“透平機械強度與振動”課程的系統(tǒng)教學研究與探討

張萬福 李春 王宏光

摘 要：針對“透平機械強度與振動”課程特點，對課程開設時間、課時分配、教材使用等現(xiàn)狀進行了分析，并提出相應的改革方案，分別從學科角度、課程具體內(nèi)容角度出發(fā)構(gòu)建系統(tǒng)的立體化教學思路。沿著這個思路，加入新型教學手段，在現(xiàn)有的多媒體教學、實體模型內(nèi)容基礎上，引入思維導圖方法和微視頻方法將課程內(nèi)容細化。讓學生成為課堂主體，同時做到學生與學生、老師與學生的平等，并適時插入翻轉(zhuǎn)課堂，以進一步提高課程教學質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

關鍵詞：透平機械 強度與振動 系統(tǒng) 思維導圖 微視頻

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0136-03

透平機械在航空、航天、能源、交通、水利、環(huán)境保護、化工和石油等領域中都得到了十分廣泛的應用，如航空發(fā)動機、蒸汽輪機、燃氣輪機?！巴钙綑C械強度與振動”課程是動力機械及工程專業(yè)課程之一，通過本課程的學習，使學生掌握透平機械結(jié)構(gòu)強度和振動問題的基本理論及設計計算的基本方法，能夠分析透平機械零部件的強度和振動問題，同時為進一步學習透平機械強度和振動問題的有限元軟件分析方法、以及強度和振動測試分析技術打下基礎，成為在透平機械設計、運行、安裝、檢修方面具有基本分析能力與解決問題能力的高等技術應用型人才。該課程目前主要特點是學科涉及知識面寬、工程性強、系統(tǒng)性強、課時相對較少，因此僅僅依靠教材內(nèi)容開展教學遠遠不能達到教學目的。該文首先對目前教學存在的問題進行分析；其次提出系統(tǒng)的立體化教學等思路，以提高教學質(zhì)量，并為其他類似課程改革提供參考。

1 “透平機械強度與振動”教學現(xiàn)狀分析

（1）目前該課程共計32學時，其中考試占2學時。但是該課程理論教學內(nèi)容則較多，而且還需實驗教學。因此目前教學時間的安排很難滿足課程的要求。

（2）該課程開課時間為大三學年下學期?！巴钙綑C械原理、汽輪機裝置與運行”等先修課程尚未開始，因此增加了教學難度，也增加了學生的學習壓力。

（3）教材的選用難度大，目前還沒有一本適合本科教學的教材。

（4）課程教學的系統(tǒng)性較差，一方面是由于該課程學時及授課時間的限制；另一方面是沒有完整的課程構(gòu)架。

2 多學科系統(tǒng)框架構(gòu)建

（1）開課學期的改進。由于目前開課學期為第6學期，即大三下學期，雖然學生已經(jīng)完成計算機、高等數(shù)學、材料力學課程，但能源與動力工程機械基礎、汽輪機裝置與運行、透平機械原理等課程還未開始或同時進行，因此該課程應該安排在第7學期或第6學期的8～16周，這樣可以為該課程預備更多的前期知識。

（2）增加課程學時。本課程內(nèi)容豐富、實踐性很強，不管是對學生以后的工作，還是科學研究都有很大的作用，而目前的課程學時很難滿足當前學生的需要，因此要適當增加該課程學時，建議增加至48學時。

（3）該課程涉及多個學科，知識面寬，因此需要構(gòu)建該課程的學科框架，如圖1所示。預留1～3個學時用于復習計算程序語言、微積分、數(shù)值分析、材料力學等課程相關內(nèi)容，預留1～2個學時用于透平機械原理方面的知識介紹。只有掌握基本的原理及規(guī)律才能為后續(xù)的學習打下基礎，因此需要學生完全掌握前期的知識。

（4）提取前期每門課程的知識點，使用思維導圖方法將其與該課程聯(lián)系起來，使學生對課程由表及里都有一個清晰框架，進而提高教學內(nèi)容的深度和廣度。

3 “透平機械強度與振動”課程內(nèi)容系統(tǒng)框架構(gòu)建

（1） 教材的使用。目前與該課程適應的教材表現(xiàn)出兩個極端，一種是年代較老、重難點不突出，部分內(nèi)容缺乏新意，沒有跟緊當代科技的發(fā)展；另一種雖然內(nèi)容較多、涵蓋知識面較大，但其內(nèi)容主要針對技術人員，缺乏科學性。因此需要結(jié)合辦學定位、人才培養(yǎng)目標、生源以及畢業(yè)后主要就職行業(yè)進一步完善課程體系，編寫一本合適的教材，使之適合當代復合型高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要。正如上文所述，首先應該把前期的預備知識作為教材內(nèi)容之一；其次在主體內(nèi)容上提高區(qū)分度、提取重難點，并增加新的計算方法，例如計算機程序、大型商業(yè)軟件等；最后加強教材理論內(nèi)容與實際問題的結(jié)合，給出并解決實際問題，使學生學有所用。

（2）課程系統(tǒng)框架。課程內(nèi)容的系統(tǒng)框架將使學生對學習內(nèi)容有個整體的認識，利于學生的記憶及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，如圖2所示。本課程理論教學主要包含七部分，其中第一章為新加入的前期預備知識，第二至七章分別是葉片、葉輪、轉(zhuǎn)子、汽缸與隔板的強度與振動。除此之外，加入實驗部分，并給出實驗指導書。根據(jù)目前實驗室條件，可開設三個實驗：透平機械模型的認知參觀、葉片的頻率測試與模態(tài)分析、轉(zhuǎn)子振動及臨界轉(zhuǎn)速測試。

（3）現(xiàn)代先進教學手段的改進。在現(xiàn)有的多媒體教學、實體模型內(nèi)容基礎上，一是運用思維導圖方法將課程內(nèi)容細化，思維導圖是有效的思維模式，是記憶、學習、思考等的思維“地圖”，利于人腦的擴散思維的展開。如圖3、圖4所示，可以更清晰地、完整地將課程內(nèi)容傳遞給學生。二是運用微視頻方法，微視頻具備互動性、娛樂性，一門好的課程對學生來說應該是享受其中的過程，與學生融為一體、增加課堂的趣味性對教學質(zhì)量的提高大有裨益，另外可以利用微視頻將課程中的難點、易混淆點在視頻中呈現(xiàn)，可以幫助學生對課程內(nèi)容的理解。

（4）繼續(xù)加強科研、教學研究、綜合素質(zhì)訓練，以提高教師水平。教學是通過教師來實現(xiàn)的。難點內(nèi)容是對教師素質(zhì)的考驗。只有教師本身的知識水平達到了較高的水準，才能在授課時講出思想，把握好上述重點和難點內(nèi)容的教學。

4 以學生為課堂主體的實踐

提高學生的興趣和學習主動性對教學有事半功倍的效果，要達到這一目的就需要以學生為主體，而不是老師一味的灌輸知識。筆者目前探索性的將課程1/3時間分配給學生、2/3分配給老師，取得了很好的效果，在后期的教學中分配給學生的時間將會慢慢增加。在這個實踐過程中，也帶來的幾個問題。

（1）需要學生課前或課下查閱大量的資料來準備課程，例如每節(jié)課之前大概需要相同的時間來預習，這給部分學生帶來了不少壓力，但是學生在每節(jié)課程之前都是帶著問題而來，課程結(jié)束之后帶著答案離開，這對學生信心的培養(yǎng)、興趣的提高非常有幫助。從目前的教學結(jié)果來看，學生都覺得該過程受益匪淺。

（2）平等，包括師生之間的平等、學生與學生之間的平等，例如發(fā)言權、老師眼神的分配，這對于以學生為課堂主體的實踐非常重要。只有當學生平等、互尊的情感得到滿足時，才會輕松、愉快地投入學習，才會主動探究，因此，現(xiàn)代課堂教學應確立平等的教學觀念，構(gòu)建平等對話的教學平臺，使教學在師生平等的過程中進行，將師生關系理解為愉快的合作，而不是意志間的沖突，對權威、尊嚴的威脅，讓學生在率真、坦誠、互尊的環(huán)境里一起學習。這個過程應該使學生處于一種心理放松、精力集中、思維活躍，敢想敢問，敢說敢做的狀態(tài)。

（3）翻轉(zhuǎn)課堂，在每個知識點或某一章節(jié)結(jié)束，通過讓學生自己總結(jié)、站在老師的位置將學習內(nèi)容呈現(xiàn)給大家，更進一步地讓學生講解還未開始的課程內(nèi)容。

5 結(jié)語

針對“透平機械強度與振動”課程目前存在的問題，該文對我校動力機械及工程專業(yè)32學時本科課程“透平機械強度與振動”教學進行了設計與探索。對課程開設時間、課時分配、教材使用進行了改進，分別從學科角度、課程具體內(nèi)容角度提出系統(tǒng)的立體化教學思路，沿著這個思路在今后的課程建設及教學過程中，需要繼續(xù)加入新型教學手段，并以學生為課堂主體，將課程建設、教學質(zhì)量、人才培養(yǎng)推向新的高度。

參考文獻

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