“中國制造2025戰略”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展起到了至關重要的作用。在時代發展的大背景下，新時代的研究生不僅要有扎實的基礎知識，還要有解決實際問題的能力和創新能力。“中國制造2025戰略”指出我國計劃在2025年成為制造業超級大國。實現制造強國的戰略目標，必須堅持問題導向，并統籌謀劃和突出重點。必須凝聚全社會共識，加快制造業轉型升級，全面提升發展質量和核心競爭力。然而制造業的發展、轉型和升級都離不開機械工程學科中基于機械振動學的設計理論與方法。因此，從“機械振動學”課程建設與改革研究出發，在讓學生能夠充分掌握理論知識的基礎上，若還能與科研項目密切結合，可極大提高學生的專業素養。

“機械振動學”是機械類專業研究生的一門主干課程。深入理解和掌握機械振動相關專業知識對于工科學生未來的機械設計工作，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系。高等教育領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合的教學改革與探索。趙秀亮等[4]提出了利用計算機技術分析振動問題的教學方法。在地方高校機械類專業開展創新創業教育的情況下，王瑋[5]分析了目前創新創業教育存在的問題，并提出了加強創新創業教育的途徑和方法。毛崎波等[6]提出了制定與工程實際發展相結合的教學內容及問題式導向的教育方法，并采取了實踐與期終相結合的課程考核方式。李晨陽等[7]從“機械振動”課程的基本概況出發，提出了基于“機械振動”課程的學生數學、力學、哲學思維及實際問題解決能力培養路徑。石國宏等[8]就解決機械振動中復雜數值分析計算問題，利用VB軟件進行了相關探索。李津津等[9]對機械工程專業人才培養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]運用數控仿真軟件，針對實訓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“一人一機”教學模式，取得了明顯的教學成果。眾所周知，現在的教育更加強調實踐，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理論知識，同時需要注重對這些理論在實際問題中的應用。

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，以數學方法、數值計算技術和測試技術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與科研項目案例緊密結合。所選擇的科研項目案例應與課堂所述的知識點高度關聯，而且應具有綜合性強、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用。最后，對整個過程進行分析和總結。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，教師可以引導學生做一個深入的案例總結，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。經過一段時間的課堂教學后，發現這種與科研項目案例結合的教學方式更能激發學生學習的興趣，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容聯系緊密的部分，借助科研實驗平臺，構建有工程應用背景的課程實驗目標、實驗內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，能夠學到解決問題的方法。比如，振動系統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，具體方法任務如表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，根據實際情況對實驗步驟做相應的修改。最后考慮經濟效益等方面的問題，得到工程實驗的最優結果。

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，以及期待的實驗結果。實驗中，結合科研項目，優化實驗步驟，讓實驗變得靈活，但不能違背實驗目的。最后，獲得實驗結果，多檢查幾遍，確保實驗結果的準確性。總結本次實驗，提升學生的工程實驗能力。

3 結論

“機械振動學”課程經過多年的教學實踐經驗積累，已經有十分完善的教學模式。但是由于科學技術的發展，再加上“中國制造2025戰略”背景下對制造業人才的科研素養要求越來越高，理論和實驗教學與科研項目結合的教學模式已經變得非常重要。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，教師要做好引導的工作，增加學生在教學培養過程中的主動權，使學生能夠將課堂理論的知識應用到實際工程問題中。實驗教學中，要善于把課程實驗的側重點和科研項目實驗的側重點結合起來，加強學生的動手能力和創新能力。在科研項目驅動下，實現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戰略”的合格建設者。