研究生机械动力学课程翻转课堂初探

李佰洲　蔡兰蓉　刘瑛

【摘 要】机械动力学是很多工科专业本科和研究生的重要课程，并已成为工程技术人员必须具备的理论知识。本文针对以往教学中，研究生主观能动性发挥不足，很多研究生不会提问题和提不出问题的现象进行了教学改革，采用翻转课堂的方式，结合案例教学法，取得了良好的效果。

【关键词】翻转课堂；机械动力学；教学改革

中图分类号： TH113-4；G643 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）15-0055-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.026

A Preliminary Study on Flipped Classroom for Mechanical Dynamics of Postgraduates

LI Bai-zhou CAI Lan-rong LIU Ying

（School of Mechanical Engineering，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

【Abstract】Mechanical dynamics is an important course for many undergraduate students and postgraduates majoring in engineering.And it has become a necessary theoretical knowledge for the engineering technicians.But in the previous teaching process， postgraduates were seriously lack of initiative.Furthermore most of them didnt know how to ask questions，and even didnt have any questions at all.According to this phenomenon，the flipped classroom combined with the case-based teaching method was introduced.Good effect have been achieved through the teaching reform.

【Key words】Flipped classroom；Mechanical dynamics；Teaching reform

0 引言

机械动力学是机械类专业本科和研究生的重要课程，主要讲授内容涵盖单自由度系统的振动、多自由度系统的振动、多自由度系统振动的近似解法、弹性体的振动以及减振技术等。涉及的先修课程包括理论力学、材料力学、常微分方程和数理方程，甚至涵盖积分变换、弹性力学和有限元法等课程的知识点[1]。工程实际中许多的振动问题可以通过线性振动理论将其解决，因此，掌握好机械动力学对研究生科研工作具有重要作用。

然而，由于机械动力学在讲授过程中，会涉及到大量较为复杂的数学问题。如离散系统的振动方程为常微分方程，弹性体振动问题的方程为偏微分方程等，这导致在传统的以教师讲授为主的课堂上，会有大篇幅的数学运算和公式推导过程，学生听不进去，不愿意听，课堂效果不佳。同时，学生的“向师性”导致老师说什么是什么，学生逐渐丧失了很多独立思考的机会，导致在科研工作中不会提问题和提不出问题。以上两点要求我们的教学工作必须作出调整，以充分调动学生学习的积极性。

1 翻转课堂设计

近年来，翻转课堂是一种比较流行的教学方法，简单意义上来说，翻转课堂即将学生课上和课下的学习颠倒过来，将课前有组织的学习作为核心和重点，而将传统的课上的时间变成课前学习的补充和延续[2]。根据这一设计思想，同时也考虑到自身资源配置问题，我们将课程授课模式确定为课前、课中和课后三个部分：

第一部分是课前的准备。第一是要将目标班级的学生分组，5人一组，任意组队，并确定一名组长。因为最终的考核目标是根据“工程教育认证”的思想，要考察全员达成度，后续的答辩环节也是从5人中任意抽取一人进行答辩，代表团队中5个人的成绩。第二是强调课前的学习。这里的课前学习不是预习，而是根据老师提供的材料，包括思维导图、PPT、参考书目和参考视频等，进行小组学习和讨论，针对思维导图中给出的思路和布置的任务进行学习。这里学生可以根据自己小组的实际情况，控制学习的时间、地点，并完成作业和工程实际问题的讨论，在这个过程中，不仅可以锻炼学生的自学能力，还可以锻炼团队协作能力、组织协调能力以及分析和解决问题的能力。第三是及时辅导。考虑到学生自学能力有限，在自学过程中难免会遇到解决不了的问题，通过及时答疑，掌握学生自学进展，同时整（下转第96页）（上接第55页）理和搜集共性问题，以便在课上进行有针对性的讲解。

第二部分是课上部分。第一，从每个组5个人中，随机抽出一名，针对布置的作业和工程实际问题进行陈述，陈述内容包括：选题、力学建模、计算过程、分析过程和总结，通过陈述，要求学生掌握完整的针对实际问题的力学分析过程。第二是答辩，其他各组根据陈述内容，提出问题，“陈述组”全体成员均可参与回答问题，其他各组提出“有效”问题的，给予加分，从课堂效果来看，这部分最能调动学生的积极性，现场气氛热烈，效果非常好。第三是教师总结，教师根据课前答疑得到的共性问题、课上陈述和答辩环节展现的突出问题进行总结归纳和系统地阐述，为学生建立知识体系框架，梳理学习主要内容、分析方法和做题规律，加深学生的理解程度。

第三部分是课后评价。教师根据课上的陈述环节，对陈述组各个成员的表现给予评价，对答辩环节，各组的表现给予评价，给出综合分数。

2 翻转课堂的效果及局限性

通过对机械动力学这门课的教学改革，可以看到翻转课堂具有极大的魅力：一是让学生走在课堂教学的前面，将传统意义上的预习变成了小组自学；二是通过整个环节的设置，不仅锻炼了学生的学习能力，还能够在表达能力、总结归纳能力、团队协作能力、组织协调能力等等上得到增强；三是充分调动了学生的积极性，他们每说一句话，每提出一个问题都有可能给自己加分；四是能够增加学习的动力，由于陈述部分是随机抽1个人来陈述，即“木桶效应”，因此每一个人都要对自己所在团队负责任，成员中也会相互督促，共同进步。

注意到翻转课堂有诸多益处的同时，我们也发现了它的局限性：一是教师工作量显著加大，课前的准备工作，答疑工作，课后的评价工作等等都是附加给老师的，需要老师付出更多的时间和精力；二是翻转课堂只适用于小班教学，这种设计过程在两个班及以上是根本無法实现的；三是对学生的自觉性要求较高，如果学生在课前的准备不足，甚至不准备，那么翻转课堂的效果会大打折扣。

【参考文献】

[1]于开平.振动力学相关课程设置及教材分析[J].力学与实践，2017，2：185-191.

[2]赵毅，崔良乐.翻转课堂与研究生教学改革研究[J].教育教学论坛，2016，7：132-133.

[3]刘冰璇，孟军，翟洪江.翻转课堂在研究生教学改革中的应用[J].黑龙江教育，2018，1：68-69.