張萬福 李春 王宏光

摘 要：針對“透平機械強度與振動”課程特點，對課程開設(shè)時間、課時分配、教材使用等現(xiàn)狀進行了分析，并提出相應(yīng)的改革方案，分別從學(xué)科角度、課程具體內(nèi)容角度出發(fā)構(gòu)建系統(tǒng)的立體化教學(xué)思路。沿著這個思路，加入新型教學(xué)手段，在現(xiàn)有的多媒體教學(xué)、實體模型內(nèi)容基礎(chǔ)上，引入思維導(dǎo)圖方法和微視頻方法將課程內(nèi)容細化。讓學(xué)生成為課堂主體，同時做到學(xué)生與學(xué)生、老師與學(xué)生的平等，并適時插入翻轉(zhuǎn)課堂，以進一步提高課程教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：透平機械 強度與振動 系統(tǒng) 思維導(dǎo)圖 微視頻

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0136-03

透平機械在航空、航天、能源、交通、水利、環(huán)境保護、化工和石油等領(lǐng)域中都得到了十分廣泛的應(yīng)用，如航空發(fā)動機、蒸汽輪機、燃氣輪機。“透平機械強度與振動”課程是動力機械及工程專業(yè)課程之一，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握透平機械結(jié)構(gòu)強度和振動問題的基本理論及設(shè)計計算的基本方法，能夠分析透平機械零部件的強度和振動問題，同時為進一步學(xué)習(xí)透平機械強度和振動問題的有限元軟件分析方法、以及強度和振動測試分析技術(shù)打下基礎(chǔ)，成為在透平機械設(shè)計、運行、安裝、檢修方面具有基本分析能力與解決問題能力的高等技術(shù)應(yīng)用型人才。該課程目前主要特點是學(xué)科涉及知識面寬、工程性強、系統(tǒng)性強、課時相對較少，因此僅僅依靠教材內(nèi)容開展教學(xué)遠遠不能達到教學(xué)目的。該文首先對目前教學(xué)存在的問題進行分析；其次提出系統(tǒng)的立體化教學(xué)等思路，以提高教學(xué)質(zhì)量，并為其他類似課程改革提供參考。

1 “透平機械強度與振動”教學(xué)現(xiàn)狀分析

（1）目前該課程共計32學(xué)時，其中考試占2學(xué)時。但是該課程理論教學(xué)內(nèi)容則較多，而且還需實驗教學(xué)。因此目前教學(xué)時間的安排很難滿足課程的要求。

（2）該課程開課時間為大三學(xué)年下學(xué)期。“透平機械原理、汽輪機裝置與運行”等先修課程尚未開始，因此增加了教學(xué)難度，也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力。

（3）教材的選用難度大，目前還沒有一本適合本科教學(xué)的教材。

（4）課程教學(xué)的系統(tǒng)性較差，一方面是由于該課程學(xué)時及授課時間的限制；另一方面是沒有完整的課程構(gòu)架。

2 多學(xué)科系統(tǒng)框架構(gòu)建

（1）開課學(xué)期的改進。由于目前開課學(xué)期為第6學(xué)期，即大三下學(xué)期，雖然學(xué)生已經(jīng)完成計算機、高等數(shù)學(xué)、材料力學(xué)課程，但能源與動力工程機械基礎(chǔ)、汽輪機裝置與運行、透平機械原理等課程還未開始或同時進行，因此該課程應(yīng)該安排在第7學(xué)期或第6學(xué)期的8～16周，這樣可以為該課程預(yù)備更多的前期知識。

（2）增加課程學(xué)時。本課程內(nèi)容豐富、實踐性很強，不管是對學(xué)生以后的工作，還是科學(xué)研究都有很大的作用，而目前的課程學(xué)時很難滿足當前學(xué)生的需要，因此要適當增加該課程學(xué)時，建議增加至48學(xué)時。

（3）該課程涉及多個學(xué)科，知識面寬，因此需要構(gòu)建該課程的學(xué)科框架，如圖1所示。預(yù)留1～3個學(xué)時用于復(fù)習(xí)計算程序語言、微積分、數(shù)值分析、材料力學(xué)等課程相關(guān)內(nèi)容，預(yù)留1～2個學(xué)時用于透平機械原理方面的知識介紹。只有掌握基本的原理及規(guī)律才能為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，因此需要學(xué)生完全掌握前期的知識。

（4）提取前期每門課程的知識點，使用思維導(dǎo)圖方法將其與該課程聯(lián)系起來，使學(xué)生對課程由表及里都有一個清晰框架，進而提高教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度。

3 “透平機械強度與振動”課程內(nèi)容系統(tǒng)框架構(gòu)建

（1） 教材的使用。目前與該課程適應(yīng)的教材表現(xiàn)出兩個極端，一種是年代較老、重難點不突出，部分內(nèi)容缺乏新意，沒有跟緊當代科技的發(fā)展；另一種雖然內(nèi)容較多、涵蓋知識面較大，但其內(nèi)容主要針對技術(shù)人員，缺乏科學(xué)性。因此需要結(jié)合辦學(xué)定位、人才培養(yǎng)目標、生源以及畢業(yè)后主要就職行業(yè)進一步完善課程體系，編寫一本合適的教材，使之適合當代復(fù)合型高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要。正如上文所述，首先應(yīng)該把前期的預(yù)備知識作為教材內(nèi)容之一；其次在主體內(nèi)容上提高區(qū)分度、提取重難點，并增加新的計算方法，例如計算機程序、大型商業(yè)軟件等；最后加強教材理論內(nèi)容與實際問題的結(jié)合，給出并解決實際問題，使學(xué)生學(xué)有所用。

（2）課程系統(tǒng)框架。課程內(nèi)容的系統(tǒng)框架將使學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容有個整體的認識，利于學(xué)生的記憶及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，如圖2所示。本課程理論教學(xué)主要包含七部分，其中第一章為新加入的前期預(yù)備知識，第二至七章分別是葉片、葉輪、轉(zhuǎn)子、汽缸與隔板的強度與振動。除此之外，加入實驗部分，并給出實驗指導(dǎo)書。根據(jù)目前實驗室條件，可開設(shè)三個實驗：透平機械模型的認知參觀、葉片的頻率測試與模態(tài)分析、轉(zhuǎn)子振動及臨界轉(zhuǎn)速測試。

（3）現(xiàn)代先進教學(xué)手段的改進。在現(xiàn)有的多媒體教學(xué)、實體模型內(nèi)容基礎(chǔ)上，一是運用思維導(dǎo)圖方法將課程內(nèi)容細化，思維導(dǎo)圖是有效的思維模式，是記憶、學(xué)習(xí)、思考等的思維“地圖”，利于人腦的擴散思維的展開。如圖3、圖4所示，可以更清晰地、完整地將課程內(nèi)容傳遞給學(xué)生。二是運用微視頻方法，微視頻具備互動性、娛樂性，一門好的課程對學(xué)生來說應(yīng)該是享受其中的過程，與學(xué)生融為一體、增加課堂的趣味性對教學(xué)質(zhì)量的提高大有裨益，另外可以利用微視頻將課程中的難點、易混淆點在視頻中呈現(xiàn)，可以幫助學(xué)生對課程內(nèi)容的理解。

（4）繼續(xù)加強科研、教學(xué)研究、綜合素質(zhì)訓(xùn)練，以提高教師水平。教學(xué)是通過教師來實現(xiàn)的。難點內(nèi)容是對教師素質(zhì)的考驗。只有教師本身的知識水平達到了較高的水準，才能在授課時講出思想，把握好上述重點和難點內(nèi)容的教學(xué)。

4 以學(xué)生為課堂主體的實踐

提高學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)主動性對教學(xué)有事半功倍的效果，要達到這一目的就需要以學(xué)生為主體，而不是老師一味的灌輸知識。筆者目前探索性的將課程1/3時間分配給學(xué)生、2/3分配給老師，取得了很好的效果，在后期的教學(xué)中分配給學(xué)生的時間將會慢慢增加。在這個實踐過程中，也帶來的幾個問題。

（1）需要學(xué)生課前或課下查閱大量的資料來準備課程，例如每節(jié)課之前大概需要相同的時間來預(yù)習(xí)，這給部分學(xué)生帶來了不少壓力，但是學(xué)生在每節(jié)課程之前都是帶著問題而來，課程結(jié)束之后帶著答案離開，這對學(xué)生信心的培養(yǎng)、興趣的提高非常有幫助。從目前的教學(xué)結(jié)果來看，學(xué)生都覺得該過程受益匪淺。

（2）平等，包括師生之間的平等、學(xué)生與學(xué)生之間的平等，例如發(fā)言權(quán)、老師眼神的分配，這對于以學(xué)生為課堂主體的實踐非常重要。只有當學(xué)生平等、互尊的情感得到滿足時，才會輕松、愉快地投入學(xué)習(xí)，才會主動探究，因此，現(xiàn)代課堂教學(xué)應(yīng)確立平等的教學(xué)觀念，構(gòu)建平等對話的教學(xué)平臺，使教學(xué)在師生平等的過程中進行，將師生關(guān)系理解為愉快的合作，而不是意志間的沖突，對權(quán)威、尊嚴的威脅，讓學(xué)生在率真、坦誠、互尊的環(huán)境里一起學(xué)習(xí)。這個過程應(yīng)該使學(xué)生處于一種心理放松、精力集中、思維活躍，敢想敢問，敢說敢做的狀態(tài)。

（3）翻轉(zhuǎn)課堂，在每個知識點或某一章節(jié)結(jié)束，通過讓學(xué)生自己總結(jié)、站在老師的位置將學(xué)習(xí)內(nèi)容呈現(xiàn)給大家，更進一步地讓學(xué)生講解還未開始的課程內(nèi)容。

5 結(jié)語

針對“透平機械強度與振動”課程目前存在的問題，該文對我校動力機械及工程專業(yè)32學(xué)時本科課程“透平機械強度與振動”教學(xué)進行了設(shè)計與探索。對課程開設(shè)時間、課時分配、教材使用進行了改進，分別從學(xué)科角度、課程具體內(nèi)容角度提出系統(tǒng)的立體化教學(xué)思路，沿著這個思路在今后的課程建設(shè)及教學(xué)過程中，需要繼續(xù)加入新型教學(xué)手段，并以學(xué)生為課堂主體，將課程建設(shè)、教學(xué)質(zhì)量、人才培養(yǎng)推向新的高度。

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