振動與控制基礎(chǔ)課程全英文教學(xué)改革探索

王金江　董瀟瀟　葉倫寬　段禮祥

摘要：振動與控制基礎(chǔ)課程全英文教學(xué)改革以培養(yǎng)專業(yè)知識扎實人才為目標(biāo)，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力和創(chuàng)新能力，推進(jìn)我校建設(shè)國際化大學(xué)的進(jìn)程，培養(yǎng)國際化人才。通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及考核方式的改革，探索教育與創(chuàng)新改革并重的振動與控制基礎(chǔ)課程全英文教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：振動與控制；教學(xué)改革；創(chuàng)新

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）40-0188-02

隨著動力機(jī)械制造技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對動力機(jī)械性能的要求越來越高，機(jī)械裝備日益向高精度、高效、大功率等方向發(fā)展，振動水平已成為影響這些設(shè)備動態(tài)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，越來越受到機(jī)械制造和設(shè)計領(lǐng)域工程師們的高度關(guān)注。開設(shè)振動與控制基礎(chǔ)這門課程可以使同學(xué)們系統(tǒng)掌握振動噪聲基本原理和控制方法并掌握噪聲仿真分析和測試分析的原理，而開設(shè)全英文教學(xué)模式有利于推進(jìn)我校建設(shè)國際化大學(xué)的進(jìn)程，同時能夠加快教學(xué)內(nèi)容的更新，與國際接軌培養(yǎng)國際化人才，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣和理論與工程實際相結(jié)合的能力，為學(xué)生畢業(yè)后讀研或者走上工作崗位打下堅實的專業(yè)基礎(chǔ)，使教學(xué)能夠跟上國際教育發(fā)展的步伐以滿足當(dāng)今社會發(fā)展對人才的需求。另外，每年世界各國的留學(xué)生慕名來到我校學(xué)習(xí)，語言的障礙往往是制約他們學(xué)習(xí)效果的重要因素，因此該英文課程的開設(shè)將使他們的學(xué)習(xí)和溝通變得簡單，取得更好的學(xué)習(xí)效果。

一、以培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)扎實人才為目的，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

振動與控制基礎(chǔ)課程是安全、機(jī)械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是為解決設(shè)備安全故障機(jī)理及診斷、系統(tǒng)的振動問題提供必要的基礎(chǔ)理論和方法的一門學(xué)科，目前中國石油大學(xué)（北京）機(jī)械與儲運(yùn)工程學(xué)院開設(shè)的類似課程只是面向研究生的，尚無針對本科生開設(shè)該課程或者類似課程，因此迫切需要為本科生開設(shè)此門課程來拓展知識面，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。由于本門課程涉及教學(xué)內(nèi)容較多，在有限的教學(xué)時間內(nèi)教學(xué)任務(wù)繁重，因此需要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在有效的時間內(nèi)更全面地掌握課程的宗旨。

從振動與控制基礎(chǔ)這門課程的知識結(jié)構(gòu)來看教學(xué)內(nèi)容綜合性很強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容中涉及很多數(shù)學(xué)以及力學(xué)知識點，而繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程可以借助軟件進(jìn)行求解，對于建立的數(shù)學(xué)模型主要講授求解模型中遇到的困難，這樣可以提高課堂利用率，削弱課程的枯燥乏味性，起到優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的作用。除此之外優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容還應(yīng)注重物理模型的簡化、振動微分方程的建立過程和方法，并對求解結(jié)果分析其振動特性以及求解結(jié)果在實際生產(chǎn)中的運(yùn)用詳細(xì)講解。在課程的基本概念、基本理論講授過程中，簡要介紹振動與控制的發(fā)展簡史、廣泛應(yīng)用以及與其他學(xué)科的交叉關(guān)系，有利于學(xué)生更好地了解學(xué)科的重要意義，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程講授過程中，振動系統(tǒng)特性部分應(yīng)該多結(jié)合工程實例，布置一些相關(guān)調(diào)研作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。同時介紹一些課程相關(guān)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及前沿應(yīng)用，使學(xué)生更多地了解振動與控制力學(xué)理論和實際應(yīng)用的前沿知識，提高學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力。將3-5個學(xué)生分為一個小組，課后讓每個小組收集一些振動與控制理論在工程中應(yīng)用的例子，并進(jìn)行課內(nèi)與課外的討論，使學(xué)生重視課程的學(xué)習(xí)?？菰锏睦碚撆c生動的實例相結(jié)合，調(diào)動學(xué)生上課的積極性，讓學(xué)生們感到學(xué)有所用。

二、以學(xué)生更好接受課程內(nèi)容為目標(biāo)，運(yùn)用教學(xué)手段

振動與控制工程這門課程采用全英文教學(xué)模式，使同學(xué)們直接學(xué)習(xí)和閱讀外文原版教材，提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力的同時掌握本專業(yè)的知識。在教學(xué)實施過程中，應(yīng)盡可能地融合多種教學(xué)手段，豐富教學(xué)組織形式，來提高學(xué)生們的抬頭率。改變傳統(tǒng)課程多媒體教學(xué)中出現(xiàn)的羅列公式和文字的習(xí)慣，課件中增加色彩豐富的圖片和生動的視頻，使枯燥的專業(yè)理論內(nèi)容變得具體、清晰、有趣味。此外加入一些工程實例和練習(xí)，讓同學(xué)們多動腦、多討論，參與到課堂學(xué)習(xí)氛圍中，從而最大限度地提高課程的教學(xué)效率和質(zhì)量。

為了使學(xué)生擁有更好的課程體驗，上課的教學(xué)手段除了采用傳統(tǒng)的“媒體課件+板書”外，還將增加實驗與仿真環(huán)節(jié)，擬引入MATLAB/Simulink仿真軟件。在求解振動與控制分析中多自由度系統(tǒng)所建立的數(shù)學(xué)模型時需要矩陣進(jìn)行計算，而MATLAB語言的核心就是矩陣和數(shù)組。因此，引入MATLAB軟件進(jìn)行教學(xué)，可以簡化數(shù)學(xué)運(yùn)算過程，突出系統(tǒng)特性分析和實際應(yīng)用在教學(xué)中的比重，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。在單獨(dú)自由度系統(tǒng)的有阻尼、無阻尼和受迫振動三種振動條件下，建立微分方程和求解振動體的位移隨時間的運(yùn)動規(guī)律。通過運(yùn)用Simulink進(jìn)行各種模塊的建立和連接，形成流程圖，設(shè)置好各模塊的參數(shù)及系統(tǒng)環(huán)境變量，點擊進(jìn)行模擬，在示波器模塊就可以模擬出系統(tǒng)的物理量隨時間變化關(guān)系圖像曲線，從而分析出系統(tǒng)特性。這個過程在課堂上進(jìn)行演示，彌補(bǔ)實驗條件不足的同時更好地與工程實際相結(jié)合，還為學(xué)生將來完成實踐報告打下良好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

三、以全方面多元化考核學(xué)生為標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建考核方式

對于振動與控制基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，需要綜合應(yīng)用高等數(shù)學(xué)、矩陣?yán)碚摗⒐こ塘W(xué)、計算機(jī)技術(shù)、信號分析等學(xué)科知識，同時這門課程與工程實際問題有著密切的聯(lián)系，課程的理論性強(qiáng)、內(nèi)容廣泛，這就對學(xué)生提出了更高的要求。不但要求學(xué)生掌握基本的振動理論，而且還要掌握這些基本理論在實際工程振動問題中的具體應(yīng)用，更好地做到理論與實踐相結(jié)合。因此考核方式不能僅僅靠一張期末試卷來衡量，應(yīng)采取多元化的考核方式。

振動與控制基礎(chǔ)課程的目的是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力和創(chuàng)新能力。根據(jù)“振動與控制基礎(chǔ)”這門課程的特點，最終考核成績綜合考慮由“平時成績+作業(yè)+實踐環(huán)節(jié)+期末考試”幾部分構(gòu)成。平時成績包括學(xué)生平時的上課情況、課堂表現(xiàn)、小組學(xué)習(xí)的效果、討論課參與程度以及與老師的反饋等。作業(yè)包括課堂作業(yè)與課后作業(yè)的綜合考核。實踐環(huán)節(jié)是通過實驗報告撰寫、做實驗動手能力以及實驗總結(jié)等多方面進(jìn)行考核。期末考試則是以試卷的形式考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識點的掌握情況。通過這種全方面、多元化的考核方式更能考核學(xué)生對課程的掌握程度，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

四、結(jié)束語

振動與控制基礎(chǔ)課程的全英文教學(xué)改革有助于推進(jìn)我校建設(shè)國際化大學(xué)，培養(yǎng)國際化綜合人才。通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、運(yùn)用合理教學(xué)手段以及采用多元化的考核方式，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生更好地掌握振動與控制基礎(chǔ)課程的精髓，為將來的學(xué)習(xí)和工作打下扎實的基礎(chǔ)。

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