“中国制造2025战略”下“机械振动学”的教学探究

潘五九 李红双 王明海

（沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁 沈阳110136）

0 引言

党的十九大召开以来，新时代中国特色社会主义思想对中国教育的发展起到了至关重要的作用。在时代发展的大背景下，新时代的研究生不仅要有扎实的基础知识，还要有解决实际问题的能力和创新能力。“中国制造2025战略”指出我国计划在2025年成为制造业超级大国。实现制造强国的战略目标，必须坚持问题导向，并统筹谋划和突出重点。必须凝聚全社会共识，加快制造业转型升级，全面提升发展质量和核心竞争力。然而制造业的发展、转型和升级都离不开机械工程学科中基于机械振动学的设计理论与方法。因此，从“机械振动学”课程建设与改革研究出发，在让学生能够充分掌握理论知识的基础上，若还能与科研项目密切结合，可极大提高学生的专业素养。

“机械振动学”是机械类专业研究生的一门主干课程。深入理解和掌握机械振动相关专业知识对于工科学生未来的机械设计工作，有着毋庸置疑的重要意义[1]。机械振动学综合了高等数学、理论力学、振动测试以及信号分析与处理等多门学科知识，与科研和工程实际问题有着紧密的联系。高等教育领域的实践者和理论研究者们辛勤耕耘，取得了诸多理论和实践成果，成绩斐然[2]。如侯劲汝等[3]提出了以学生为中心的多模式教学与多元化考核相结合的教学改革与探索。赵秀亮等[4]提出了利用计算机技术分析振动问题的教学方法。在地方高校机械类专业开展创新创业教育的情况下，王玮[5]分析了目前创新创业教育存在的问题，并提出了加强创新创业教育的途径和方法。毛崎波等[6]提出了制定与工程实际发展相结合的教学内容及问题式导向的教育方法，并采取了实践与期终相结合的课程考核方式。李晨阳等[7]从“机械振动”课程的基本概况出发，提出了基于“机械振动”课程的学生数学、力学、哲学思维及实际问题解决能力培养路径。石国宏等[8]就解决机械振动中复杂数值分析计算问题，利用VB软件进行了相关探索。李津津等[9]对机械工程专业人才培养提出了贯通式项目制研究型综合实践教学新模式。黄文军[10]运用数控仿真软件，针对实训课程教学特点以及存在的问题，通过机电一体化的教学改革，实现“一人一机”教学模式，取得了明显的教学成果。众所周知，现在的教育更加强调实践，但是能真正做好这点的并不多。这就要求研究生能够掌握基础理论知识，同时需要注重对这些理论在实际问题中的应用。

1 理论教学模式的改革探索

“机械振动学”是一门以物理概念为基础，以数学方法、数值计算技术和测试技术为工具的力学分支课程。振动问题的一般解决流程如下图1所示。

图1 振动问题的解决流程

机械振动理论教学阶段应与科研项目案例紧密结合。所选择的科研项目案例应与课堂所述的知识点高度关联，而且应具有综合性强、难度适中的特点。首先，将这个案例作为课堂阐述对象，围绕其中的振动问题结合振动理论知识点进行讲解。然后，把案例中的振动问题简化，以便于同学们理解。接着，解决问题，获得工程问题解。需要注意的是知识点的实际和综合应用。最后，对整个过程进行分析和总结。这种能够和科研项目案例深度融合的课堂在引起同学们关注的同时，可以增强学生的理解能力，还可以让学生快速体验到学以致用的感觉，可谓是一举三得。另外，课堂上可以让学生提一些与自己研究方向有关的问题，让学生积极地参与到课堂中来，可以锻炼学生提出新的问题的能力。在课堂的最后，教师可以引导学生做一个深入的案例总结，分析在解决这个案例时的不足之处，争取在解决下一个案例时做到更好。经过一段时间的课堂教学后，发现这种与科研项目案例结合的教学方式更能激发学生学习的兴趣，同时提升了学生的课堂积极性，丰富了学生的视野，增强了学生的工程应用能力。说明这种课堂模式是非常正确的。

2 实验教学模式的改革探索

对于“机械振动”课程的教学来说，理论和实验教学模式是解决工程实际振动问题两大不可分割的手段，它们相辅相成，缺一不可。甚至在某些情况下振动实验更为重要。科研项目中的实验研究具有明确的目标，尽可能利用教师科研项目中实验研究与机械振动课程内容联系紧密的部分，借助科研实验平台，构建有工程应用背景的课程实验目标、实验内容以及实验的具体要求，让学生在实验过程中能验证问题的同时，能够学到解决问题的方法。比如，振动系统的测试实验是本课程中重要的实验之一，振动测试可分为三类的基本任务，具体方法任务如表1所示。

就上面的振动测试实验而言，在实际工程问题中，首先按照其应用的范围选择一种最适合解决工程问题的方法。然后按照方法的步骤进行实验，根据实际情况对实验步骤做相应的修改。最后考虑经济效益等方面的问题，得到工程实验的最优结果。

在科研项目中，实验具有更强的目的性。与科研项目的实验不同，课程中的实验比较强调学生做的过程，更注重学生的合作性和完成度。将科研部分中的实验部分与课程中的实验部分相结合起来，是实验教学模式改革中最重要的问题之一。首先，让学生在实验之前熟练掌握实验设备的使用方法，牢记实验步骤。然后，实验开始的时候明确本次实验在科研项目目的，以及期待的实验结果。实验中，结合科研项目，优化实验步骤，让实验变得灵活，但不能违背实验目的。最后，获得实验结果，多检查几遍，确保实验结果的准确性。总结本次实验，提升学生的工程实验能力。

3 结论

“机械振动学”课程经过多年的教学实践经验积累，已经有十分完善的教学模式。但是由于科学技术的发展，再加上“中国制造2025战略”背景下对制造业人才的科研素养要求越来越高，理论和实验教学与科研项目结合的教学模式已经变得非常重要。在课堂融入工程实际问题能让学生了解到机械振动领域的前沿科技成果，同时极大的提升学生科研的兴趣。理论教学时，教师要做好引导的工作，增加学生在教学培养过程中的主动权，使学生能够将课堂理论的知识应用到实际工程问题中。实验教学中，要善于把课程实验的侧重点和科研项目实验的侧重点结合起来，加强学生的动手能力和创新能力。在科研项目驱动下，实现理论和实验教学的有机融合。本课程的教学改革举措使学生能够真正地学以致用,成为“中国制造2025战略”的合格建设者。