地方高等院校机械动力学课程教学改革初探

郭长文 徐睿

摘 要：机械动力学是我校研究生的基础理论和实践应用紧密结合的一门学位课，为配合重庆机器人产业的发展，充分利用我校机械、车辆专业多年积累起的丰厚教学资源，将机械动力学教学内容划分为四个教学板块，每个板块由专业教师采用工程案例教学，同时注重仿真软件在课堂上的应用和实验教学，为机械类研究生建立系统的专业知识体系，从而提高教学质量。

关键词：机械动力学 研究生 教学改革 动力学建模方法 案例教学

中图分类号：O3-4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（c）-0173-02

研究生的教育目的是培养研究生的自学能力、研究能力与创新能力。随着研究生招生的扩大化，同时为顺应我国经济与科技发展的要求，研究生的培养方向已经从面向科研和教学方向的精英教育逐渐转为适应地方工农业发展需要的实用型教育[1]。

重庆是西部现代制造业基地，为加快转型升级，推动技术进步，重庆两江新区从2012年开始，将机器人产业作为重要发展战略，并规划出占地2平方公里，形成“1区5平台”为一体的机器人产业园。机械、车辆工程、材料专业是我校的优势专业，为配合重庆机器人产业的发展，相关院系和专业在研究生教育方面做出了相应的革新。

随着机器人、车辆、航天器等机械系统的高性能、高精度的设计要求，对机械系统实时、精确、有效的运动预测和控制已成为目前的研究热点，这也是机械动力学的研究难点。因此，机械动力学是机械类硕士研究生的一门重要的专业基础课，需要在有限的课时内讲述机械系统动力学建模与分析等方面的基本理论与方法，培养学生发现问题、分析问题与解决问题的能力，其教学效果的优劣关乎学生能否构建完善的现代设计知识体系，是否适应我国制造业企业对提高产品质量和进行创新设计的要求。

1 教学中存在的问题

目前，我校这门课程的教学存在以下问题：（1）研究生入学水平参差不齐，一些学生对材料力学、振动理论不熟悉甚至没有接触过，导致课程的基本概念难以深入。（2）课程内容覆盖面广，与多门专业课有交集，知识体系庞大，学生无法对课程建立一个整体、系统的认识。（3）课程内容抽象，深奥晦涩，学生感觉枯燥难学，无学习兴趣。采用传统的教学模式授课，学生通常只掌握了基本的动力学概念，很难达到确立完整、清晰的系统动力学观点研究问题的培养目标。为此，我校积极推进该课程的教学改革，强化课程内容建设，主动引导学生建立完善的专业知识体系，提高学生分析、解决工程问题的能力。

2 课程改革具体措施

（1）重新编排教学内容。

根据我校研究生的入学水平，按照机械动力学教学大纲的基本要求，配合我校机器人专业的相关研究内容，重新编排教学内容[2]，形成四个教学板块[3]。（如表1所示）

从表1可以看出，新编排的机械系统动力学教学内容从理论分析进而到实验研究，从零部件动力学到系统动力学，从线性系统跨越到非线性系统，形成系统、完整的体系。

（2）注重与其他课程的衔接。

在教学中，每一个板块都由一位专门从事该方向研究的教师主讲，并加强相关专业课程知识的串联。例如：在力学原理模块，可以将理论力学、材料力学、机械振动基础等课程知识串联，形成如图1所示的基础理论体系。模块间相互融合又相互独立，能够完成课程的基本要求，使得学生更加系统的掌握“机械动力学”课程的知识，从而建立起一个相对完善的知识体系[4]。

（3）教学案例化。

第一板块的教学，倾向于理论教学，而其后的三个板块则侧重案例化教学。在每个板块中引入该版块任课教师在科研领域取得的成果，从如何选取研究的切入点到分析问题的关键点，再到结果的正确性与应用性上，通过与学生互动探讨一一解决，从而激发学生学习的兴趣，提高学习动力，获得良好的教学效果。

（4）注重实验教学。

为加深学生对相关知识点的理解，相应的实验必不可少。例如：讲解车辆动力学时，任课教师可将授课地点直接搬至我校的汽车博物馆，结合设备实物，详细讲解车辆动力学的起源、现象及解决策略。任课教师可以有针对性的设置某些问题，通过相应的实验演示及有效数据的采集来解决，使学生掌握仪器的使用方法和数据采集及分析。

（5）课堂教学引入仿真软件。

在机械系统动力学教学过程中，涉及大量的工程问题，如果都采用展现实物并实验的方式，实施起来困难重重。在没条件观看实物或实验的情况下，教师可以通过动力学仿真软件建好动力学仿真模型，在课堂上演示并仿真结果，加深学生对知识的理解[5]。

3 结论

结合我校实际情况，对机械动力学的教学实施以上五种改进措施。通过一个完整的教学过程发现，学生对本门课程的整体把握明显优于往届学生，但鉴于该课程学时数的限制，很多尝试浅尝辄止，还未发挥效果。解决好教学内容和学时少的矛盾、理论教学和实践教学的矛盾，是该门课程改革的关键。

参考文献

[1] 李国明，郑学宝，何志巍，等.论研究生教育中的课程体系改革[J].数理医药学杂志，2009，22（4）：448-450.

[2] 张策.机械动力学[M].北京：高等教育出版社，2000.

[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，2011（4）：16-18.

[4] 刘延柱，潘振宽，戈新生.多体系统动力学[M].北京：高等教育出版社，2014.

[5] 赵武云，刘艳妍，吴建民，等.ADAMS基础与应用实例教程[M].北京：清华大学出版社，2012.