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摘要：針對(duì)江蘇大學(xué)車輛工程專業(yè)《機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)》課程具有學(xué)習(xí)內(nèi)容多、學(xué)習(xí)課時(shí)少、學(xué)習(xí)難度較高等特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在學(xué)習(xí)積極性不高、學(xué)習(xí)效率低下、實(shí)際工程問題分析能力不足等問題，通過將現(xiàn)代教育理念及模式與教學(xué)相融合、密切結(jié)合理論教學(xué)與實(shí)際工程、將仿真軟件融入教學(xué)等手段，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決實(shí)際問題的能力，提高課程教學(xué)質(zhì)量和效率，獲得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：車輛工程;機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ);課程教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）52-0176-02

《機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)》是江蘇大學(xué)車輛工程專業(yè)本科生培養(yǎng)計(jì)劃中的一門專業(yè)必修課程，是一門研究機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的課程。課程研究各類振動(dòng)現(xiàn)象的基本規(guī)律，為解決實(shí)際機(jī)械振動(dòng)問題提供理論基礎(chǔ)。課程建立在高等數(shù)學(xué)、矩陣論、理論力學(xué)、信號(hào)分析與處理等課程的基礎(chǔ)上，使學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)分析與控制的基本理論，能夠解決車輛工程所涉及的振動(dòng)問題[1]。它也是汽車?yán)碚摗⑵囋肼暸c振動(dòng)控制、車輛動(dòng)力學(xué)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)課程。

課程的具體目標(biāo)為：（1）了解機(jī)械振動(dòng)涉及的工程領(lǐng)域與車輛工程中的振動(dòng)問題;（2）掌握機(jī)械振動(dòng)的基本理論;（3）將實(shí)際機(jī)械振動(dòng)問題抽象為動(dòng)力學(xué)模型，并能運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析和解決實(shí)際機(jī)械振動(dòng)問題;（4）了解機(jī)械振動(dòng)領(lǐng)域的新知識(shí)、新理論、新技術(shù)，并能夠借助網(wǎng)絡(luò)等媒體工具，查找相關(guān)資料和信息，具有繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究工程非線性振動(dòng)與隨機(jī)振動(dòng)問題的潛能和素質(zhì)。

一、課程教學(xué)中存在的問題

《機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)》共設(shè)置32個(gè)學(xué)時(shí)，相較車輛工程專業(yè)其他必修課程，具有學(xué)習(xí)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少、涉及知識(shí)面多、理論概念抽象、模型計(jì)算煩瑣、學(xué)習(xí)難度較高等特點(diǎn)[2]。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對(duì)機(jī)械振動(dòng)的基本概念及原理理解不夠透徹，對(duì)動(dòng)力學(xué)模型的建立及求解感到困難。由于實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)較少，學(xué)生在處理實(shí)際機(jī)械振動(dòng)問題時(shí)，難以建立合理的理論模型并進(jìn)行研究，缺乏分析實(shí)際工程問題的能力。部分學(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱，老師需要在課堂上幫學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)的數(shù)學(xué)及力學(xué)知識(shí)，加劇了課程學(xué)習(xí)的壓力。由于課程理論推導(dǎo)過程較多，部分學(xué)生感到乏味枯燥，學(xué)習(xí)的自主性與積極性不高，學(xué)習(xí)效率低下。為使課程變得有趣生動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主積極性，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題與創(chuàng)新科研的能力，筆者結(jié)合自身講課經(jīng)歷，探討課程教學(xué)模式改革，提高教學(xué)質(zhì)量與效率，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

二、提高課程教學(xué)效果的措施

1.將現(xiàn)代教育理念及模式與教學(xué)獲得相融合。傳統(tǒng)教學(xué)模式是結(jié)合課堂教學(xué)與課下討論，結(jié)合板書與多媒體課件，模式比較固定單一，大多將教師作為課堂主體，學(xué)生參與不夠，學(xué)習(xí)興趣與自主積極性不高。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，在教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代教育理念及模式，將傳統(tǒng)的教學(xué)模式向以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，密切關(guān)注學(xué)生感到困惑難懂的知識(shí)點(diǎn)，積極與學(xué)生互動(dòng)，解答難題，提高學(xué)習(xí)興趣。教師可采用啟發(fā)式、討論式、師生互換角色等綜合教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。例如，適時(shí)將翻轉(zhuǎn)課堂這種比較現(xiàn)代的教學(xué)模式引入教學(xué)，教師提前布置下節(jié)課需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，要求學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)，在下節(jié)課中師生互換角色，教師負(fù)責(zé)提問，學(xué)生負(fù)責(zé)講解，通過師生互動(dòng)，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，學(xué)生的參與度更高，更能積極主動(dòng)思考，解決問題、表達(dá)與溝通的能力也得到充分鍛煉。

2.理論教學(xué)與實(shí)際工程密切結(jié)合。機(jī)械振動(dòng)是一種廣泛存在于實(shí)際工程與日常生活中的物理現(xiàn)象。利用機(jī)械振動(dòng)可以設(shè)計(jì)制造振動(dòng)篩選機(jī)等機(jī)械設(shè)備，但機(jī)械振動(dòng)也會(huì)影響或損壞機(jī)械設(shè)備。在教學(xué)中，理論教學(xué)與實(shí)際工程密切結(jié)合，將復(fù)雜抽象的理論概念進(jìn)行簡化處理，學(xué)生更易接受并切實(shí)掌握這些概念。例如，在解釋共振現(xiàn)象時(shí)，可以列舉因共振而發(fā)生倒塌的塔科馬海峽大橋來闡述共振的危害，進(jìn)而引出減振概念，指引學(xué)生思考如何通過減振方法減小實(shí)際工程中產(chǎn)生的振動(dòng)問題。在闡述單自由度、兩自由度以及多自由度系統(tǒng)振動(dòng)的區(qū)別時(shí)，可以用行駛中的汽車垂向振動(dòng)問題作為比較的實(shí)例，根據(jù)研究特點(diǎn)和實(shí)際解決的問題，汽車可以相應(yīng)地簡化成這幾類振動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)而說明分析這幾類振動(dòng)系統(tǒng)時(shí)所用方法的差異性。

課程教學(xué)過程中，穿插講解機(jī)械振動(dòng)分析與控制方法在汽車上的應(yīng)用，與車輛工程專業(yè)緊密貼合，如汽車動(dòng)力總成振動(dòng)分析與懸置優(yōu)化，汽車被動(dòng)、半主動(dòng)與主動(dòng)懸架系統(tǒng)研究等，這樣可以使學(xué)生將學(xué)到的機(jī)械振動(dòng)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際汽車振動(dòng)問題中，掌握并運(yùn)用學(xué)到的振動(dòng)理論，提高學(xué)生分析與解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新與科研能力。

3.將仿真軟件融入教學(xué)。機(jī)械振動(dòng)問題的研究思路一般是：將實(shí)際振動(dòng)問題抽象為便于分析的動(dòng)力學(xué)模型，列出振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程，選擇合適的微分方程求解方法求解其動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，得到系統(tǒng)位移、速度及加速度與時(shí)間的變化關(guān)系。這部分計(jì)算過程比較復(fù)雜、煩瑣，學(xué)生會(huì)對(duì)教學(xué)內(nèi)容感到乏味枯燥，學(xué)習(xí)效率不高。為此，在教學(xué)過程中，將ADAMS、ANSYS、MATLAB等仿真軟件融入教學(xué)，將軟件仿真與理論學(xué)習(xí)密切結(jié)合，學(xué)生運(yùn)用仿真軟件求解系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，將一些抽象的振動(dòng)問題用圖像表示并具體化，使學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識(shí)[3]。下面列舉兩個(gè)簡單的例子說明運(yùn)用仿真軟件處理振動(dòng)問題的直觀性與有效性。①車架模態(tài)分析。利用有限元仿真軟件ANSYS分析車架的模態(tài)，建立車架的有限元模型，得到車架的彎曲與扭轉(zhuǎn)模態(tài)圖，通過仿真軟件，給學(xué)生演示車架的前幾階模態(tài)，加深學(xué)生對(duì)模態(tài)、固有頻率、阻尼比以及振型等概念的理解，進(jìn)而研究發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)與駕駛室懸置、車架模態(tài)在汽車設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)系，提高學(xué)生在分析具體汽車振動(dòng)問題的能力。②隔振原理。隔振包括積極隔振與消極隔振，其中積極隔振是降低設(shè)備振動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境及基礎(chǔ)的影響，同時(shí)減小設(shè)備自身的振動(dòng)，其隔振效果可用力傳遞率來評(píng)價(jià)，用MATLAB畫出力傳遞率圖，研究力傳遞率與阻尼比及頻率比的變化關(guān)系。通過仿真軟件，學(xué)生可以清楚地看到系統(tǒng)各參數(shù)對(duì)力傳遞率的影響規(guī)律，加深理解隔振原理，有助于學(xué)生設(shè)計(jì)隔振系統(tǒng)。

三、結(jié)語

本文針對(duì)《機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)》課程特點(diǎn)以及課程教學(xué)問題，提出將現(xiàn)代教育理念及模式與教學(xué)相融合、理論教學(xué)與實(shí)際工程密切結(jié)合、將仿真軟件融入教學(xué)等手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，獲得良好的教學(xué)效果。

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