王勇 田翔 張云順

摘要：針對江蘇大學(xué)車輛工程專業(yè)《機械振動基礎(chǔ)》課程具有學(xué)習(xí)內(nèi)容多、學(xué)習(xí)課時少、學(xué)習(xí)難度較高等特點，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)與實際工程、將仿真軟件融入教學(xué)等手段，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決實際問題的能力，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;機械振動基礎(chǔ);課程教學(xué)實踐

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

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

課程的具體目標(biāo)為：（1）了解機械振動涉及的工程領(lǐng)域與車輛工程中的振動問題;（2）掌握機械振動的基本理論;（3）將實際機械振動問題抽象為動力學(xué)模型，并能運用所學(xué)理論知識分析和解決實際機械振動問題;（4）了解機械振動領(lǐng)域的新知識、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與隨機振動問題的潛能和素質(zhì)。

一、課程教學(xué)中存在的問題

《機械振動基礎(chǔ)》共設(shè)置32個學(xué)時，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)時少、涉及知識面多、理論概念抽象、模型計算煩瑣、學(xué)習(xí)難度較高等特點[2]。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對機械振動的基本概念及原理理解不夠透徹，對動力學(xué)模型的建立及求解感到困難。由于實際工程經(jīng)驗較少，學(xué)生在處理實際機械振動問題時，難以建立合理的理論模型并進行研究，缺乏分析實際工程問題的能力。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，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，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自主積極性，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題與創(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)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，在教學(xué)中運用現(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點，積極與學(xué)生互動，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，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。例如，適時將翻轉(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，進一步提高學(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)與實際工程密切結(jié)合。機械振動是一種廣泛存在于實際工程與日常生活中的物理現(xiàn)象。利用機械振動可以設(shè)計制造振動篩選機等機械設(shè)備，但機械振動也會影響或損壞機械設(shè)備。在教學(xué)中，理論教學(xué)與實際工程密切結(jié)合，將復(fù)雜抽象的理論概念進行簡化處理，學(xué)生更易接受并切實掌握這些概念。例如，在解釋共振現(xiàn)象時，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際工程中產(chǎn)生的振動問題。在闡述單自由度、兩自由度以及多自由度系統(tǒng)振動的區(qū)別時，可以用行駛中的汽車垂向振動問題作為比較的實例，根據(jù)研究特點和實際解決的問題，汽車可以相應(yīng)地簡化成這幾類振動系統(tǒng)，進而說明分析這幾類振動系統(tǒng)時所用方法的差異性。

課程教學(xué)過程中，穿插講解機械振動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，如汽車動力總成振動分析與懸置優(yōu)化，汽車被動、半主動與主動懸架系統(tǒng)研究等，這樣可以使學(xué)生將學(xué)到的機械振動知識運用到實際汽車振動問題中，掌握并運用學(xué)到的振動理論，提高學(xué)生分析與解決實際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新與科研能力。

3.將仿真軟件融入教學(xué)。機械振動問題的研究思路一般是：將實際振動問題抽象為便于分析的動力學(xué)模型，列出振動系統(tǒng)的運動微分方程，選擇合適的微分方程求解方法求解其動力學(xué)響應(yīng)，得到系統(tǒng)位移、速度及加速度與時間的變化關(guān)系。這部分計算過程比較復(fù)雜、煩瑣，學(xué)生會對教學(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)生運用仿真軟件求解系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)，將一些抽象的振動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[3]。下面列舉兩個簡單的例子說明運用仿真軟件處理振動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)生對模態(tài)、固有頻率、阻尼比以及振型等概念的理解，進而研究發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機與駕駛室懸置、車架模態(tài)在汽車設(shè)計時的關(guān)系，提高學(xué)生在分析具體汽車振動問題的能力。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)備振動對周圍環(huán)境及基礎(chǔ)的影響，同時減小設(shè)備自身的振動，其隔振效果可用力傳遞率來評價，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)計隔振系統(tǒng)。

三、結(jié)語

本文針對《機械振動基礎(chǔ)》課程特點以及課程教學(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，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，獲得良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭榮，張敏，張立軍，彭為.《機械振動學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容、模式及考評方式改革探索[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報，2012，（09）：140-141.

[2]韓維，柳文林.《機械振動》課程建設(shè)的探索與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2016，（41）：59-60.

[3]郜志英，尹忠俊，王文瑞.數(shù)值仿真處理機械振動課程若干教學(xué)難點[J].中國冶金教育，2017，（02）：8-11.