《機械振動》課程分類教學方式改革與探索

吳錦武　丁相玉

摘要：課程教學方式的改革是人才培養環節的關鍵一環。以本科生為主體，碩士研究生為輔，針對傳統課程教學方式普遍存在授課內容統一、作業布置內容和形式單一、學生積極性有待提高的現象，基于《機械振動》課程特點進行了初步的課程教學方式改革，主要思路是摸清學生基礎，分類教學、分類培養，從教學方式、教學內容及考核等進行改革和創新，同時要求碩士研究生積極參與本科生課程教學改革。課程改革的目的是提高學生的學習積極性，盡量做到人盡其才，培養學生的創新能力。

關鍵詞：分類教學；教學改革；創新能力

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）28-0134-03

大學的創新創業工程離不開本科生教育教學的改革，培養大學生的科研與創新能力是本科教育的根本目的之一[1]。為了更好的響應當前國家和社會發展的需要，我院針對航空宇航科學與技術相關的專業課程進行了改革。筆者結合自身教授的《機械振動》課程談談本科生課程改革的思路和心得。

一、航空類專業學科的特殊性及課程教學方式改革的必要性

有些工科院校的機械專業開設了《機械振動》課程，相應也開展了課程的教學改革和創新[2-6]。《機械振動》是我院飛行器動力工程專業和飛行器設計工程專業的專業基礎課程，一般在大學第5學期授課。該課程主要解決航空工程應用中結構振動基礎理論知識以及相應隔振減振的問題。現階段該課程以理論講授為主，實驗為輔。但在近十年的教學過程中，有些學生成績并不理想，課堂授課活躍度不高。分析原因如下：首先，《機械振動》課程理論性較強，要求學生具有較強的高等數學和力學課程基礎[2，3]，而部分學生由于數學和力學基礎不牢固，對該課程學習效果不理想。其次，部分學生畢業后的選擇志向不同，對課程學習的主動性、積極性也存在差異，因此任課教師在講授《機械振動》課程時，為進一步提高本科生的學習積極性和主動性，需要對課程內容設置和授課方式等方面進行改革和探索。另外，隨著我院航空類學科研究生招生規模日益擴大，但碩士研究生新生入校時的本科專業并非航空類專業。新進碩士研究生多數專業基礎知識并不牢固，甚至很多在本科時期并未接觸《機械振動》、《動力機械測試技術》等課程，這也為其研究生階段的教學與科研增加了額外的負擔[4]，因此為了提高碩士研究生從事科研創新能力，亦需要對課程內容、教學方法以及考核體系進行創新改革。

二、轉變教學觀念，改革教學模式，創建教學新體系

基于課程的特點以及學生的基礎不同，課程改革從授課內容、教學授課方式及考核形式上進行了改革和創新，主要思路如圖1所示。

首先根據學生基礎不同進行分類教學。《機械振動》等課程理論性較強，要求學生具有一定數學、力學等課程基礎。不同基礎的學生，最終學習成績及學習效果不一致，因此在課程內容設置方面，根據學生的情況進行分類教學。針對學生具有不同的數學和力學基礎以及碩士研究生即將開展的課題內容，把本科生大致分成兩類：一類是基礎知識比較牢固，畢業后想繼續深造的學生；另一類是基礎一般的學生。對不同基礎的本科生，布置不同類型和不同程度的作業，同時要求課后答疑和互動的時間有所不同。對于研究生則把其分成另兩類：一類是本科是航空類專業畢業的研究生；另一類是跨專業入學的碩士研究生。這兩類研究生具備的專業基礎知識不同，對國內外前沿知識掌握程度有深有淺，因此在專業課程布置任務時，分類進行布置。其次，盡量在課程開始或中期就確定研究生畢業論文方向和內容框架，以便加強對研究生專業課程教學和學習的針對性。從教學方式上提高學生的學習主動性，轉變目前以教師、課堂和教材為中心的課程教學模式，建立以學生為主體、教師為主導的課程教學模式。通過授課教師的引導，布置不同內容、不同形式的作業和習題等，促使學生進圖書館自己查資料和尋找問題、解決問題，學生通過獨立思考，對教學問題進行思考、探索、求解、延伸和發展。問題驅動和案例教學相結合的方式對培養學生主動學習、分析和解決問題的能力以及獨立思考能力和邏輯思維能力非常有效，并取得了良好的教學效果。另外，布置不同類型的作業來提高學生的團隊協作能力。在作業布置方面：布置大作業形式，學生組成一個小團隊，共同解決一個實際相關的問題。團隊進行討論、交流、分工合作等形式有利于團隊協作能力和創新思維的培養，從而培養學生學習的主動性和創新能力。以學生自主學習為核心，使學生能充分利用網絡、課堂教學的各種教學資源，采用多種學習途徑和手段進行學習，提高學習質量和效率，培養學習能力。再次，從師資配置和水平上保證課程內容的新穎性和創新性，提高授課教師以時俱進和創新能力，不斷充實提高自身的科研教學能力，以教學促進科研，使科研服務于教學。如《機械振動》課程的授課教師團隊，每位團隊教師都承擔了與振動相關的國家級基金項目和多項企業的技術攻關課程，保證了授課教師結合自身實際項目進行授課，從而在課程改革中不斷完善和提高自身的教學水平。最后，從考核形式和模式上進行創新和嘗試，考核的目的主要是促使學生主動去學習、去思考，使得考核形式和內容多樣化。

三、更新教學內容，著重提高學生的學習能動性和創新性

首先，更新課程授課內容，依托課題組人員現有課題項目和豐富的實際經驗，在授課內容上添加最新的科研成果內容，目的是使課程內容盡可能理論聯系實際，使學生從比較枯燥的理論內容過渡到實際工程應用，從而提高學習的積極性以及拓展專業的知識面，為創新能力培養奠定基礎。授課團隊要求：科研成果的研究性教學內容占總教學內容的40%以上。例如在講述振動梁的固有頻率時，以飛機旋翼作為實例進行講述；在講授兩維板結構振動時，結合現航空應用廣泛的碳纖維復合材料板進行舉例分析。其次，利用碩士研究生即將或正在從事的有關實際課題知識，建立課程內容的網上習題庫和試題庫。圍繞航空專業大方向，在授課內容是添加國內外最新研究現狀以及教師所在課題組研究總結，同時要求碩士研究生在各自開題前收集與課題相關的內容的實際案列，從而組成相關課程的習題庫。此舉既可為《振動基礎》等課程提供豐富的習題庫和例題庫，又可鍛煉碩士研究生的學習歸納、總結能力，同時也可為碩士研究生中期開題做好準備。讓本科生參與碩士研究生項目，從實際課題項目中發現理解振動相關理論，從而培養本科生和研究生對工程實際振動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[5]。最后，充分利用計算機仿真技術，豐富課堂教學內容。針對力學和數學基礎薄弱的學生，對抽象的數學理論及物理模型理解有一定的困難，但是通過直觀的圖片卻較容易使學生理解波形、振型等抽象概念，例如課程中借助Matlab編程計算軟件對多自由度振動系統、連續體結構的振動固有頻率和振型進行編程和分析。通過一定的技術手段實現抽象理論及物理模型的可視化、圖像化對于教學大有裨益，同時也有利于提高學生的計算機軟件應用能力，這也是新型教學內容改革的方向之一。

四、創建新的課程考核體系，著重提高學生的學習積極性和能動性

課程考核分為平時成績、期中大作業及期末考核成績三部分進行，三者比重分別占40%、30%和30%。平時成績主要從作業完成的情況來考核，有些學生作業完成情況不太理想，沒有達到對所學內容復習的目的，也無法判斷和掌握每個學生對知識的理解程度。為了更好的從作業完成情況上掌握學生對所學知識的理解程度，需要從考核方法和評估標準上進行創新。本課程針對已學的每堂課程內容，首先要求學生自行查找與所學內容一致的作業題目并加以完成，目的是測試學生對所學內容的掌握程度，鍛煉學生查找資料的能力，提高學生的學習主動性。其次，在網上教學環節中的每個學生的網上作業也不一致。作業的不同，特別是網上習題庫的作業來源于實際工程應用，有效地杜絕了學生相互抄襲作業的現象，以此給定學生的平時成績就比較合理。期中大作業是采用分組形式來完成的，主要是偏向實踐性內容。針對每一章節學完的內容，布置若干個結合實際科研成果的大作業，學生分組來完成。大作業以課堂內容為基礎，結合航空實際結構，利用計算機、試驗設備等手段進行分析，目的是提高學生實踐動手能力和創新能力。期末考核內容也多樣化。考慮分類教學的存在，期末考核模式和內容相應采取多樣化，如采取隨機抽取網上試題庫組成期末考試內容，在試卷內容上進行改革創新，提供少量題目形式、層次不同、難易不同的題目供學生選擇進行測試。

總之，經過近5年的課程改革和探索，首先課程學習的本科生總體成績每年都有所提高，及格率從75%提高到95%左右，而且杜絕了總成績非常低的現象；其次本科生畢業設計綜合能力得到了進一步的提高，考研率保持在40%左右；最后碩士研究生進入科研項目比較順利，最終的科研業績比較突出。

參考文獻：

[1]耿艾莉，王巖松.工科大學生科技創新能力的培養與實踐[J].職業與教育，2011，（20）：180-182.

[2]崔志琴，景銀萍.《機械振動學》課程教學改革初探[J].中北大學學報（社會科學版），2005，21（4）：86-87.

[3]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.

[4]陳會濤，柴杉杉，楊志波.研究生機械振動學課程教學模式改革[J].中國教育技術裝備，2017，（14）：107-108.

[5]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.

[6]郭朋彥，高玉國.機械振動課程教學思考與教學改革探討——學生學習積極性提高及科研與創新能力培養方法探討[J].中國教育技術裝備，2012，（23）：15-17.