《机械振动》课程分类教学方式改革与探索

吴锦武　丁相玉

摘要：课程教学方式的改革是人才培养环节的关键一环。以本科生为主体，硕士研究生为辅，针对传统课程教学方式普遍存在授课内容统一、作业布置内容和形式单一、学生积极性有待提高的现象，基于《机械振动》课程特点进行了初步的课程教学方式改革，主要思路是摸清学生基础，分类教学、分类培养，从教学方式、教学内容及考核等进行改革和创新，同时要求硕士研究生积极参与本科生课程教学改革。课程改革的目的是提高学生的学习积极性，尽量做到人尽其才，培养学生的创新能力。

关键词：分类教学；教学改革；创新能力

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）28-0134-03

大学的创新创业工程离不开本科生教育教学的改革，培养大学生的科研与创新能力是本科教育的根本目的之一[1]。为了更好的响应当前国家和社会发展的需要，我院针对航空宇航科学与技术相关的专业课程进行了改革。笔者结合自身教授的《机械振动》课程谈谈本科生课程改革的思路和心得。

一、航空类专业学科的特殊性及课程教学方式改革的必要性

有些工科院校的机械专业开设了《机械振动》课程，相应也开展了课程的教学改革和创新[2-6]。《机械振动》是我院飞行器动力工程专业和飞行器设计工程专业的专业基础课程，一般在大学第5学期授课。该课程主要解决航空工程应用中结构振动基础理论知识以及相应隔振减振的问题。现阶段该课程以理论讲授为主，实验为辅。但在近十年的教学过程中，有些学生成绩并不理想，课堂授课活跃度不高。分析原因如下：首先，《机械振动》课程理论性较强，要求学生具有较强的高等数学和力学课程基础[2，3]，而部分学生由于数学和力学基础不牢固，对该课程学习效果不理想。其次，部分学生毕业后的选择志向不同，对课程学习的主动性、积极性也存在差异，因此任课教师在讲授《机械振动》课程时，为进一步提高本科生的学习积极性和主动性，需要对课程内容设置和授课方式等方面进行改革和探索。另外，随着我院航空类学科研究生招生规模日益扩大，但硕士研究生新生入校时的本科专业并非航空类专业。新进硕士研究生多数专业基础知识并不牢固，甚至很多在本科时期并未接触《机械振动》、《动力机械测试技术》等课程，这也为其研究生阶段的教学与科研增加了额外的负担[4]，因此为了提高硕士研究生从事科研创新能力，亦需要对课程内容、教学方法以及考核体系进行创新改革。

二、转变教学观念，改革教学模式，创建教学新体系

基于课程的特点以及学生的基础不同，课程改革从授课内容、教学授课方式及考核形式上进行了改革和创新，主要思路如图1所示。

首先根据学生基础不同进行分类教学。《机械振动》等课程理论性较强，要求学生具有一定数学、力学等课程基础。不同基础的学生，最终学习成绩及学习效果不一致，因此在课程内容设置方面，根据学生的情况进行分类教学。针对学生具有不同的数学和力学基础以及硕士研究生即将开展的课题内容，把本科生大致分成两类：一类是基础知识比较牢固，毕业后想继续深造的学生；另一类是基础一般的学生。对不同基础的本科生，布置不同类型和不同程度的作业，同时要求课后答疑和互动的时间有所不同。对于研究生则把其分成另两类：一类是本科是航空类专业毕业的研究生；另一类是跨专业入学的硕士研究生。这两类研究生具备的专业基础知识不同，对国内外前沿知识掌握程度有深有浅，因此在专业课程布置任务时，分类进行布置。其次，尽量在课程开始或中期就确定研究生毕业论文方向和内容框架，以便加强对研究生专业课程教学和学习的针对性。从教学方式上提高学生的学习主动性，转变目前以教师、课堂和教材为中心的课程教学模式，建立以学生为主体、教师为主导的课程教学模式。通过授课教师的引导，布置不同内容、不同形式的作业和习题等，促使学生进图书馆自己查资料和寻找问题、解决问题，学生通过独立思考，对教学问题进行思考、探索、求解、延伸和发展。问题驱动和案例教学相结合的方式对培养学生主动学习、分析和解决问题的能力以及独立思考能力和逻辑思维能力非常有效，并取得了良好的教学效果。另外，布置不同类型的作业来提高学生的团队协作能力。在作业布置方面：布置大作业形式，学生组成一个小团队，共同解决一个实际相关的问题。团队进行讨论、交流、分工合作等形式有利于团队协作能力和创新思维的培养，从而培养学生学习的主动性和创新能力。以学生自主学习为核心，使学生能充分利用网络、课堂教学的各种教学资源，采用多种学习途径和手段进行学习，提高学习质量和效率，培养学习能力。再次，从师资配置和水平上保证课程内容的新颖性和创新性，提高授课教师以时俱进和创新能力，不断充实提高自身的科研教学能力，以教学促进科研，使科研服务于教学。如《机械振动》课程的授课教师团队，每位团队教师都承担了与振动相关的国家级基金项目和多项企业的技术攻关课程，保证了授课教师结合自身实际项目进行授课，从而在课程改革中不断完善和提高自身的教学水平。最后，从考核形式和模式上进行创新和尝试，考核的目的主要是促使学生主动去学习、去思考，使得考核形式和内容多样化。

三、更新教学内容，着重提高学生的学习能动性和创新性

首先，更新课程授课内容，依托课题组人员现有课题項目和丰富的实际经验，在授课内容上添加最新的科研成果内容，目的是使课程内容尽可能理论联系实际，使学生从比较枯燥的理论内容过渡到实际工程应用，从而提高学习的积极性以及拓展专业的知识面，为创新能力培养奠定基础。授课团队要求：科研成果的研究性教学内容占总教学内容的40%以上。例如在讲述振动梁的固有频率时，以飞机旋翼作为实例进行讲述；在讲授两维板结构振动时，结合现航空应用广泛的碳纤维复合材料板进行举例分析。其次，利用硕士研究生即将或正在从事的有关实际课题知识，建立课程内容的网上习题库和试题库。围绕航空专业大方向，在授课内容是添加国内外最新研究现状以及教师所在课题组研究总结，同时要求硕士研究生在各自开题前收集与课题相关的内容的实际案列，从而组成相关课程的习题库。此举既可为《振动基础》等课程提供丰富的习题库和例题库，又可锻炼硕士研究生的学习归纳、总结能力，同时也可为硕士研究生中期开题做好准备。让本科生参与硕士研究生项目，从实际课题项目中发现理解振动相关理论，从而培养本科生和研究生对工程实际振动问题或现象的研究思考，从而提出新的见解，获得创造性成果[5]。最后，充分利用计算机仿真技术，丰富课堂教学内容。针对力学和数学基础薄弱的学生，对抽象的数学理论及物理模型理解有一定的困难，但是通过直观的图片却较容易使学生理解波形、振型等抽象概念，例如课程中借助Matlab编程计算软件对多自由度振动系统、连续体结构的振动固有频率和振型进行编程和分析。通过一定的技术手段实现抽象理论及物理模型的可视化、图像化对于教学大有裨益，同时也有利于提高学生的计算机软件应用能力，这也是新型教学内容改革的方向之一。

四、创建新的课程考核体系，着重提高学生的学习积极性和能动性

课程考核分为平时成绩、期中大作业及期末考核成绩三部分进行，三者比重分别占40%、30%和30%。平时成绩主要从作业完成的情况来考核，有些学生作业完成情况不太理想，没有达到对所学内容复习的目的，也无法判断和掌握每个学生对知识的理解程度。为了更好的从作业完成情况上掌握学生对所学知识的理解程度，需要从考核方法和评估标准上进行创新。本课程针对已学的每堂课程内容，首先要求学生自行查找与所学内容一致的作业题目并加以完成，目的是测试学生对所学内容的掌握程度，锻炼学生查找资料的能力，提高学生的学习主动性。其次，在网上教学环节中的每个学生的网上作业也不一致。作业的不同，特别是网上习题库的作业来源于实际工程应用，有效地杜绝了学生相互抄袭作业的现象，以此给定学生的平时成绩就比较合理。期中大作业是采用分组形式来完成的，主要是偏向实践性内容。针对每一章节学完的内容，布置若干个结合实际科研成果的大作业，学生分组来完成。大作业以课堂内容为基础，结合航空实际结构，利用计算机、试验设备等手段进行分析，目的是提高学生实践动手能力和创新能力。期末考核内容也多样化。考虑分类教学的存在，期末考核模式和内容相应采取多样化，如采取随机抽取网上试题库组成期末考试内容，在试卷内容上进行改革创新，提供少量题目形式、层次不同、难易不同的题目供学生选择进行测试。

总之，经过近5年的课程改革和探索，首先课程学习的本科生总体成绩每年都有所提高，及格率从75%提高到95%左右，而且杜绝了总成绩非常低的现象；其次本科生毕业设计综合能力得到了进一步的提高，考研率保持在40%左右；最后硕士研究生进入科研项目比较顺利，最终的科研业绩比较突出。

参考文献：

[1]耿艾莉，王岩松.工科大学生科技创新能力的培养与实践[J].职业与教育，2011，（20）：180-182.

[2]崔志琴，景银萍.《机械振动学》课程教学改革初探[J].中北大学学报（社会科学版），2005，21（4）：86-87.

[3]郭荣，张敏，张立军，等.《機械振动学》的教学内容、模式及考评方式改革探索[J].佳木斯教育学院学报，2012，（9）：140-141.

[4]陈会涛，柴杉杉，杨志波.研究生机械振动学课程教学模式改革[J].中国教育技术装备，2017，（14）：107-108.

[5]路纯红，白鸿柏.提高《机械振动》课程教学效果的几点思考[J].教育教学论坛，2012，（26）：15-17.

[6]郭朋彦，高玉国.机械振动课程教学思考与教学改革探讨——学生学习积极性提高及科研与创新能力培养方法探讨[J].中国教育技术装备，2012，（23）：15-17.