關(guān)于船體振動(dòng)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)改革的探討論文

　　論文摘要：在卓越工程師計劃的背景下，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節顯得尤為重要。根據“船體振動(dòng)學(xué)”課程的特點(diǎn)，注重工程實(shí)踐素質(zhì)的培養，優(yōu)化教學(xué)內容，并從加強師生互動(dòng)、學(xué)生的動(dòng)手能力、學(xué)校與企業(yè)相結合等方面對教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革，提出的相應改革措施都有助于調動(dòng)學(xué)生的積極性，增強學(xué)生的動(dòng)手能力，培養學(xué)生的創(chuàng )新意識，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

　　論文關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；船體振動(dòng)；教學(xué)內容；教學(xué)方法

　　教育部聯(lián)合多個(gè)部門(mén)啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養計劃”，目的是培養、造就一批創(chuàng )新能力強，適應經(jīng)濟、社會(huì )發(fā)展需要的各類(lèi)工程技術(shù)人才，提升我國工程教育的國際競爭力。目前已列入中國高等教育中長(cháng)期發(fā)展規劃。按照“卓越工程師培養計劃”的基本要求，應著(zhù)重加強培養大學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng )新能力及加快實(shí)踐教學(xué)環(huán)節的改革。

　　實(shí)踐是工程教育培養的關(guān)鍵環(huán)節，我國現行的工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養模式“科學(xué)化”的趨勢越來(lái)越凸現，重理論、輕實(shí)踐，重課堂、輕課外，重灌輸、輕自學(xué)，忽略了工程的系統性及其實(shí)踐特征，不利于現代工程人才的培養。當前大部分的畢業(yè)生不能迅速適應工作環(huán)境，無(wú)法將書(shū)本上的知識與實(shí)際工作有機結合，缺乏解決問(wèn)題的能力。因此，必須加強工科本科生的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節。

　　“船體振動(dòng)學(xué)”課程作為一門(mén)重要的船舶與海洋工程的專(zhuān)業(yè)課。由于課程設置的內容廣泛、難度較大，本科生學(xué)習過(guò)程中覺(jué)得較為抽象復雜，并且該門(mén)課程在各院校開(kāi)展的時(shí)間不長(cháng)，教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)參考資料缺乏。目前在教學(xué)方面存在很多弊端，特別是在實(shí)踐教學(xué)方面力度不夠大，仍然是重理論、輕實(shí)驗的教學(xué)模式，這就不能全面啟發(fā)學(xué)生的思維，忽視了學(xué)生在學(xué)習上的積極性，不能激勵學(xué)生的創(chuàng )新精神。因此，必須對“船體振動(dòng)學(xué)”的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革。

　　一、“船體振動(dòng)學(xué)”課程的特點(diǎn)

　　早在十九世紀后期，船體振動(dòng)問(wèn)題就開(kāi)始引起人們的注意。近年來(lái)，隨著(zhù)航運事業(yè)的發(fā)展，主機功率和轉速的提高，船舶噸位加大，肥大船型的出現，船體振動(dòng)問(wèn)題日益突出。由于造船技術(shù)的進(jìn)步，船體結構減輕，相應地結構剛度也減小，這更易激起較大的船體振動(dòng)。近二十年來(lái)，在我國亦有不少海洋和江河船舶發(fā)生過(guò)較嚴重的振動(dòng)問(wèn)題。船體振動(dòng)問(wèn)題日益引起造船部門(mén)的關(guān)注和國內外眾多學(xué)者和專(zhuān)家的興趣。因此，船體振動(dòng)學(xué)將成為現代船舶專(zhuān)業(yè)大學(xué)生不可或缺的專(zhuān)業(yè)知識，“船體振動(dòng)學(xué)”課程與其他課程相比，具有理論難、工程實(shí)踐性強等特點(diǎn)。

　　1.工程實(shí)踐性強

　　“船體振動(dòng)學(xué)”課程的目的是讓學(xué)生掌握船體振動(dòng)的基本理論，船體振動(dòng)的原因、船體振動(dòng)的測試與振動(dòng)衡準、船體防振與減振措施�！按�體振動(dòng)學(xué)”課程的開(kāi)設建立在學(xué)生能較好地掌握“船體結構”、“船體結構強度”、“船舶結構力學(xué)”等基礎課程的基礎上，指導學(xué)生進(jìn)入應用階段，課程具有很強的工程實(shí)踐性。

　　2.課程教學(xué)內容多，難度大

　　該課程首先講授單自由度系統、多自由度系統和彈性體振動(dòng)的基本理論及其計算方法，這些屬于專(zhuān)業(yè)基礎范疇。在此基礎上，講解船體結構振動(dòng)特性和計算、船體振動(dòng)的原因、船體振動(dòng)測試與振動(dòng)衡準、船體防振與減振措施，屬于專(zhuān)業(yè)課內容。該門(mén)課程既有理論深度，又有工程應用實(shí)例，內容廣泛，涉及的相關(guān)知識多。它不僅涉及到材料力學(xué)、結構力學(xué)、船體結構、船體結構強度等知識，還將針對船舶局部及整體結構拓展學(xué)生對于結構動(dòng)力學(xué)方面的學(xué)習，對于本科生而言，“船體振動(dòng)學(xué)”課程不容易學(xué)好；對于教師來(lái)說(shuō)，“船體振動(dòng)學(xué)”是一門(mén)教學(xué)難度較大的課程。

　　3.課程學(xué)時(shí)少

　　對于船舶與海洋工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，掌握船體振動(dòng)的基本理論以及如何進(jìn)行隔振減振是非常必要的。但教學(xué)學(xué)時(shí)較少，一般在32學(xué)時(shí)左右。目前該課程存在著(zhù)教學(xué)內容多而難，但教學(xué)時(shí)間少的矛盾，這樣導致教師只好選擇性的講述部分內容，這必定影響到學(xué)生的學(xué)習效果，很難達到培養現代卓越工程師類(lèi)型人才的目的。

　　二、優(yōu)化教學(xué)內容，注重工程實(shí)踐素質(zhì)的培養

　　“船體振動(dòng)學(xué)”作為一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課程，其改革與建設必須符合卓越工程師計劃的專(zhuān)業(yè)培養目標，即社會(huì )應用型人才。精心選擇優(yōu)化教學(xué)內容，合理安排教學(xué)課時(shí)，疏通及理順與已學(xué)基礎、專(zhuān)業(yè)課程的關(guān)系。

　　1.課堂教學(xué)內容的改革

　　在有限的32學(xué)時(shí)內，“船體振動(dòng)學(xué)”課程需講授的主要內容有：?jiǎn)巫杂啥认到y的振動(dòng)、多自由度系統的振動(dòng)、具有分布參數系統的振動(dòng)、船體總振動(dòng)、船舶局部振動(dòng)、船舶振動(dòng)原因、防振和減振方法。前三個(gè)部分是振動(dòng)的基本原理，公式相當多，推導過(guò)程比較復雜，具有一定的難度，而且比較抽象。但這幾部分之間又是有一定聯(lián)系的，將單自由度的基本原理進(jìn)行推廣，另外兩部分學(xué)習起來(lái)也就比較容易。因此，可以將前三章的內容連貫起來(lái)講，縮減講授內容，只對問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行講解，要求學(xué)生課后自學(xué)并在實(shí)驗課上對自學(xué)內容進(jìn)行驗證。這樣不但節省了理論學(xué)時(shí)，還可以培養學(xué)生的自學(xué)能力，增加學(xué)生學(xué)習的成就感，提高學(xué)習的自主性和積極性。后面的幾部分是專(zhuān)門(mén)針對船舶與海洋結構物的振動(dòng)進(jìn)行講授，并增加相關(guān)船舶的噪聲及其控制的內容。在新技術(shù)、新成果上，每章后面增加新技術(shù)或實(shí)際應用案例，在上課時(shí)穿插一些實(shí)際的工程項目，拓展學(xué)生的思維和知識面。

　　2.工程實(shí)例分析

　　船體振動(dòng)與工程實(shí)際密切相關(guān)。為了培養學(xué)生對振動(dòng)學(xué)的興趣，我們在緒論中介紹振動(dòng)在船舶、土木、交通、建筑、機械、航空航天、地震等中的應用，以一系列的工程實(shí)例來(lái)激發(fā)學(xué)生對振動(dòng)學(xué)的興趣。在講授振動(dòng)的基本概念、基本原理和基本方法的過(guò)程中，應善于結合工程實(shí)例來(lái)分析、強化學(xué)生的工程概念。

　　教學(xué)與科研相結合，將相關(guān)的科研實(shí)踐引入到船體振動(dòng)的課堂上，引起學(xué)生學(xué)習的興趣。工程實(shí)例除了來(lái)源于自己的科研實(shí)踐之外，還應時(shí)時(shí)刻刻關(guān)注國內國際發(fā)生的重大事故，注重積累關(guān)于船體振動(dòng)引起事故的分析等。盡量了解與振動(dòng)相關(guān)的其他學(xué)科的知識，而且是多多益善。多讀一些本學(xué)科的經(jīng)典著(zhù)作，注重積累，增加內涵，不斷提高教師自身的知識儲備。

　　3.學(xué)生自主型實(shí)驗教學(xué)

　　專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課主要培養學(xué)生專(zhuān)業(yè)基本技能，將理論知識應用到實(shí)際操作中，培養學(xué)生的動(dòng)手能力和主動(dòng)思考解決工程問(wèn)題的能力。在教學(xué)內容的設計上，既要注意與課程教學(xué)體系的改革內容相對應，又要考慮實(shí)驗課教學(xué)內容的相對獨立性。

　　“船體振動(dòng)學(xué)”課程的工程應用性較強，因此實(shí)驗應該是課程的重要組成部分。為此，我們應在學(xué)習理論知識的基礎上，開(kāi)展以學(xué)生自主進(jìn)行的、探索性的振動(dòng)實(shí)驗教學(xué)活動(dòng)。例如：?jiǎn)巫杂啥认到y的固有頻率測量、有阻尼自由振動(dòng)、直梁的強迫振動(dòng)、船模的總體振動(dòng)等。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節重點(diǎn)培養學(xué)生的自學(xué)能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

　　4.軟件仿真實(shí)驗教學(xué)

　　軟件仿真實(shí)驗能夠將書(shū)本上抽象的數學(xué)公式及概念直觀(guān)的呈現出來(lái)，目前江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院擁有齊全的大型通用有限元軟件如ANSYS/LS-DYNA、ABAQUS、MSC.NASTRAN等，能夠模擬各種簡(jiǎn)單和復雜的工程實(shí)際情況。比如對于船體結構的振動(dòng)，可以建立一部分艙段結構，通過(guò)有限元計算可以得到結構的總體和局部振動(dòng)，得到結構的響應，即應力和位移等，并可以以動(dòng)畫(huà)的方式呈現出來(lái)，將抽象的公式轉化為生動(dòng)的錄像片。對于船體振動(dòng)相關(guān)的理論知識，用數值仿真的方法不但與理論有相互呼應的效果，而且還可以作為課堂教學(xué)的一部分，使問(wèn)題淺顯易懂，加深學(xué)生對理論知識的理解和消化，開(kāi)拓了學(xué)生的視野和知識面。

　　三、教學(xué)方法及教學(xué)手段的實(shí)踐改革

　　1.加強師生互動(dòng)

　　“船體振動(dòng)學(xué)”課程是一門(mén)理論和實(shí)踐并重的課程。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性和主動(dòng)性，在教學(xué)過(guò)程中可采用提問(wèn)式、討論式、師生角色互換等教學(xué)方法，誘導、鼓勵學(xué)生進(jìn)行思考和討論，加強教師與學(xué)生的互動(dòng)，這樣可拉近教師和學(xué)生之間的距離。不僅讓學(xué)生掌握了知識，還促使學(xué)生養成了自學(xué)的習慣。

　　對于重要的知識點(diǎn)，需要通過(guò)習題的方式讓學(xué)生加深對知識點(diǎn)的理解，安排適當的時(shí)間給學(xué)生進(jìn)行講解，并與學(xué)生進(jìn)行討論，學(xué)生從被動(dòng)接受到主動(dòng)思考，習題課可有效提高學(xué)生對理論知識的理解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣；對于重點(diǎn)章節，要求學(xué)生對本章節中的重點(diǎn)部分進(jìn)行總結歸納，制作PPT向其他同學(xué)講授，并將此項內容作為考核的一部分，學(xué)生要做到比較順暢地講解，提取所學(xué)內容的重點(diǎn)部分，必須課上認真聽(tīng)講，課后認真復習回顧，這無(wú)形之中調動(dòng)了學(xué)生聽(tīng)課的積極性。而且，既可以幫助學(xué)生加深對知識點(diǎn)的記憶，又鍛煉了學(xué)生的語(yǔ)言表達和歸納總結的能力。學(xué)生講解完之后，教師將針對學(xué)生的講解內容進(jìn)行點(diǎn)評，針對學(xué)生講解的不足之處，對一些問(wèn)題進(jìn)行重新解釋和補充。形成師生互動(dòng)的課堂教學(xué)氣氛。

　　2.加強學(xué)生的動(dòng)手能力

　　對于“船舶振動(dòng)學(xué)”課程中的實(shí)驗教學(xué)，要加強學(xué)生動(dòng)手能力的訓練。對于一些驗證性的實(shí)驗（如單自由度體系的固有頻率等），學(xué)生可以按課本上的理論結合試驗的內容進(jìn)行分析計算，然后用實(shí)驗的結果以及數值仿真的結果驗證理論分析的結果，這樣既可以讓學(xué)生把課堂中所學(xué)的知識在實(shí)驗室消化和吸收，又培養了學(xué)生的動(dòng)手能力。在實(shí)驗過(guò)程當中一旦發(fā)現了這些問(wèn)題，教師應該給予及時(shí)的引導，通過(guò)師生共同討論的形式引導學(xué)生自己總結出正確的結論，并組織學(xué)生在課后一起討論實(shí)驗過(guò)程中出現的問(wèn)題，總結實(shí)驗的成功經(jīng)驗及失敗教訓，通過(guò)這樣的方式可以有效地培養學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，另外，也可提高學(xué)生的學(xué)習積極性。

　　對于一些自主型實(shí)驗，2、3個(gè)學(xué)生為一組，讓學(xué)生自己設計整個(gè)過(guò)程，引導學(xué)生制作實(shí)驗試件、查閱資料、觀(guān)察和發(fā)現問(wèn)題，鼓勵學(xué)生嘗試自主解決問(wèn)題，開(kāi)闊學(xué)生的思路，培養學(xué)生的動(dòng)手、創(chuàng )新能力；鼓勵學(xué)生在實(shí)驗的過(guò)程中發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題；鼓勵學(xué)生自己分析查找實(shí)驗失敗的原因，從失敗中吸取教訓，不斷總結提高。使學(xué)生自己動(dòng)手，人人操作，獨立完成實(shí)驗任務(wù)。引導學(xué)生記錄研究過(guò)程以及正確運用相關(guān)規范或標準進(jìn)行實(shí)驗數據處理和分析，并在實(shí)驗的過(guò)程中得出一些有意義的結論，指導學(xué)生進(jìn)行討論和交流，并撰寫(xiě)科技論文或申報相關(guān)的專(zhuān)利。這樣，學(xué)生不但可以找到自信，同時(shí)學(xué)生的能力也能得到全面的提高。

　　通過(guò)實(shí)驗，一方面可以有效的幫助學(xué)生發(fā)揮他們豐富的想象力和創(chuàng )造力，另一方面可以培養學(xué)生對于抽象化問(wèn)題的思維想象能力以及自主的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。[3]在實(shí)驗操作的過(guò)程中可以有效的培養學(xué)生的團隊合作意識和獨立自主的精神。

　　3.傳統教學(xué)模式與多媒體教學(xué)相結合

　　多媒體教學(xué)改變了傳統的教學(xué)方式，其中融入多種教學(xué)軟件，聲、圖、文并茂，重點(diǎn)、難點(diǎn)彩色標識，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣，減少了教師板書(shū)的時(shí)間，因此可以有更多時(shí)間詳細的講解重點(diǎn)和難點(diǎn)內容。對于比較枯燥、抽象、難以理解的內容，可以借助多媒體教學(xué)，例如在講單自由度系統阻尼振動(dòng)時(shí)，可以運用多媒體動(dòng)畫(huà)模擬該過(guò)程，使整個(gè)振動(dòng)過(guò)程形象化。

　　本課程實(shí)踐性強，內容上靈活。因此，可以采用多媒體現代化教學(xué)手段，改善教學(xué)效果。多媒體教學(xué)可以從文字、圖像、聲音等方面對學(xué)生的聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)產(chǎn)生多樣化的刺激和誘導，能夠生動(dòng)形象的描述所要闡述的知識點(diǎn)，從而調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性，使課堂教學(xué)生動(dòng)活潑。

　　但需要指出的是，雖然多媒體教學(xué)有效的改善了教學(xué)效果，但也不能完全依賴(lài)于多媒體。應采用傳統教師的主導與多媒體輔助手段相結合的方式，比如單自由度系統固有頻率以及振動(dòng)模態(tài)公式的推導采用黑板板書(shū)的教學(xué)方式相較于多媒體而言學(xué)生更容易掌握相關(guān)知識，這樣可以更好地調動(dòng)學(xué)生的積極性，使教學(xué)效果明顯提高。

　　4.學(xué)校與企業(yè)合作，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革

　　目前，本專(zhuān)業(yè)的學(xué)生是在大二、大四固定的時(shí)間進(jìn)入造船廠(chǎng)進(jìn)行認知實(shí)習和生產(chǎn)實(shí)習。學(xué)�？梢苑e極與企業(yè)交流，把企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題（如輪機基座的振動(dòng)問(wèn)題等）帶入課堂中，秉承互惠互利的合作原則，為實(shí)踐性教學(xué)打開(kāi)一定的通道。我們可以把教學(xué)地點(diǎn)安排在企業(yè)，在理論學(xué)習的同時(shí)，請企業(yè)內的優(yōu)秀人才集中時(shí)間對學(xué)生進(jìn)行課程的培訓，并使得學(xué)生參與到企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中去，這樣，學(xué)生既加深了對理論知識的理解，又可以使學(xué)生提前了解以后的工作狀況；同時(shí)，學(xué)院也可以選派一些教師為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)服務(wù)和專(zhuān)業(yè)技能培訓，比如對企業(yè)進(jìn)行一些專(zhuān)業(yè)軟件知識的培訓等。

　　5.課外科技活動(dòng)

　　將課外科技活動(dòng)、電子制作大賽以及本科生創(chuàng )新計劃等納入到教學(xué)活動(dòng)中來(lái)，課內外學(xué)習相互結合，課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相融合，使學(xué)生視野開(kāi)闊、能力增強。如可以開(kāi)展一些特殊船型設計大賽、環(huán)保船設計、船體減振設計大賽等，學(xué)生們在教師的指導下，進(jìn)行了理論的提升，可發(fā)表一些相關(guān)的論文，還可以使創(chuàng )新轉化為專(zhuān)利。這樣，學(xué)生在課外科技活動(dòng)中，實(shí)踐能力得到了加強，創(chuàng )新能力也得到了明顯提高。

　　四、結語(yǔ)

　　在卓越工程師計劃背景下，“船體振動(dòng)學(xué)”課程是一門(mén)知識面廣、學(xué)習難度大的專(zhuān)業(yè)必修課，具有實(shí)踐性強，教學(xué)內容多等特點(diǎn)。結合課程目前的現狀和存在的問(wèn)題，以加強學(xué)生的綜合分析能力和實(shí)踐創(chuàng )新能力為目的，對“船體振動(dòng)學(xué)”課程在理論和教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中的教學(xué)進(jìn)行初步探討，這些都可有效的調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)成效。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節的設計，不但能夠加深學(xué)生對理論知識的理解，還可以培養學(xué)生的實(shí)際操作技能，鍛煉學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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