“雙一流”建設(shè)時期《機械振動學(xué)》教學(xué)改革初探

侯勁汝+趙利軍+王雪蓮+沈建軍+張曉波

摘要：針對目前長安大學(xué)工程機械學(xué)院所開設(shè)的《機械振動學(xué)》課程在教學(xué)過程中所存在的問題，基于《機械振動學(xué)》課程獨有的特點，按照國家“雙一流”建設(shè)任務(wù)的方向，面向我院工程機械專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)需求，提出以學(xué)生為中心的多模式教學(xué)與多元化考核相結(jié)合的教學(xué)改革與探索。實踐證明，教學(xué)改革有利于學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握，增強了理論教學(xué)與實踐的聯(lián)系，對提升學(xué)生的綜合能力、科研能力、科學(xué)精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)造能力有極大的推動和幫助作用。

關(guān)鍵詞：《機械振動學(xué)》；工程機械；實踐仿真

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）03-0127-02

一、前言

長安大學(xué)工程機械學(xué)院主要從事工程機械領(lǐng)域的設(shè)計、制造和智能化控制、高速公路機械化施工、養(yǎng)護與管理等方面的高級專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)和科學(xué)研究工作?！稒C械振動學(xué)》是我院一門重要的專業(yè)課，作為未來工程機械及各類設(shè)備的設(shè)計者、使用者或是管理者，學(xué)好這門課無論是對大學(xué)四年專業(yè)素養(yǎng)的形成還是對日后繼續(xù)科研工作做知識儲備都具有重大的意義。

基于《機械振動學(xué)》課程獨有的特點，按照國家“雙一流”建設(shè)任務(wù)的方向，針對傳統(tǒng)教學(xué)方法已不能適應(yīng)現(xiàn)代高等教育發(fā)展等問題，面向我院工程機械專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)需求，提出以學(xué)生為中心的多模式教學(xué)與多元化考核相結(jié)合的教學(xué)改革與探索，堅持育人為本、德育為先、能力為重，強化學(xué)生的素質(zhì)教育，不斷提高教師的教學(xué)水平與學(xué)生的能力。

二、《機械振動學(xué)》教學(xué)內(nèi)容、模式及考評方式現(xiàn)狀與背景分析

1.教學(xué)內(nèi)容方面。一直以來《機械振動學(xué)》就是一門教師認為難教，學(xué)生認為難學(xué)的課程。難教與難學(xué)的根本原因主要有以下幾點：（1）課程內(nèi)容多，課時少，概念復(fù)雜，理論抽象，難度較高，基礎(chǔ)理論部分抽象、難懂，但多年來僅安排30學(xué)時。（2）運算多、教與學(xué)的效率低。任課教師往往要花費三分之一的學(xué)時來幫助學(xué)生復(fù)習數(shù)學(xué)、力學(xué)的知識。學(xué)生的注意力被復(fù)雜難懂的數(shù)學(xué)運算所分散，缺乏對理論體系及重點、難點的把握。（3）應(yīng)用所學(xué)知識分析、解決工程實際問題的能力不夠，學(xué)生學(xué)習興趣不高，教學(xué)效率低、效果差。

2.缺失的實驗實踐環(huán)節(jié)。課堂教學(xué)是《機械振動學(xué)》教學(xué)的主要方式，但是學(xué)習這門課的目的不僅僅是要求學(xué)生掌握基本的振動理論，關(guān)鍵的任務(wù)是要學(xué)生具有解決實際工程振動問題的能力，實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合。遺憾的是在近年來的教學(xué)改革中，雖然學(xué)校始終堅持不斷改革和完善實踐教學(xué)體系，但實踐教學(xué)目標任務(wù)并未很好的完成。

3.落伍的考試制度與成績評定方式。目前該課程采用的是課后作業(yè)和卷面考試為主的考核機制。學(xué)生在閉卷考試時一味死記硬背，不求甚解，雖然卷面成績很高，但實際對知識點的融會貫通不足，單一的考核模式對學(xué)生應(yīng)用能力、動手能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)益處不大。

三、教學(xué)改革的思路和措施

1.多模式教學(xué)方法的探索?！稒C械振動學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容由原來的單一的基礎(chǔ)理論教學(xué)擴展為課堂教學(xué)、實踐教學(xué)、仿真建模、工程應(yīng)用四部分。（1）課堂理論教學(xué)方面，精心組織教學(xué)內(nèi)容，講授過程采用討論式、互動式、啟發(fā)式相結(jié)合的方法，引導(dǎo)學(xué)生掌握“化未知為已知”的分析問題和解決問題的方法。在對各種振動系統(tǒng)進行講授時，要注重總結(jié)物理模型的簡化、振動微分方程的建立過程和方法，詳細講解并分析求解結(jié)果的振動特性以及求解結(jié)果在實際生產(chǎn)中的運用，而對數(shù)學(xué)模型的求解過程只講求解思路和求解過程中的注意事項即可。（2）重視實踐教學(xué)，增加實踐課時，采取課堂演示和學(xué)生動手實驗兩種方式。課堂演示實驗可以做多個實驗，基本覆蓋課程的所有內(nèi)容；學(xué)生動手實驗選取1—2個典型實驗。將“教、學(xué)、做”融為一體，通過驗證性、設(shè)計性、綜合性、真實體驗性等具體實訓(xùn)形式，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)專門技能和綜合應(yīng)用能力。（3）計算機軟件仿真分析課程編制基于Matlab、MSC.ADAMS和ANSYS三款軟件的《機械振動學(xué)》數(shù)值計算教學(xué)課件及程序，由簡單的單自由度模型過渡到復(fù)雜的多自由度模型，使學(xué)生將振動理論學(xué)習與物理建模、數(shù)學(xué)建模、數(shù)值計算以及實際應(yīng)用結(jié)合起來。（4）工程應(yīng)用案例分析要求結(jié)合工程機械中的典型案例，講授如何進行力學(xué)模型簡化，建立模型，并在模型的基礎(chǔ)上進行理論推導(dǎo)、仿真計算以及數(shù)據(jù)分析對比，最終得出結(jié)果。例如以振動壓路機為對象，將壓路機簡化為多體物理模型，并對其進行力學(xué)分析，建立多自由度振動系統(tǒng)的振動微分方程，在Matlab中利用龍格庫塔法計算；求出系統(tǒng)的各階固有頻率和模態(tài)振型；等等。

2.多元化考核方式及成績評定?！半p一流”建設(shè)中明確指出，未來要著力培養(yǎng)具有歷史使命感和社會責任心，富有創(chuàng)新精神和實踐能力的各類創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才，因此在對學(xué)生的考核方式和考核指標上也應(yīng)該體現(xiàn)這一目標?！岸嘣己恕笔且淖円栽嚲碓u價為主的單一形式，著力培養(yǎng)“基礎(chǔ)實、口徑寬、能力強、素質(zhì)高，德、智、體、美全面發(fā)展，富有創(chuàng)新精神和實踐能力”的高級專門人才。

四、教學(xué)改革效果

結(jié)合教學(xué)改革內(nèi)容，按照考核標準中的要求，安排建筑機械專業(yè)方向2012級學(xué)生分組完成課程作業(yè)。在設(shè)計中要求采用三維軟件進行建模，利用ANSYS或ADAMS軟件進行有限元分析和多體動力學(xué)仿真，根據(jù)所學(xué)知識列出模型的矩陣方程，并盡量采用Matlab軟件求解。緊接著在畢業(yè)設(shè)計過程中明顯反映出，完成課程作業(yè)的建機專業(yè)方向的學(xué)生，拿到畢業(yè)設(shè)計題目后進入狀態(tài)的速度要快于其他同學(xué)，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力也大有提高，增強了學(xué)生完成實際設(shè)計的信心，幫助他們畢業(yè)后盡快適應(yīng)新的工作崗位。

五、對教師提出新的要求

新的教學(xué)模式將教學(xué)過程延伸到課外，能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，并全方面地調(diào)動學(xué)生的參與熱情，同時也對任課教師的工程背景和科研水平提出了更高的要求，任課教師需要注意以下幾方面。

1.教師要主動參與實際工程項目，積累解決實際工程問題的經(jīng)驗，做到在教學(xué)過程中真正講深、講透實際工程案例。

2.教師必須扎實掌握本課程的理論知識，吃透本專業(yè)其他課程體系的相關(guān)內(nèi)容，講課時能做到自如地從基礎(chǔ)理論向工程實際案例的展開，又能從實際中準確的回歸理論。

3.教師要營造和諧互動的課堂，引導(dǎo)學(xué)生思考與創(chuàng)造，同時對教學(xué)內(nèi)容安排的深度和廣度能自如把握，切不可偏離本課程的理論太遠而使學(xué)生無法領(lǐng)會重點。

六、教學(xué)改革總結(jié)

通過不斷的探索與努力，目前《機械振動學(xué)》面向“雙一流”建設(shè)的教學(xué)改革已取得了初步的效果。實踐證明，多模式教學(xué)方法和多元化考核能通過驗證性、設(shè)計性、綜合性、項目開發(fā)性、真實體驗性等具體實訓(xùn)形式培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能和綜合應(yīng)用能力。多模式教學(xué)和多元化考核能多方位、多層次地引導(dǎo)學(xué)生分析和解決問題。加強實踐教學(xué)管理，提高實驗、實習實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量，對提升學(xué)生的綜合素質(zhì)、國際視野、科學(xué)精神和創(chuàng)造力有極大的推動和幫助作用。

參考文獻：

[1]王洪才.“雙一流”建設(shè)的重心在學(xué)科[J].重慶高教研究，2016，4（1）：7-11.

[2]王彪.《機械振動》課程教學(xué)改革實踐[J].華東冶金學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版，2000，2（2）：86-87.endprint