研究生机械振动学课程教学模式改革

1、    研究生机械振动学课程教学模式改革    陈会涛+柴杉杉+杨志波摘 要 针对河南理工大学机械学院研究生机械振动学课程教学时间短、内容量大、学生到课率低等问题，结合教学实际，从教学模式创新、理论与工程实际相结合、软件教学和科研结合等方面，对研究生机械振动学课程教学模式改革进行探讨。通过学院教学实践，研究生对机械振动学课程的学习兴趣显著提升，教学改革取得良好效果。关键词 研究生；机械振动学；教学模式改革：g642.0 ：b：1671-489x（2017）14-0107-02study on teaching mode reform of mechani

2、cal vibration courseto postgraduate/chen huitao， chai shanshan， yang zhiboabstract aiming at the problems of teaching-time is shorter， large capacity， low attendance rate for postgraduate mechanical vibration course in mechanics college of henan institute of science & techno-logy， combining with

3、 teaching practice， from the teaching mode in-novation， combining theory with engineering practice， the software teaching and scientific research of graduate students tcm course teaching pattern reform and mechanical vibration were discussed. through college teaching practice， the postgraduates lear

4、ning interestimproves greatly， teaching reform acquires good results.key words graduate students； mechanical vibration； teaching mode reform1 前言机械振动学课程作为河南理工大学机械学院机械专业研究生的一门重要的专业必修课，它综合了高等数学、理论力学、复变函数以及信号分析与处理等多门学科知识1，与工程实际问题有着紧密的联系，为解决机械系统振动和故障诊断问题提供了理论和方法基础。该课程涉及工程实际问题的理论分析、数学建模、计算求解和数据分析等多学科综合知识的

5、运用，是学生理论与工程实际相结合的具体体现。2 目前研究生机械振动学课程教学存在的问题河南理工大学机械学院研究生机械振动学课程的理论教学共32学时，与其他课程相比，存在教学时间短、内容量大、涉及知识点多、微分方程数学建模和求解困难等问题。在实际问题的数学建模、求解分析和频谱分析过程中，对学生本科课程的先修课程基础要求较高，而学院所录取的研究生中，三本学生占了很大的比例，这些学生由于考研等原因，在本科阶段比较重视英语、数学等相关考研课程的学习，忽略甚至放弃了其他专业课程的学习，造成学习机械振动学课程所需求的理论力学、材料力学和复变函数等先修课程的基础薄弱。在学习机械振动学的过程中，这部分学生往往

6、会陷入复杂难懂的建模计算中，感到该课程枯燥难学，尤其是学习到多自由度系统自由振动和系统随机振动时，随着系统复杂程度的增加和多自由度系统导致的理论建模的困难，导致他们对学习这部分内容产生困惑和迷茫，逐渐丧失学习这门课程的信心和兴趣。3 研究生機械振动学课程教学模式改革措施如何对研究生机械振动学这门课程进行变革，增强这门枯燥、抽象课程的趣味性，从而提高学生学习的积极性和主动性，培养他们的科研创新能力和理论联系实际能力？文中从教师教学模式创新、理论与工程实际问题相结合、软件教学和科研结合等方面，对研究生机械振动学课程教学模式改革进行探讨，以期增加学生的出勤率，调动学生的学习兴趣，最大限度地提高课程的

7、教学效率和质量。教师教学模式创新 课程教学是培养我国研究生自主学习和提高创新能力的重要环节之一，因此，对研究生所开课程进行授课方式的变革和创新势在必行。目前，河南理工大学机械学院研究生机械振动学这门课程教学方式的特点主要还是“本科化”2，即采用传统的课堂讲授与课下讨论相结合的授课方式，统一使用多媒体课件进行教学，授课模式较为单一，缺乏对研究生自主学习、研究能力和创新思维的培养。针对上述问题，要进行研究生机械振动学课程的教学模式改革，主要应该从以下几个方面做起：1）由传统的以传授知识为主的教学模式向以培养学生自主学习、自主创新为主的研究性教学模式转变，教师在课程教学过程中要密切关注学生的研究方向

8、，在授课过程中穿插他们感兴趣的研究话题，与他们互动，调动研究生的学习积极性；2）制作效果直观的多媒体课件，利用实物图片、实体模型、视频教学等教学手段，提高课程的直观性和生动性；3）增加任课教师的授课主动权，鼓励任课教师采用研讨式、启发式和互换师生角色等教学方式，调动学生的学习主动性；4）鼓励研究生自学自讲，充分发挥研究生的自学能力，让研究生自己学习、自己准备课件，自己上讲台把学到的内容给大家进行讲授，这样不仅调动了研究生学习的自主性和积极性，而且锻炼了他们的语言表达和交流能力。endprint理论与工程实际问题相结合 理论教学与工程实际问题相结合是机械振动学课程教学的主要特点之一。机械振动现象

9、作为一种常见的振动现象，存在于日常生活和工程实际中，它利害并存，是造成机械和设备破坏和失效的直接原因3。因此，任课教师在教学过程中，应利用机械振动课程与日常生活及工程实际紧密联系的特点，使教学内容与发生在身边的振动事例相结合，简化振动问题中抽象的物理概念，使学生更容易接受并掌握。比如：在讲授共振的现象时，可以利用1940年美国塔柯姆大桥共振被毁的例子来解释共振的危害；在讲解单自由度和多自由度振动问题时，可以利用凸轮顶杆的振动问题和车辆的振动现象来作为实际的例子。任课教师在讲授这些内容时，不能简单地把这些问题作为一些理论知识来讲解，而应与实际相联系。如在讲解车辆的振动问题时，可以让学生自己去想象

10、一下车辆在行驶过程中的振动情况，让他们去建立车辆振动时系统的单自由度振动模型和多自由度振动模型，然后让他们自己把路面作为激励源去建立和分析车辆受迫振动模型，充分发挥他们的想象能力，调动他们学习的自主性和创造性。软件教学 研究振动问题一般是建立数学模型、列运动微分方程、变换求解，学生普遍觉得机械振动学这门课程内容枯燥，缺乏学习积极性。因此，在本门课程中可引入matlab和adams计算机辅助分析软件，把枯燥的理论学习与新颖的软件学习和仿真相结合，让学生自己动手去分析和研究振动现象，探索激励与系统振动规律的影响关系，使理论教学中难以理解的知识直观、生动地展现在学生面前，帮助学生理解各参数变量的物理

11、意义，在开阔学生视野的同时，也可以激发他们的学习兴趣。如在讲授单自由度系统振动时，可以在matlab/simulink环境下建立车辆单自由度系统振动仿真框图，给学生讲解各个模块的含义以及建立系统仿真框图的原理和步骤，阐述各模块的参数设置及其意义，通过系统仿真来模拟机械振动系统位移、速度和加速度等物理量随时间的变化规律，让学生自己从振动曲线分析中来了解单自由度系统的振动特性。同时，教师也可以通过添加阻尼和外部激励来模拟阻尼振动和受迫振动，让学生更好地理解车辆振动的原因和减小振动时可以采取的措施，从而验证理论教学的结果。科研结合 实践出真知，许多创造性的成果都来源于对日常生活中工程实际问题或现象的

12、研究思考，从而提出新的见解，获得创造性成果4。机械振动学课程教学对于研究生来讲，就是一个理论联系实际的好途径，通过机械振动学课程的学习，培养他们在日常生活中发现问题、分析问题和解决问题的能力，使他们在掌握必要的科学研究方法的同时，将从书本学到的知识和解决实际问题及科学的研究方法相结合，促进他们科研、创新水平的提高。比如在教授多自由度系统受迫振动问题时，可以引入车辆行驶过程中的振动现象，引导学生从单自由度系统、多自由度系统受不同激励形式等多个方面去研究，培育他们独立思考、快速概括和明确表达自己观点的能力。在研究的过程中指导他们科研论文的撰写，激发他们的创造性思维和学习积极性，从而使他们了解相关问题的学术前沿及有代表性的理论和观点，在对这些理论和观点的研究、评价和对前沿问题的思考中，培养他们严谨的科研态度，推动学术的发展。4 结论本文结合河南理工大学机械学院研究生机械振动学课程抽象、枯燥、到课率低等现象，针对以往研究生教学过程中存在的问题，提出通过教师教学模式创新、理论与工程实际问题相结合、软件教学和科研结合等方面的改革，增强研究生机械振动学教学效果。通过在研究生实际教学中的应用，学生的学习积极性和科研水平得到一定的提高，取得较好的教学效果。参考文献1郭荣，张敏，张立軍，等.机械振动学的教学内容、模式