研究生機械動力學(xué)課程翻轉(zhuǎn)課堂初探

李佰洲　蔡蘭蓉　劉瑛

【摘 要】機械動力學(xué)是很多工科專業(yè)本科和研究生的重要課程，并已成為工程技術(shù)人員必須具備的理論知識。本文針對以往教學(xué)中，研究生主觀能動性發(fā)揮不足，很多研究生不會提問題和提不出問題的現(xiàn)象進(jìn)行了教學(xué)改革，采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式，結(jié)合案例教學(xué)法，取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂；機械動力學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號： TH113-4；G643 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）15-0055-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.026

A Preliminary Study on Flipped Classroom for Mechanical Dynamics of Postgraduates

LI Bai-zhou CAI Lan-rong LIU Ying

（School of Mechanical Engineering，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

【Abstract】Mechanical dynamics is an important course for many undergraduate students and postgraduates majoring in engineering.And it has become a necessary theoretical knowledge for the engineering technicians.But in the previous teaching process， postgraduates were seriously lack of initiative.Furthermore most of them didnt know how to ask questions，and even didnt have any questions at all.According to this phenomenon，the flipped classroom combined with the case-based teaching method was introduced.Good effect have been achieved through the teaching reform.

【Key words】Flipped classroom；Mechanical dynamics；Teaching reform

0 引言

機械動力學(xué)是機械類專業(yè)本科和研究生的重要課程，主要講授內(nèi)容涵蓋單自由度系統(tǒng)的振動、多自由度系統(tǒng)的振動、多自由度系統(tǒng)振動的近似解法、彈性體的振動以及減振技術(shù)等。涉及的先修課程包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、常微分方程和數(shù)理方程，甚至涵蓋積分變換、彈性力學(xué)和有限元法等課程的知識點[1]。工程實際中許多的振動問題可以通過線性振動理論將其解決，因此，掌握好機械動力學(xué)對研究生科研工作具有重要作用。

然而，由于機械動力學(xué)在講授過程中，會涉及到大量較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題。如離散系統(tǒng)的振動方程為常微分方程，彈性體振動問題的方程為偏微分方程等，這導(dǎo)致在傳統(tǒng)的以教師講授為主的課堂上，會有大篇幅的數(shù)學(xué)運算和公式推導(dǎo)過程，學(xué)生聽不進(jìn)去，不愿意聽，課堂效果不佳。同時，學(xué)生的“向師性”導(dǎo)致老師說什么是什么，學(xué)生逐漸喪失了很多獨立思考的機會，導(dǎo)致在科研工作中不會提問題和提不出問題。以上兩點要求我們的教學(xué)工作必須作出調(diào)整，以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1 翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計

近年來，翻轉(zhuǎn)課堂是一種比較流行的教學(xué)方法，簡單意義上來說，翻轉(zhuǎn)課堂即將學(xué)生課上和課下的學(xué)習(xí)顛倒過來，將課前有組織的學(xué)習(xí)作為核心和重點，而將傳統(tǒng)的課上的時間變成課前學(xué)習(xí)的補充和延續(xù)[2]。根據(jù)這一設(shè)計思想，同時也考慮到自身資源配置問題，我們將課程授課模式確定為課前、課中和課后三個部分：

第一部分是課前的準(zhǔn)備。第一是要將目標(biāo)班級的學(xué)生分組，5人一組，任意組隊，并確定一名組長。因為最終的考核目標(biāo)是根據(jù)“工程教育認(rèn)證”的思想，要考察全員達(dá)成度，后續(xù)的答辯環(huán)節(jié)也是從5人中任意抽取一人進(jìn)行答辯，代表團(tuán)隊中5個人的成績。第二是強調(diào)課前的學(xué)習(xí)。這里的課前學(xué)習(xí)不是預(yù)習(xí)，而是根據(jù)老師提供的材料，包括思維導(dǎo)圖、PPT、參考書目和參考視頻等，進(jìn)行小組學(xué)習(xí)和討論，針對思維導(dǎo)圖中給出的思路和布置的任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。這里學(xué)生可以根據(jù)自己小組的實際情況，控制學(xué)習(xí)的時間、地點，并完成作業(yè)和工程實際問題的討論，在這個過程中，不僅可以鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，還可以鍛煉團(tuán)隊協(xié)作能力、組織協(xié)調(diào)能力以及分析和解決問題的能力。第三是及時輔導(dǎo)。考慮到學(xué)生自學(xué)能力有限，在自學(xué)過程中難免會遇到解決不了的問題，通過及時答疑，掌握學(xué)生自學(xué)進(jìn)展，同時整（下轉(zhuǎn)第96頁）（上接第55頁）理和搜集共性問題，以便在課上進(jìn)行有針對性的講解。

第二部分是課上部分。第一，從每個組5個人中，隨機抽出一名，針對布置的作業(yè)和工程實際問題進(jìn)行陳述，陳述內(nèi)容包括：選題、力學(xué)建模、計算過程、分析過程和總結(jié)，通過陳述，要求學(xué)生掌握完整的針對實際問題的力學(xué)分析過程。第二是答辯，其他各組根據(jù)陳述內(nèi)容，提出問題，“陳述組”全體成員均可參與回答問題，其他各組提出“有效”問題的，給予加分，從課堂效果來看，這部分最能調(diào)動學(xué)生的積極性，現(xiàn)場氣氛熱烈，效果非常好。第三是教師總結(jié)，教師根據(jù)課前答疑得到的共性問題、課上陳述和答辯環(huán)節(jié)展現(xiàn)的突出問題進(jìn)行總結(jié)歸納和系統(tǒng)地闡述，為學(xué)生建立知識體系框架，梳理學(xué)習(xí)主要內(nèi)容、分析方法和做題規(guī)律，加深學(xué)生的理解程度。

第三部分是課后評價。教師根據(jù)課上的陳述環(huán)節(jié)，對陳述組各個成員的表現(xiàn)給予評價，對答辯環(huán)節(jié)，各組的表現(xiàn)給予評價，給出綜合分?jǐn)?shù)。

2 翻轉(zhuǎn)課堂的效果及局限性

通過對機械動力學(xué)這門課的教學(xué)改革，可以看到翻轉(zhuǎn)課堂具有極大的魅力：一是讓學(xué)生走在課堂教學(xué)的前面，將傳統(tǒng)意義上的預(yù)習(xí)變成了小組自學(xué)；二是通過整個環(huán)節(jié)的設(shè)置，不僅鍛煉了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，還能夠在表達(dá)能力、總結(jié)歸納能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、組織協(xié)調(diào)能力等等上得到增強；三是充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，他們每說一句話，每提出一個問題都有可能給自己加分；四是能夠增加學(xué)習(xí)的動力，由于陳述部分是隨機抽1個人來陳述，即“木桶效應(yīng)”，因此每一個人都要對自己所在團(tuán)隊負(fù)責(zé)任，成員中也會相互督促，共同進(jìn)步。

注意到翻轉(zhuǎn)課堂有諸多益處的同時，我們也發(fā)現(xiàn)了它的局限性：一是教師工作量顯著加大，課前的準(zhǔn)備工作，答疑工作，課后的評價工作等等都是附加給老師的，需要老師付出更多的時間和精力；二是翻轉(zhuǎn)課堂只適用于小班教學(xué)，這種設(shè)計過程在兩個班及以上是根本無法實現(xiàn)的；三是對學(xué)生的自覺性要求較高，如果學(xué)生在課前的準(zhǔn)備不足，甚至不準(zhǔn)備，那么翻轉(zhuǎn)課堂的效果會大打折扣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于開平.振動力學(xué)相關(guān)課程設(shè)置及教材分析[J].力學(xué)與實踐，2017，2：185-191.

[2]趙毅，崔良樂.翻轉(zhuǎn)課堂與研究生教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2016，7：132-133.

[3]劉冰璇，孟軍，翟洪江.翻轉(zhuǎn)課堂在研究生教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].黑龍江教育，2018，1：68-69.