兼顧理論與實踐的機械振動基礎課程教學模式探索

張大義　莫遠哲　范雨　黃行蓉

摘? 要：針對目前機械振動基礎課程教學中存在的學生學習積極性不高、理論與實踐脫節(jié)等問題，文章詳細對比分析了常用教學方法的特點，并探討提出ETHCP教學模式，在每節(jié)課程中將實驗演示、理論推導、歷史簡述、案例分析和課堂練習有機結合，并通過具體教學案例論述了ETHCP實施過程。教學實踐表明，ETHCP可以有效提高學生學習興趣，并且多數(shù)學生對工程中的振動問題可以提出有效的解決思路。

關鍵詞：機械振動;教學模式;理論;工程實踐;實驗

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）25-0096-04

Abstract： It is often reported that the during the course of Fundamentals of Mechanical Vibration， the learning initiative of the students are relatively low because of the disconnection between theory and practice. Aiming at this issue， we reviewed the existing teaching methods and proposed the ETHCP（Experiment-Theory-History-Case-Practice） model of teaching. The basic idea is to incorporate experimental demonstration， theoretical derivation， history introduction， case analyzing， and in-class practice in the teaching of each knowledge point. The specific procedure of ETHCP approach is presented by an example concerning the Rayleigh's approach of modelling the vibration systems. Our teaching practice in Beihang University shows that ETHCP can effectively trigger the curiosity of the students and therefore improve the degree of concentration. We also observed that the students are more confident to use the basic knowledge of vibration to interpret and solve the engineering problems when they are taught by the ETHCP approach.

Keywords： mechanical vibration; teaching mode; theory; engineering practice; experiment

機械振動基礎是機械類專業(yè)的一門必修課程，其目的是培養(yǎng)學生掌握解決各類機械振動問題的理論和方法。機械振動基礎課程也是北京航空航天大學飛行器動力工程專業(yè)本科生的一門專業(yè)課，其教學目的除了培養(yǎng)學生掌握振動的基礎理論知識外，還要求培養(yǎng)學生具備運用振動理論解決航空領域振動問題的能力，這對于該課程的教學效果提出了更高的要求。

由于機械振動課程要運用高等數(shù)學、理論力學、材料力學等多門數(shù)理學科的知識，其教學內容往往抽象、枯燥，課堂教學互動困難、學生學習積極性低。另一方面，理論學習與工程實踐脫節(jié)是目前工科學生培養(yǎng)中存在的普遍問題，學生在學習機械振動課程后，面對工程實際問題沒有分析能力，畢業(yè)生的工程素質常被企業(yè)行業(yè)質疑。因此，如何能在繁復的理論教學過程中，提高學生的學習興趣和主動性，提高學生對知識的運用能力，實現(xiàn)理論與實踐的無縫結合，是教學過程中的關鍵問題。

一、機械振動課程常用教學方法分析

近年來，多位教育工作者針對機械振動課程的教學方法做了探索研究和實踐，給出了建設性意見，代表性工作匯總如表1所示，這些方法對機械振動課程的教學效果與人才培養(yǎng)起到了良好的促進作用。由表1可見，有兩個方面的問題引起了廣泛的關注，其一是如何提高學生的學習興趣，將抽象的數(shù)學公式和枯燥的理論方法變成生動的、具有吸引力的表現(xiàn)手段。其解決途徑包括：增加工程實例分析、增加實驗環(huán)節(jié)、引入計算機輔助軟件、問題式導向教學、啟發(fā)式教學、討論式教學等;其二是如何提高理論與實踐的融合度，其解決途徑包括：教學內容與工程實際相結合、采用實際問題分析的考核方式、涵蓋科學實驗和課程設計、開展創(chuàng)新型和研究型的實驗等。

近年來，引導式的探究式教學或案例教學法得到了極大的推崇，但過于強調探究式教學會占用大量時間，單純采用探究式教學往往很難完成教學任務，并且容易帶來知識孤島現(xiàn)象;完全的講授式教學能夠有效地提高課堂效率，但又限制學生的深入理解，科學范式下的工程教育偏離工程實踐，導致工科畢業(yè)生的工程素質常被企業(yè)行業(yè)質疑，并且也不利于調動學生自主學習的積極性[7]。因此，作者探討在實踐中有機整合探究式教學與講授式教學，傳授理論知識、思維方法、工程實踐能力三者并重，從而實現(xiàn)兩種教學方式的互補。

二、課程教學模式改革思路

作者借鑒上述教學方法和具體措施，結合課程課時和教學條件的客觀限制，探討提出一套增強學生學習興趣，并能將學術研究和工程分析融入教學過程的教學思路。本文提出的ETHCP教學模式，旨在每節(jié)教學過程中采用Experiment（實驗演示）、Theory（理論推導）、History（歷史簡述）、Case（案例分析）、Practice（課堂練習）的教學方法，按照每節(jié)45分鐘至50分鐘規(guī)劃教學環(huán)節(jié)。