研究生機械振動學課程教學模式改革

陳會濤++柴杉杉++楊志波

摘 要 針對河南理工大學機械學院研究生機械振動學課程教學時間短、內容量大、學生到課率低等問題，結合教學實際，從教學模式創新、理論與工程實際相結合、軟件教學和科研結合等方面，對研究生機械振動學課程教學模式改革進行探討。通過學院教學實踐，研究生對機械振動學課程的學習興趣顯著提升，教學改革取得良好效果。

關鍵詞 研究生；機械振動學；教學模式改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）14-0107-02

Study on Teaching Mode Reform of Mechanical Vibration Course

to Postgraduate//CHEN Huitao， CHAI Shanshan， YANG Zhibo

Abstract Aiming at the problems of teaching-time is shorter， large capacity， low attendance rate for postgraduate Mechanical Vibration course in mechanics college of Henan Institute of Science & Techno-

logy， combining with teaching practice， from the teaching mode in-novation， combining theory with engineering practice， the software teaching and scientific research of graduate students TCM course teaching pattern reform and mechanical vibration were discussed. Through college teaching practice， the postgraduates learning interest

improves greatly， teaching reform acquires good results.

Key words graduate students； mechanical vibration； teaching mode reform

1 前言

機械振動學課程作為河南理工大學機械學院機械專業研究生的一門重要的專業必修課，它綜合了高等數學、理論力學、復變函數以及信號分析與處理等多門學科知識[1]，與工程實際問題有著緊密的聯系，為解決機械系統振動和故障診斷問題提供了理論和方法基礎。該課程涉及工程實際問題的理論分析、數學建模、計算求解和數據分析等多學科綜合知識的運用，是學生理論與工程實際相結合的具體體現。

2 目前研究生機械振動學課程教學存在的問題

河南理工大學機械學院研究生機械振動學課程的理論教學共32學時，與其他課程相比，存在教學時間短、內容量大、涉及知識點多、微分方程數學建模和求解困難等問題。在實際問題的數學建模、求解分析和頻譜分析過程中，對學生本科課程的先修課程基礎要求較高，而學院所錄取的研究生中，三本學生占了很大的比例，這些學生由于考研等原因，在本科階段比較重視英語、數學等相關考研課程的學習，忽略甚至放棄了其他專業課程的學習，造成學習機械振動學課程所需求的理論力學、材料力學和復變函數等先修課程的基礎薄弱。在學習機械振動學的過程中，這部分學生往往會陷入復雜難懂的建模計算中，感到該課程枯燥難學，尤其是學習到多自由度系統自由振動和系統隨機振動時，隨著系統復雜程度的增加和多自由度系統導致的理論建模的困難，導致他們對學習這部分內容產生困惑和迷茫，逐漸喪失學習這門課程的信心和興趣。

3 研究生機械振動學課程教學模式改革措施

如何對研究生機械振動學這門課程進行變革，增強這門枯燥、抽象課程的趣味性，從而提高學生學習的積極性和主動性，培養他們的科研創新能力和理論聯系實際能力？文中從教師教學模式創新、理論與工程實際問題相結合、軟件教學和科研結合等方面，對研究生機械振動學課程教學模式改革進行探討，以期增加學生的出勤率，調動學生的學習興趣，最大限度地提高課程的教學效率和質量。

教師教學模式創新 課程教學是培養我國研究生自主學習和提高創新能力的重要環節之一，因此，對研究生所開課程進行授課方式的變革和創新勢在必行。目前，河南理工大學機械學院研究生機械振動學這門課程教學方式的特點主要還是“本科化”[2]，即采用傳統的課堂講授與課下討論相結合的授課方式，統一使用多媒體課件進行教學，授課模式較為單一，缺乏對研究生自主學習、研究能力和創新思維的培養。

針對上述問題，要進行研究生機械振動學課程的教學模式改革，主要應該從以下幾個方面做起：

1）由傳統的以傳授知識為主的教學模式向以培養學生自主學習、自主創新為主的研究性教學模式轉變，教師在課程教學過程中要密切關注學生的研究方向，在授課過程中穿插他們感興趣的研究話題，與他們互動，調動研究生的學習積極性；

2）制作效果直觀的多媒體課件，利用實物圖片、實體模型、視頻教學等教學手段，提高課程的直觀性和生動性；

3）增加任課教師的授課主動權，鼓勵任課教師采用研討式、啟發式和互換師生角色等教學方式，調動學生的學習主動性；

4）鼓勵研究生自學自講，充分發揮研究生的自學能力，讓研究生自己學習、自己準備課件，自己上講臺把學到的內容給大家進行講授，這樣不僅調動了研究生學習的自主性和積極性，而且鍛煉了他們的語言表達和交流能力。endprint

理論與工程實際問題相結合 理論教學與工程實際問題相結合是機械振動學課程教學的主要特點之一。機械振動現象作為一種常見的振動現象，存在于日常生活和工程實際中，它利害并存，是造成機械和設備破壞和失效的直接原因[3]。因此，任課教師在教學過程中，應利用機械振動課程與日常生活及工程實際緊密聯系的特點，使教學內容與發生在身邊的振動事例相結合，簡化振動問題中抽象的物理概念，使學生更容易接受并掌握。比如：在講授共振的現象時，可以利用1940年美國塔柯姆大橋共振被毀的例子來解釋共振的危害；在講解單自由度和多自由度振動問題時，可以利用凸輪頂桿的振動問題和車輛的振動現象來作為實際的例子。

任課教師在講授這些內容時，不能簡單地把這些問題作為一些理論知識來講解，而應與實際相聯系。如在講解車輛的振動問題時，可以讓學生自己去想象一下車輛在行駛過程中的振動情況，讓他們去建立車輛振動時系統的單自由度振動模型和多自由度振動模型，然后讓他們自己把路面作為激勵源去建立和分析車輛受迫振動模型，充分發揮他們的想象能力，調動他們學習的自主性和創造性。

軟件教學 研究振動問題一般是建立數學模型、列運動微分方程、變換求解，學生普遍覺得機械振動學這門課程內容枯燥，缺乏學習積極性。因此，在本門課程中可引入MATLAB和ADAMS計算機輔助分析軟件，把枯燥的理論學習與新穎的軟件學習和仿真相結合，讓學生自己動手去分析和研究振動現象，探索激勵與系統振動規律的影響關系，使理論教學中難以理解的知識直觀、生動地展現在學生面前，幫助學生理解各參數變量的物理意義，在開闊學生視野的同時，也可以激發他們的學習興趣。

如在講授單自由度系統振動時，可以在MATLAB/Simulink

環境下建立車輛單自由度系統振動仿真框圖，給學生講解各個模塊的含義以及建立系統仿真框圖的原理和步驟，闡述各模塊的參數設置及其意義，通過系統仿真來模擬機械振動系統位移、速度和加速度等物理量隨時間的變化規律，讓學生自己從振動曲線分析中來了解單自由度系統的振動特性。同時，教師也可以通過添加阻尼和外部激勵來模擬阻尼振動和受迫振動，讓學生更好地理解車輛振動的原因和減小振動時可以采取的措施，從而驗證理論教學的結果。

科研結合 實踐出真知，許多創造性的成果都來源于對日常生活中工程實際問題或現象的研究思考，從而提出新的見解，獲得創造性成果[4]。機械振動學課程教學對于研究生來講，就是一個理論聯系實際的好途徑，通過機械振動學課程的學習，培養他們在日常生活中發現問題、分析問題和解決問題的能力，使他們在掌握必要的科學研究方法的同時，將從書本學到的知識和解決實際問題及科學的研究方法相結合，促進他們科研、創新水平的提高。

比如在教授多自由度系統受迫振動問題時，可以引入車輛行駛過程中的振動現象，引導學生從單自由度系統、多自由度系統受不同激勵形式等多個方面去研究，培育他們獨立思考、快速概括和明確表達自己觀點的能力。在研究的過程中指導他們科研論文的撰寫，激發他們的創造性思維和學習積極性，從而使他們了解相關問題的學術前沿及有代表性的理論和觀點，在對這些理論和觀點的研究、評價和對前沿問題的思考中，培養他們嚴謹的科研態度，推動學術的發展。

4 結論

本文結合河南理工大學機械學院研究生機械振動學課程抽象、枯燥、到課率低等現象，針對以往研究生教學過程中存在的問題，提出通過教師教學模式創新、理論與工程實際問題相結合、軟件教學和科研結合等方面的改革，增強研究生機械振動學教學效果。通過在研究生實際教學中的應用，學生的學習積極性和科研水平得到一定的提高，取得較好的教學效果。

參考文獻

[1]郭榮，張敏，張立軍，等.《機械振動學》的教學內容、模式及考評方式改革探索[J].佳木斯教育學院學報，

2012（9）：140-141.

[2]喬琳.試論我國研究生教育課程體系建設與改革[J].教學研究，2008，31（4）：312-314.

[3]李炎.加強理論教學與實際工程相結合的若干思考[J].中國電力教育，2010（4）：156-157.

[4]路純紅，白鴻柏.提高《機械振動》課程教學效果的幾點思考[J].教育教學論壇，2012（26）：15-17.endprint