“中國制造2025戰(zhàn)略”下“機械振動學”的教學探究

潘五九 李紅雙 王明海

（沈陽航空航天大學機電工程學院，遼寧 沈陽110136）

0 引言

黨的十九大召開以來，新時代中國特色社會主義思想對中國教育的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。在時代發(fā)展的大背景下，新時代的研究生不僅要有扎實的基礎(chǔ)知識，還要有解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力。“中國制造2025戰(zhàn)略”指出我國計劃在2025年成為制造業(yè)超級大國。實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標，必須堅持問題導(dǎo)向，并統(tǒng)籌謀劃和突出重點。必須凝聚全社會共識，加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，全面提升發(fā)展質(zhì)量和核心競爭力。然而制造業(yè)的發(fā)展、轉(zhuǎn)型和升級都離不開機械工程學科中基于機械振動學的設(shè)計理論與方法。因此，從“機械振動學”課程建設(shè)與改革研究出發(fā)，在讓學生能夠充分掌握理論知識的基礎(chǔ)上，若還能與科研項目密切結(jié)合，可極大提高學生的專業(yè)素養(yǎng)。

“機械振動學”是機械類專業(yè)研究生的一門主干課程。深入理解和掌握機械振動相關(guān)專業(yè)知識對于工科學生未來的機械設(shè)計工作，有著毋庸置疑的重要意義[1]。機械振動學綜合了高等數(shù)學、理論力學、振動測試以及信號分析與處理等多門學科知識，與科研和工程實際問題有著緊密的聯(lián)系。高等教育領(lǐng)域的實踐者和理論研究者們辛勤耕耘，取得了諸多理論和實踐成果，成績斐然[2]。如侯勁汝等[3]提出了以學生為中心的多模式教學與多元化考核相結(jié)合的教學改革與探索。趙秀亮等[4]提出了利用計算機技術(shù)分析振動問題的教學方法。在地方高校機械類專業(yè)開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的情況下，王瑋[5]分析了目前創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育存在的問題，并提出了加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的途徑和方法。毛崎波等[6]提出了制定與工程實際發(fā)展相結(jié)合的教學內(nèi)容及問題式導(dǎo)向的教育方法，并采取了實踐與期終相結(jié)合的課程考核方式。李晨陽等[7]從“機械振動”課程的基本概況出發(fā)，提出了基于“機械振動”課程的學生數(shù)學、力學、哲學思維及實際問題解決能力培養(yǎng)路徑。石國宏等[8]就解決機械振動中復(fù)雜數(shù)值分析計算問題，利用VB軟件進行了相關(guān)探索。李津津等[9]對機械工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了貫通式項目制研究型綜合實踐教學新模式。黃文軍[10]運用數(shù)控仿真軟件，針對實訓(xùn)課程教學特點以及存在的問題，通過機電一體化的教學改革，實現(xiàn)“一人一機”教學模式，取得了明顯的教學成果。眾所周知，現(xiàn)在的教育更加強調(diào)實踐，但是能真正做好這點的并不多。這就要求研究生能夠掌握基礎(chǔ)理論知識，同時需要注重對這些理論在實際問題中的應(yīng)用。

1 理論教學模式的改革探索

“機械振動學”是一門以物理概念為基礎(chǔ)，以數(shù)學方法、數(shù)值計算技術(shù)和測試技術(shù)為工具的力學分支課程。振動問題的一般解決流程如下圖1所示。

圖1 振動問題的解決流程

機械振動理論教學階段應(yīng)與科研項目案例緊密結(jié)合。所選擇的科研項目案例應(yīng)與課堂所述的知識點高度關(guān)聯(lián)，而且應(yīng)具有綜合性強、難度適中的特點。首先，將這個案例作為課堂闡述對象，圍繞其中的振動問題結(jié)合振動理論知識點進行講解。然后，把案例中的振動問題簡化，以便于同學們理解。接著，解決問題，獲得工程問題解。需要注意的是知識點的實際和綜合應(yīng)用。最后，對整個過程進行分析和總結(jié)。這種能夠和科研項目案例深度融合的課堂在引起同學們關(guān)注的同時，可以增強學生的理解能力，還可以讓學生快速體驗到學以致用的感覺，可謂是一舉三得。另外，課堂上可以讓學生提一些與自己研究方向有關(guān)的問題，讓學生積極地參與到課堂中來，可以鍛煉學生提出新的問題的能力。在課堂的最后，教師可以引導(dǎo)學生做一個深入的案例總結(jié)，分析在解決這個案例時的不足之處，爭取在解決下一個案例時做到更好。經(jīng)過一段時間的課堂教學后，發(fā)現(xiàn)這種與科研項目案例結(jié)合的教學方式更能激發(fā)學生學習的興趣，同時提升了學生的課堂積極性，豐富了學生的視野，增強了學生的工程應(yīng)用能力。說明這種課堂模式是非常正確的。

2 實驗教學模式的改革探索

對于“機械振動”課程的教學來說，理論和實驗教學模式是解決工程實際振動問題兩大不可分割的手段，它們相輔相成，缺一不可。甚至在某些情況下振動實驗更為重要。科研項目中的實驗研究具有明確的目標，盡可能利用教師科研項目中實驗研究與機械振動課程內(nèi)容聯(lián)系緊密的部分，借助科研實驗平臺，構(gòu)建有工程應(yīng)用背景的課程實驗?zāi)繕恕嶒瀮?nèi)容以及實驗的具體要求，讓學生在實驗過程中能驗證問題的同時，能夠?qū)W到解決問題的方法。比如，振動系統(tǒng)的測試實驗是本課程中重要的實驗之一，振動測試可分為三類的基本任務(wù)，具體方法任務(wù)如表1所示。

就上面的振動測試實驗而言，在實際工程問題中，首先按照其應(yīng)用的范圍選擇一種最適合解決工程問題的方法。然后按照方法的步驟進行實驗，根據(jù)實際情況對實驗步驟做相應(yīng)的修改。最后考慮經(jīng)濟效益等方面的問題，得到工程實驗的最優(yōu)結(jié)果。

在科研項目中，實驗具有更強的目的性。與科研項目的實驗不同，課程中的實驗比較強調(diào)學生做的過程，更注重學生的合作性和完成度。將科研部分中的實驗部分與課程中的實驗部分相結(jié)合起來，是實驗教學模式改革中最重要的問題之一。首先，讓學生在實驗之前熟練掌握實驗設(shè)備的使用方法，牢記實驗步驟。然后，實驗開始的時候明確本次實驗在科研項目目的，以及期待的實驗結(jié)果。實驗中，結(jié)合科研項目，優(yōu)化實驗步驟，讓實驗變得靈活，但不能違背實驗?zāi)康摹Ｗ詈螅@得實驗結(jié)果，多檢查幾遍，確保實驗結(jié)果的準確性。總結(jié)本次實驗，提升學生的工程實驗?zāi)芰Α?/p>

3 結(jié)論

“機械振動學”課程經(jīng)過多年的教學實踐經(jīng)驗積累，已經(jīng)有十分完善的教學模式。但是由于科學技術(shù)的發(fā)展，再加上“中國制造2025戰(zhàn)略”背景下對制造業(yè)人才的科研素養(yǎng)要求越來越高，理論和實驗教學與科研項目結(jié)合的教學模式已經(jīng)變得非常重要。在課堂融入工程實際問題能讓學生了解到機械振動領(lǐng)域的前沿科技成果，同時極大的提升學生科研的興趣。理論教學時，教師要做好引導(dǎo)的工作，增加學生在教學培養(yǎng)過程中的主動權(quán)，使學生能夠?qū)⒄n堂理論的知識應(yīng)用到實際工程問題中。實驗教學中，要善于把課程實驗的側(cè)重點和科研項目實驗的側(cè)重點結(jié)合起來，加強學生的動手能力和創(chuàng)新能力。在科研項目驅(qū)動下，實現(xiàn)理論和實驗教學的有機融合。本課程的教學改革舉措使學生能夠真正地學以致用,成為“中國制造2025戰(zhàn)略”的合格建設(shè)者。