设定，测试技术课程的教学模式和内容要以有利于学生达到培养目标和毕业要求为导向。因此，要以学生的学习过程和学习效果作为衡量标准，充分调动学生学习的主动性和能动性，以车辆工程零部件测试典型工程项目为例，教师应分解测试系统中的传感器与执行器元器件，分别讲述其工作原理和工程应用方法，引导学生积极思考问题、分析问题和解决问题。
（二）以产出为导向
产出导向强调工程教育认证应关注“教育产出”（学生学到什么），而非“教育输入”（教师教了什么）。因此，要按照“反向设计，正向施工”的基本思路，以培养目标和毕业要求为出发点，设计科学合理的教学内容和课程大纲[4]。要以学生能分析与解决车辆工程领域测试项目具体的技术问题，能设计搭建传感器为基础的信号采集系统和执行器为基础的工况模拟系统，能进行硬件系统选型设计搭建与软件开发，具备车辆工程领域测试工程项目思维水平为导向来设计教学模式和教学内容。
（三）持续改进
认证标准要求课程必须有明确可行的改进机制和措施，能持续跟踪改进效果并收集信息用于下一步改进，形成“评价—改进—再评价”的闭环管理[5]，这是一种质量持续不断提高的循环式上升过程。因此，课程教学内容的设置必须紧密结合车辆工程领域前沿测试技术，及时更新工程项目教学案例，同时，在教学过程中建立完整的质量监控体制。另外，还要实时跟踪教师教学及学生学习过程，评估学生的阶段学习效果，根据学生的学习情况及时调整教学内容和进度。
三、测试技术课程教学改革措施
（一）培养目标
为满足工程教育专业认证要求，测试技术课程的培养目标要定位于培养学生在车辆工程领域，具备测试对象分析、工况模拟设置、传感器技术参数要求分析与选型、信号特征辨识、测试系统硬件搭建、信号采集、测试程序设计等解决工程实际问题的测试知识体系，具备分析和解决车辆零部件及整车测试系统开发等复杂工程问题与终身学习的能力。
（二）课程内容
测试技术课程以培养学生在车辆工程领域的测试工程应用能力为主。而目前关于测试技术课程的教材普遍存在理论性偏重，千篇一律，绝大部分内容讲述传感器的原理、数学理论公式等理论内容，不能体现工程实际应用的特点。由于工程教育专业认证要求学生具备的是解决工程实际问题的能力，因此需要引导学生建设一个测试工程项目整体解决方案和选型设计等技术实际应用方面的知识体系，使学生通过学习能完成测试系统的整体搭建。若教学内容缺少元器件选型、安装、电气连接、计算机信号采集与处理、计算机控制、测控程序设计等一系列的工程应用知识，会使得学生的知识结构体系始终停留在书本理论阶段，只具备做题考试的能力，这会导致其在该领域科研环节的工程应用能力非常薄弱，与企业实际需求严重脱节。因此，测试技术课程内容应以实际车辆零部件测试项目的设计开发为基础，采用总—分—总的形式安排课程内容，如图1所示。首先，通过工程案例讲述某类车辆零部件测试需求、测试系统所需的传感器和执行器等主要组成部分、测试系统技术方案等；然后通过技术分解，开展温度采集、振动采集、转速转矩采集等传感器使用方法和变频器控制、伺服控制、工业通信等执行器使用方法的教学，教学内容涵盖实际工程应用中的信号采集和执行控制基础知识，包括传感器与执行器的选型、机械工装设计、电气原理设计、信号采集、信号控制、计算机程序设计等，使学生学习和掌握“怎么选、怎么连、怎么用”的工程应用知识；最后，将所学知识用于开发其他车辆零部件的测试系统，并通过工程应用训练，使学生的工程应用能力得到较大的提升。从已毕业的学生参加工作后的反馈情况来看，该方面的工程应用知识的掌握使其在实际工作中具有较好的发展潜力。
（三）教学方法
1.结合实际工程应用的认知教育
根据目前的教学经验，测试技术课程中传感器和执行器部分教学很大程度上还停留在单纯的理论教学层面，诸如车辆工程测试领域常用的加速度、温度、转速及扭矩传感器，电机变频控制器、伺服作动控制器的基本结构和工作原理。实际上，随着工业传感和控制技术的发展，即便是同一种传感器，由于不同的生产厂商，其具体构型也存在多种不同的形式，输入输出接口技术参数也不同，单纯的基本原理介绍已经不能满足学生对实际传感器与执行器认识的需要。基于工程教育专业认证的教学改革，需要结合目前已有的工程项目需求引导学生对工程常用的传感器的不同构型和使用方法进行现场认知，还需要结合教师的现场讲解和实际操作让学生从工程实际的角度正确理解各类传感器执行器的安装及电气连接流程，从而达到深入浅出地阐述测试技术课程中重难点理论的目的。
2.以工程项目为导向的集成教学
测试技术课程教学的另一个难点是如何引导学生从实际工程需求出发进行测试系统总体方案的设计，并正确地选择满足要求的具体硬件系统元器件和进行测控分析软件设计以及信号分析，在这个过程中需要培养学生综合实际工况、现场安装条件、系统实际元器件、成本控制、可靠性等因素进行测试系统开发的能力。所以，需要依托具体的车辆工程测试领域的工程项目，选择目前已有的汽车动力总成性能测试系统、变速器性能试验系统、选换挡性能试验系统等一些工程项目测试开发平台，引导学生针对实际工程项目的测试需求，设计测试系统总体方案。这样，使学生能够根据某种特定测试技术要求和指标，选择正确的信号采集传感器和工况模拟执行器，并拟定合理的信号采集分析系统方案和执行器控制方案，进行传感器系统和执行器系统的详细技术设计，探索理论知识与实际工程应用之间的联系，提升实际工程应用能力。
3.结合工程实际的实验演示教学
在测试技术课程教学中，采用课件形式只能够满足测试理论基础的要求，但对于搭建测试系统所需的硬件连接、软件设计等实际操作的讲解缺乏生动性，学生对信号采集传输和执行器控制的主观感受不强。因此，可结合不同测试和工况控制需求，提炼共性技术，开发制作课堂上可以实际进行操作演示的小型测试系统，让测试技术课程“动起来”。例如采集缓变温度信号的传感器系统、采集瞬变波形的振动声音传感器系统、模拟车辆动力系统的变频控制系统、模拟驾驶时选换挡过程的伺服作动控制系统等。在教学过程中，在讲述完相关理论基础知识后，进行上述系统的电气连接和计算机通信连接，并将传感器系统和执行器系统的通信组态、测控程序设计等进行软件程序开发操作演示。这样可使学生直观地理解和掌握测试系统元器件“怎么选、怎么连、怎么用”的工程应用知识，从而提高学生的学习兴趣，让枯燥乏味的理论知识生动起来，同时也培养了学生的工程实践能力。
（四）考核评价
在测试技术课程教学中，课程内容涉及的知识点多而杂，应针对学生前期具备的基础知识进行综合应用能力培养[6]。为反映学生的真实学习情况，充分发挥评价在教学中的作用，构建科学合理的教学评价方案至关重要。基于工程教育专业认证中注重学生学习过程教育的要求，本课程的教学评价和考核区别于传统考试课程，对学生参与教学过程的参与度和应用能力进行评价[7]。采用大作业的形式，在缓变点信号采集分析、瞬变波形信号采集分析、变频控制、伺服控制4个主要教学内容模块中分别布置一次传感器系统或执行器系统的设计作业，包括硬件系统元器件选型、电气电路设计和软件程序设计，每次15分，占比60%，考核指标为系统设计方案的合理性和详细技术设计的正确性；课程结束后以课程论文形式提交汽车某类零部件测试系统的技术设计方案，占比40%，考核指标为技术方案的系统性、规范性、正确性、合理性等。近两年来的测试技术课程教学效果表明，学生学习的目的性明确，学习兴趣明显提高，课程成绩合格率超过97%。同时，学生在大学生方程式等各级科技赛事中取得了很好的成绩，实现了创新人才的培养，教学取得了显著成效。
四、结语
结合车辆工程专业工程教育专业认证背景，课题组针对当前测试技术课程传统教学中普遍存在的理论脱离工程应用实际的问题，以学生为中心，以产出为导向，以持续改进为措施，开展工程教育专业认证下的测试技术课程教学研究与改革，通过车辆零部件典型测试系统构建测试技术工程应用教学内容。该课程的教学改革与实践，符合工程教育专业认证要求，提高了测试技术课程的教学质量，增强了学生的学习兴趣，提升了学生综合应用基础知识的能力和解决工程问题的能力。
作者：谭伟 杨浩森 田铁 单位：重庆理工大学车辆工程学院
