振動與控制基礎課程全英文教學改革探索

王金江　董瀟瀟　葉倫寬　段禮祥

摘要：振動與控制基礎課程全英文教學改革以培養專業知識扎實人才為目標，提升學生發現問題、分析問題和解決問題的能力和創新能力，推進我校建設國際化大學的進程，培養國際化人才。通過教學內容、教學手段以及考核方式的改革，探索教育與創新改革并重的振動與控制基礎課程全英文教學改革。

關鍵詞：振動與控制；教學改革；創新

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）40-0188-02

隨著動力機械制造技術的不斷發展，人們對動力機械性能的要求越來越高，機械裝備日益向高精度、高效、大功率等方向發展，振動水平已成為影響這些設備動態性能的關鍵指標之一，越來越受到機械制造和設計領域工程師們的高度關注。開設振動與控制基礎這門課程可以使同學們系統掌握振動噪聲基本原理和控制方法并掌握噪聲仿真分析和測試分析的原理，而開設全英文教學模式有利于推進我校建設國際化大學的進程，同時能夠加快教學內容的更新，與國際接軌培養國際化人才，而且能夠培養學生的專業興趣和理論與工程實際相結合的能力，為學生畢業后讀研或者走上工作崗位打下堅實的專業基礎，使教學能夠跟上國際教育發展的步伐以滿足當今社會發展對人才的需求。另外，每年世界各國的留學生慕名來到我校學習，語言的障礙往往是制約他們學習效果的重要因素，因此該英文課程的開設將使他們的學習和溝通變得簡單，取得更好的學習效果。

一、以培養專業素質扎實人才為目的，優化教學內容

振動與控制基礎課程是安全、機械類專業的一門重要的專業基礎課，是為解決設備安全故障機理及診斷、系統的振動問題提供必要的基礎理論和方法的一門學科，目前中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院開設的類似課程只是面向研究生的，尚無針對本科生開設該課程或者類似課程，因此迫切需要為本科生開設此門課程來拓展知識面，為以后的學習和工作打下堅實的基礎。由于本門課程涉及教學內容較多，在有限的教學時間內教學任務繁重，因此需要優化教學內容，使學生在有效的時間內更全面地掌握課程的宗旨。

從振動與控制基礎這門課程的知識結構來看教學內容綜合性很強，教學內容中涉及很多數學以及力學知識點，而繁瑣的數學推導過程可以借助軟件進行求解，對于建立的數學模型主要講授求解模型中遇到的困難，這樣可以提高課堂利用率，削弱課程的枯燥乏味性，起到優化教學內容的作用。除此之外優化教學內容還應注重物理模型的簡化、振動微分方程的建立過程和方法，并對求解結果分析其振動特性以及求解結果在實際生產中的運用詳細講解。在課程的基本概念、基本理論講授過程中，簡要介紹振動與控制的發展簡史、廣泛應用以及與其他學科的交叉關系，有利于學生更好地了解學科的重要意義，激發學生的學習興趣。課程講授過程中，振動系統特性部分應該多結合工程實例，布置一些相關調研作業，培養學生的工程意識。同時介紹一些課程相關的技術發展現狀以及前沿應用，使學生更多地了解振動與控制力學理論和實際應用的前沿知識，提高學生的創新和實踐能力。將3-5個學生分為一個小組，課后讓每個小組收集一些振動與控制理論在工程中應用的例子，并進行課內與課外的討論，使學生重視課程的學習。枯燥的理論與生動的實例相結合，調動學生上課的積極性，讓學生們感到學有所用。

二、以學生更好接受課程內容為目標，運用教學手段

振動與控制工程這門課程采用全英文教學模式，使同學們直接學習和閱讀外文原版教材，提高學生的綜合學習能力的同時掌握本專業的知識。在教學實施過程中，應盡可能地融合多種教學手段，豐富教學組織形式，來提高學生們的抬頭率。改變傳統課程多媒體教學中出現的羅列公式和文字的習慣，課件中增加色彩豐富的圖片和生動的視頻，使枯燥的專業理論內容變得具體、清晰、有趣味。此外加入一些工程實例和練習，讓同學們多動腦、多討論，參與到課堂學習氛圍中，從而最大限度地提高課程的教學效率和質量。

為了使學生擁有更好的課程體驗，上課的教學手段除了采用傳統的“媒體課件+板書”外，還將增加實驗與仿真環節，擬引入MATLAB/Simulink仿真軟件。在求解振動與控制分析中多自由度系統所建立的數學模型時需要矩陣進行計算，而MATLAB語言的核心就是矩陣和數組。因此，引入MATLAB軟件進行教學，可以簡化數學運算過程，突出系統特性分析和實際應用在教學中的比重，從而達到更好的教學效果。在單獨自由度系統的有阻尼、無阻尼和受迫振動三種振動條件下，建立微分方程和求解振動體的位移隨時間的運動規律。通過運用Simulink進行各種模塊的建立和連接，形成流程圖，設置好各模塊的參數及系統環境變量，點擊進行模擬，在示波器模塊就可以模擬出系統的物理量隨時間變化關系圖像曲線，從而分析出系統特性。這個過程在課堂上進行演示，彌補實驗條件不足的同時更好地與工程實際相結合，還為學生將來完成實踐報告打下良好的學習基礎。

三、以全方面多元化考核學生為標準，構建考核方式

對于振動與控制基礎課程的學習，需要綜合應用高等數學、矩陣理論、工程力學、計算機技術、信號分析等學科知識，同時這門課程與工程實際問題有著密切的聯系，課程的理論性強、內容廣泛，這就對學生提出了更高的要求。不但要求學生掌握基本的振動理論，而且還要掌握這些基本理論在實際工程振動問題中的具體應用，更好地做到理論與實踐相結合。因此考核方式不能僅僅靠一張期末試卷來衡量，應采取多元化的考核方式。

振動與控制基礎課程的目的是為了更好地培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力和創新能力。根據“振動與控制基礎”這門課程的特點，最終考核成績綜合考慮由“平時成績+作業+實踐環節+期末考試”幾部分構成。平時成績包括學生平時的上課情況、課堂表現、小組學習的效果、討論課參與程度以及與老師的反饋等。作業包括課堂作業與課后作業的綜合考核。實踐環節是通過實驗報告撰寫、做實驗動手能力以及實驗總結等多方面進行考核。期末考試則是以試卷的形式考察學生對基礎知識點的掌握情況。通過這種全方面、多元化的考核方式更能考核學生對課程的掌握程度，促進學生學習的積極性，更好地培養學生的綜合能力。

四、結束語

振動與控制基礎課程的全英文教學改革有助于推進我校建設國際化大學，培養國際化綜合人才。通過優化教學內容、運用合理教學手段以及采用多元化的考核方式，促進學生的學習積極性，使學生更好地掌握振動與控制基礎課程的精髓，為將來的學習和工作打下扎實的基礎。

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