“雙一流”建設時期《機械振動學》教學改革初探

侯勁汝+趙利軍+王雪蓮+沈建軍+張曉波

摘要：針對目前長安大學工程機械學院所開設的《機械振動學》課程在教學過程中所存在的問題，基于《機械振動學》課程獨有的特點，按照國家“雙一流”建設任務的方向，面向我院工程機械專業學生培養需求，提出以學生為中心的多模式教學與多元化考核相結合的教學改革與探索。實踐證明，教學改革有利于學生對課程內容的掌握，增強了理論教學與實踐的聯系，對提升學生的綜合能力、科研能力、科學精神、創業意識和創造能力有極大的推動和幫助作用。

關鍵詞：《機械振動學》；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

長安大學工程機械學院主要從事工程機械領域的設計、制造和智能化控制、高速公路機械化施工、養護與管理等方面的高級專業技術人才的培養和科學研究工作。《機械振動學》是我院一門重要的專業課，作為未來工程機械及各類設備的設計者、使用者或是管理者，學好這門課無論是對大學四年專業素養的形成還是對日后繼續科研工作做知識儲備都具有重大的意義。

基于《機械振動學》課程獨有的特點，按照國家“雙一流”建設任務的方向，針對傳統教學方法已不能適應現代高等教育發展等問題，面向我院工程機械專業學生的培養需求，提出以學生為中心的多模式教學與多元化考核相結合的教學改革與探索，堅持育人為本、德育為先、能力為重，強化學生的素質教育，不斷提高教師的教學水平與學生的能力。

二、《機械振動學》教學內容、模式及考評方式現狀與背景分析

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

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

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和卷面考試為主的考核機制。學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生應用能力、動手能力和創造能力的培養益處不大。

三、教學改革的思路和措施

1.多模式教學方法的探索。《機械振動學》課程教學內容由原來的單一的基礎理論教學擴展為課堂教學、實踐教學、仿真建模、工程應用四部分。（1）課堂理論教學方面，精心組織教學內容，講授過程采用討論式、互動式、啟發式相結合的方法，引導學生掌握“化未知為已知”的分析問題和解決問題的方法。在對各種振動系統進行講授時，要注重總結物理模型的簡化、振動微分方程的建立過程和方法，詳細講解并分析求解結果的振動特性以及求解結果在實際生產中的運用，而對數學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，增加實踐課時，采取課堂演示和學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容；學生動手實驗選取1—2個典型實驗。將“教、學、做”融為一體，通過驗證性、設計性、綜合性、真實體驗性等具體實訓形式，培養學生的職業專門技能和綜合應用能力。（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》數值計算教學課件及程序，由簡單的單自由度模型過渡到復雜的多自由度模型，使學生將振動理論學習與物理建模、數學建模、數值計算以及實際應用結合起來。（4）工程應用案例分析要求結合工程機械中的典型案例，講授如何進行力學模型簡化，建立模型，并在模型的基礎上進行理論推導、仿真計算以及數據分析對比，最終得出結果。例如以振動壓路機為對象，將壓路機簡化為多體物理模型，并對其進行力學分析，建立多自由度振動系統的振動微分方程，在Matlab中利用龍格庫塔法計算；求出系統的各階固有頻率和模態振型；等等。

2.多元化考核方式及成績評定。“雙一流”建設中明確指出，未來要著力培養具有歷史使命感和社會責任心，富有創新精神和實踐能力的各類創新型、應用型、復合型優秀人才，因此在對學生的考核方式和考核指標上也應該體現這一目標。“多元化考核”是要改變以試卷評價為主的單一形式，著力培養“基礎實、口徑寬、能力強、素質高，德、智、體、美全面發展，富有創新精神和實踐能力”的高級專門人才。

四、教學改革效果

結合教學改革內容，按照考核標準中的要求，安排建筑機械專業方向2012級學生分組完成課程作業。在設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仿真，根據所學知識列出模型的矩陣方程，并盡量采用Matlab軟件求解。緊接著在畢業設計過程中明顯反映出，完成課程作業的建機專業方向的學生，拿到畢業設計題目后進入狀態的速度要快于其他同學，發現問題和解決問題的能力也大有提高，增強了學生完成實際設計的信心，幫助他們畢業后盡快適應新的工作崗位。

五、對教師提出新的要求

新的教學模式將教學過程延伸到課外，能夠充分發揮學生的主觀能動性，并全方面地調動學生的參與熱情，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驗，做到在教學過程中真正講深、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，吃透本專業其他課程體系的相關內容，講課時能做到自如地從基礎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，引導學生思考與創造，同時對教學內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生無法領會重點。

六、教學改革總結

通過不斷的探索與努力，目前《機械振動學》面向“雙一流”建設的教學改革已取得了初步的效果。實踐證明，多模式教學方法和多元化考核能通過驗證性、設計性、綜合性、項目開發性、真實體驗性等具體實訓形式培養學生的職業技能和綜合應用能力。多模式教學和多元化考核能多方位、多層次地引導學生分析和解決問題。加強實踐教學管理，提高實驗、實習實訓和畢業設計等實踐環節的質量，對提升學生的綜合素質、國際視野、科學精神和創造力有極大的推動和幫助作用。

參考文獻：

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

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