研究生機(jī)械動(dòng)力學(xué)課程翻轉(zhuǎn)課堂初探

李佰洲　蔡蘭蓉　劉瑛

【摘 要】機(jī)械動(dòng)力學(xué)是很多工科專業(yè)本科和研究生的重要課程，并已成為工程技術(shù)人員必須具備的理論知識(shí)。本文針對(duì)以往教學(xué)中，研究生主觀能動(dòng)性發(fā)揮不足，很多研究生不會(huì)提問(wèn)題和提不出問(wèn)題的現(xiàn)象進(jìn)行了教學(xué)改革，采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式，結(jié)合案例教學(xué)法，取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂；機(jī)械動(dòng)力學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)： TH113-4；G643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）15-0055-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.026

A Preliminary Study on Flipped Classroom for Mechanical Dynamics of Postgraduates

LI Bai-zhou CAI Lan-rong LIU Ying

（School of Mechanical Engineering，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

【Abstract】Mechanical dynamics is an important course for many undergraduate students and postgraduates majoring in engineering.And it has become a necessary theoretical knowledge for the engineering technicians.But in the previous teaching process， postgraduates were seriously lack of initiative.Furthermore most of them didnt know how to ask questions，and even didnt have any questions at all.According to this phenomenon，the flipped classroom combined with the case-based teaching method was introduced.Good effect have been achieved through the teaching reform.

【Key words】Flipped classroom；Mechanical dynamics；Teaching reform

0 引言

機(jī)械動(dòng)力學(xué)是機(jī)械類專業(yè)本科和研究生的重要課程，主要講授內(nèi)容涵蓋單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)、多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)、多自由度系統(tǒng)振動(dòng)的近似解法、彈性體的振動(dòng)以及減振技術(shù)等。涉及的先修課程包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、常微分方程和數(shù)理方程，甚至涵蓋積分變換、彈性力學(xué)和有限元法等課程的知識(shí)點(diǎn)[1]。工程實(shí)際中許多的振動(dòng)問(wèn)題可以通過(guò)線性振動(dòng)理論將其解決，因此，掌握好機(jī)械動(dòng)力學(xué)對(duì)研究生科研工作具有重要作用。

然而，由于機(jī)械動(dòng)力學(xué)在講授過(guò)程中，會(huì)涉及到大量較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題。如離散系統(tǒng)的振動(dòng)方程為常微分方程，彈性體振動(dòng)問(wèn)題的方程為偏微分方程等，這導(dǎo)致在傳統(tǒng)的以教師講授為主的課堂上，會(huì)有大篇幅的數(shù)學(xué)運(yùn)算和公式推導(dǎo)過(guò)程，學(xué)生聽不進(jìn)去，不愿意聽，課堂效果不佳。同時(shí)，學(xué)生的“向師性”導(dǎo)致老師說(shuō)什么是什么，學(xué)生逐漸喪失了很多獨(dú)立思考的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致在科研工作中不會(huì)提問(wèn)題和提不出問(wèn)題。以上兩點(diǎn)要求我們的教學(xué)工作必須作出調(diào)整，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1 翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)

近年來(lái)，翻轉(zhuǎn)課堂是一種比較流行的教學(xué)方法，簡(jiǎn)單意義上來(lái)說(shuō)，翻轉(zhuǎn)課堂即將學(xué)生課上和課下的學(xué)習(xí)顛倒過(guò)來(lái)，將課前有組織的學(xué)習(xí)作為核心和重點(diǎn)，而將傳統(tǒng)的課上的時(shí)間變成課前學(xué)習(xí)的補(bǔ)充和延續(xù)[2]。根據(jù)這一設(shè)計(jì)思想，同時(shí)也考慮到自身資源配置問(wèn)題，我們將課程授課模式確定為課前、課中和課后三個(gè)部分：

第一部分是課前的準(zhǔn)備。第一是要將目標(biāo)班級(jí)的學(xué)生分組，5人一組，任意組隊(duì)，并確定一名組長(zhǎng)。因?yàn)樽罱K的考核目標(biāo)是根據(jù)“工程教育認(rèn)證”的思想，要考察全員達(dá)成度，后續(xù)的答辯環(huán)節(jié)也是從5人中任意抽取一人進(jìn)行答辯，代表團(tuán)隊(duì)中5個(gè)人的成績(jī)。第二是強(qiáng)調(diào)課前的學(xué)習(xí)。這里的課前學(xué)習(xí)不是預(yù)習(xí)，而是根據(jù)老師提供的材料，包括思維導(dǎo)圖、PPT、參考書目和參考視頻等，進(jìn)行小組學(xué)習(xí)和討論，針對(duì)思維導(dǎo)圖中給出的思路和布置的任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。這里學(xué)生可以根據(jù)自己小組的實(shí)際情況，控制學(xué)習(xí)的時(shí)間、地點(diǎn)，并完成作業(yè)和工程實(shí)際問(wèn)題的討論，在這個(gè)過(guò)程中，不僅可以鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，還可以鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、組織協(xié)調(diào)能力以及分析和解決問(wèn)題的能力。第三是及時(shí)輔導(dǎo)?？紤]到學(xué)生自學(xué)能力有限，在自學(xué)過(guò)程中難免會(huì)遇到解決不了的問(wèn)題，通過(guò)及時(shí)答疑，掌握學(xué)生自學(xué)進(jìn)展，同時(shí)整（下轉(zhuǎn)第96頁(yè)）（上接第55頁(yè)）理和搜集共性問(wèn)題，以便在課上進(jìn)行有針對(duì)性的講解。

第二部分是課上部分。第一，從每個(gè)組5個(gè)人中，隨機(jī)抽出一名，針對(duì)布置的作業(yè)和工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行陳述，陳述內(nèi)容包括：選題、力學(xué)建模、計(jì)算過(guò)程、分析過(guò)程和總結(jié)，通過(guò)陳述，要求學(xué)生掌握完整的針對(duì)實(shí)際問(wèn)題的力學(xué)分析過(guò)程。第二是答辯，其他各組根據(jù)陳述內(nèi)容，提出問(wèn)題，“陳述組”全體成員均可參與回答問(wèn)題，其他各組提出“有效”問(wèn)題的，給予加分，從課堂效果來(lái)看，這部分最能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，現(xiàn)場(chǎng)氣氛熱烈，效果非常好。第三是教師總結(jié)，教師根據(jù)課前答疑得到的共性問(wèn)題、課上陳述和答辯環(huán)節(jié)展現(xiàn)的突出問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)歸納和系統(tǒng)地闡述，為學(xué)生建立知識(shí)體系框架，梳理學(xué)習(xí)主要內(nèi)容、分析方法和做題規(guī)律，加深學(xué)生的理解程度。

第三部分是課后評(píng)價(jià)。教師根據(jù)課上的陳述環(huán)節(jié)，對(duì)陳述組各個(gè)成員的表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)，對(duì)答辯環(huán)節(jié)，各組的表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)，給出綜合分?jǐn)?shù)。

2 翻轉(zhuǎn)課堂的效果及局限性

通過(guò)對(duì)機(jī)械動(dòng)力學(xué)這門課的教學(xué)改革，可以看到翻轉(zhuǎn)課堂具有極大的魅力：一是讓學(xué)生走在課堂教學(xué)的前面，將傳統(tǒng)意義上的預(yù)習(xí)變成了小組自學(xué)；二是通過(guò)整個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)置，不僅鍛煉了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，還能夠在表達(dá)能力、總結(jié)歸納能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、組織協(xié)調(diào)能力等等上得到增強(qiáng)；三是充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，他們每說(shuō)一句話，每提出一個(gè)問(wèn)題都有可能給自己加分；四是能夠增加學(xué)習(xí)的動(dòng)力，由于陳述部分是隨機(jī)抽1個(gè)人來(lái)陳述，即“木桶效應(yīng)”，因此每一個(gè)人都要對(duì)自己所在團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)任，成員中也會(huì)相互督促，共同進(jìn)步。

注意到翻轉(zhuǎn)課堂有諸多益處的同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)了它的局限性：一是教師工作量顯著加大，課前的準(zhǔn)備工作，答疑工作，課后的評(píng)價(jià)工作等等都是附加給老師的，需要老師付出更多的時(shí)間和精力；二是翻轉(zhuǎn)課堂只適用于小班教學(xué)，這種設(shè)計(jì)過(guò)程在兩個(gè)班及以上是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的；三是對(duì)學(xué)生的自覺(jué)性要求較高，如果學(xué)生在課前的準(zhǔn)備不足，甚至不準(zhǔn)備，那么翻轉(zhuǎn)課堂的效果會(huì)大打折扣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于開平.振動(dòng)力學(xué)相關(guān)課程設(shè)置及教材分析[J].力學(xué)與實(shí)踐，2017，2：185-191.

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[3]劉冰璇，孟軍，翟洪江.翻轉(zhuǎn)課堂在研究生教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].黑龍江教育，2018，1：68-69.