《机械振动》课程教学改革探讨:课程教学改革

《机械振动》课程教学改革探讨

中文分类号：H191 文献标识码：A 机械振动是机械专业的一门专业基础课程，该课程是以 高等数学、线性代数、理论力学、积分变换、机械设计以及 有限元等课程为理论基础，结合机械工程需求，建立机械振 动理论的专业基础课，由于其所涉及的基础理论课程非常广 泛，所以对学生基础理论知识的掌握程度要求较高；
同时， 作为一门机械专业核心课程，这门课程强调基础理论重要性 的同时，又是诸多研究领域的基础学科，《机械振动》是学 习振动噪音、机械故障诊断、振动信号检测等学科的必备基 础理论。因此，该课程的授课对象是机械专业、汽车专业等 相关专业的大三本科生或者研究生，该阶段的学生有了一定 的理论基础，且对本专业有了一定的了解，能够取得较好的课堂效果。

进入二十一世纪以来，随着国家改革开放的加快，科学 技术得到了日新月异的发展，航空航天、医疗器械、交通工 具等各种机械系统都向高精度、高性能、智能化方向发展[1]。

其中，机械系统的振动特性控制和优化是一个主要的研究内 容，有效的掌握机械系统的机械振动特性，并加以控制和提 高机械系统性能也是当前机械工程领域研究的热点问题。

《机械振动》课程的研究重点和难点是能够深刻理解和分析 机械系统振动机理，在实际机械工程中控制并减弱有害的振 动、利用有益的振动，提高机械系统的振动特性。

随着教育普及化、大众化教育的实行，大学入学率逐年 提高，教育的目标逐渐从理论知识的学习逐渐向技术应用型 转变，培养应用技术型人才需要更加注重知识的应用性，而 《机械振动》作为一门专业基础课，其理论性强，教学难度 大，并且只有32学时，在有限的时间内掌握机械振动基本理 论和计算方法是非常困难，且过度注重理论教学的传统的教 学方法已经难以适应现在的教学目标，无法实现培养应用技 术型人才的目标[2,3]。但是，《机械振动》是利用机械振 动基本原理分析和解决机械工程中的振动问题的理论基础 课程，是分析机械系统振动特性而言是必不可少的，具有广 泛的应用范围，是非常重要的一门课程，是培养应用型技术 人才必不可少的一门重要课程。因此，为了适应培养应用技 术型人才的目标，需要对《机械振动》现有的教学内容和方法进行重新评定和改革。

1、现有“机械振动”教学中存在的问题 目前，我们学科在实际教学中存在以下问题，（1）、 该课程设计的学科较多、知识面广，并且所涉及的学科大多 是基础学科，如高等数学、线性代数、理论力学以及积分变 换等理论性较强的学科，对学生的基础要求比较高[4]；
（2）、 该课程理论性强、深奥难懂，并且公式非常多，学生掌握起 来比较吃力；
（3）、授课对象主要是大三的学生，大三的 学生虽然有了一定的基础，但学生的基础理论水平参差不平， 并且其他课程中应该掌握的知识点没有掌握或者不要求掌 握，如拉普拉斯变换好多学生没有接触过；
拉格朗日方程在 理论力学教学中，好多学校并不要求学生掌握；
其次，脉冲 函数的概念以及卷积等相关知识都是学生的知识薄弱环节。

但是这些内容又是掌握《机械振动》课程必不可少的基础知 识。同时，很多学生没有接触过振动理论，对机械振动根本 想象没有概念，学生生在学习过程中往往会感觉枯燥乏味， 学习动力不足，因此激发学生的主动性，以增强学习效果非 常重要；
（4）传统的理论教学方法单一，主要就是推导公 式、理论讲解和习题巩固，学生往往只是掌握了基本的振动 力学概念，没有达到系统、完整的机械振动分析体系研究机 械振动问题[5]。

为了适应培养“应用技术型人才”，积极推进《机械振 动》学科的教学改革，结合应用技术型教学理念，强化教学内容案例化和应用性，提高学生学以致用的能力。

2、《机械振动》课程改革措施 根据应用技术型人才的教学理念和目标，修改现有的教 学大纲，重新修订的机械振动教学内容，实现理论教学与案 例教学相结合、案例学习和CAE数字化技术相结合，以达到 掌握并灵活运用机械振动理论的能力，形成对机械振动系统 建立CAE仿真模型，并进行求解和理论分析的能力。

（1）案例化教学 现有的单纯理论教学非常乏味枯燥，理解也不深刻，难 以形成完整的理论体系。为此，在实际教学中，增加案例教 学，实现理论教学与案例教学相结合的方式，以提高课堂学 生的参与积极性。授课教师提供在自己科研过程中的一些相 关科研项目或者典型案例提供给学生，让学生根据课本知识 解决其中的振动问题，既可以掌握理论知识，又可以锻炼学 生解决实际问题的能力。

（2）CAE数字化技术 《机械振动》是一门连接基础理论与实际工程的专业基 础学科，这门学科涉及到机械故障诊断、机械振动与噪音以 及机械振动系统中模态、幅频特性、相频特性的求解等工程 问题，在诸多的机械设备中都得到应用。由于实际机械设备 机构的复杂性，实物实验耗时很长，因此引入CAE数字化技 术进行数值模拟，可大大缩短设计周期、提高精度。在实际 课堂教学中，引入CAE数字化技术，通过数值计算的方法模拟案例或工程问题，并将模拟结果与理论计算结果相比较， 加深学生理论的同时，也使学生掌握了CAE数字化技术，增 强学生的应用技能。

（3）考核形式多样化 现有的考试形式单一，最常用的考核方式就是考试与平 时成绩相结合，原有的考核方式并不能完全考察出学生真实 水平。根据“应用技术型人才”的教学目标，改革考核形式， 考察内容分两部分，一是对基本理论知识的掌握程度的考核， 二是运用理论知识解决实际问题能力的考核。第一部分主要 的题型是选择题和计算题，第二部分主要是案例分析题和 CAE数字化技术（上机），两部分各占50%。于机械振动课程 牵扯到大量的理论公式，所以采用开卷考试的形式。新的考 核形式更加重视学生解决问题能力的培养，增加学生运用 CAE数字化技术的考核，以达到增强学生的应用技能的目的， 随着中国走特色新型工业化道路的战略部署，其中机械 领域占有相当大的部分，各大高校响应国家战略需求，积极 培养“应用技术型人才”，因此完善大学生课堂教学非常重 要。机械振动课程教学改革，进一步增强了机械振动课程的 内容适机械现代化、精密化以及智能化的要求，为机械领域 创新提供基础理论支持。同时，也为机械设计、机械原理等 其他学科的教学改革提供新思路。

参考文献：
[1]江小辉,汪中厚,孙首群等. 本科“机械动力学”课程教学改革的探讨[J]. 教育教学论坛，2016，（7）：83-84 [2]郭长文，徐睿. 地方高等院校机械动力学课程教学 改革初探[J]. 科技教育，2015，（24）：173-174 [3] 陈兵，王文瑞，郜志英. 机械动力学课程教学改革 [J]. 中国冶金教育，（4）：16-17 [4] 周新祥，赵宝生，张德臣等. 优化机械动力学教学 与 强化工程实践能力[J]. 辽宁科技大学学报，2013，（4）：
414-418 [5] 朱玉. 机械原理和设计课程设计教学探索与实践 [J]. 南京工程学院学报（社会科学版），2007，（1）：52-55