關(guān)于“船體振動學(xué)”課程實踐教學(xué)改革的探討

1、<p>　　關(guān)于“船體振動學(xué)”課程實踐教學(xué)改革的探討</p><p>　　論文摘要：在卓越工程師計劃的背景下，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)顯得尤為重要。根據(jù)“船體振動學(xué)”課程的特點，注重工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，并從加強師生互動、學(xué)生的動手能力、學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合等方面對教學(xué)方法和教學(xué)手段進行改革，提出的相應(yīng)改革措施都有助于調(diào)動學(xué)生的積極性，增強學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。 &l

2、t;/p><p>　　論文關(guān)鍵詞：實踐教學(xué)；船體振動；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法 </p><p>　　教育部聯(lián)合多個部門啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，目的是培養(yǎng)、造就一批創(chuàng)新能力強，適應(yīng)經(jīng)濟、社會發(fā)展需要的各類工程技術(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期發(fā)展規(guī)劃。按照“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的基本要求，應(yīng)著重加強培養(yǎng)大學(xué)生工程實踐創(chuàng)新能力及加快實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革。 &l

3、t;/p><p>　　實踐是工程教育培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我國現(xiàn)行的工程類專業(yè)人才培養(yǎng)模式“科學(xué)化”的趨勢越來越凸現(xiàn)，重理論、輕實踐，重課堂、輕課外，重灌輸、輕自學(xué)，忽略了工程的系統(tǒng)性及其實踐特征，不利于現(xiàn)代工程人才的培養(yǎng)。當前大部分的畢業(yè)生不能迅速適應(yīng)工作環(huán)境，無法將書本上的知識與實際工作有機結(jié)合，缺乏解決問題的能力。因此，必須加強工科本科生的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。 </p><p>　　“船體振動學(xué)”課

4、程作為一門重要的船舶與海洋工程的專業(yè)課。由于課程設(shè)置的內(nèi)容廣泛、難度較大，本科生學(xué)習(xí)過程中覺得較為抽象復(fù)雜，并且該門課程在各院校開展的時間不長，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，特別是在實踐教學(xué)方面力度不夠大，仍然是重理論、輕實驗的教學(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(xí)上的積極性，不能激勵學(xué)生的創(chuàng)新精神。因此，必須對“船體振動學(xué)”的實踐教學(xué)進行改革。 </p><p>　　一

5、、“船體振動學(xué)”課程的特點 </p><p>　　早在十九世紀后期，船體振動問題就開始引起人們的注意。近年來，隨著航運事業(yè)的發(fā)展，主機功率和轉(zhuǎn)速的提高，船舶噸位加大，肥大船型的出現(xiàn)，船體振動問題日益突出。由于造船技術(shù)的進步，船體結(jié)構(gòu)減輕，相應(yīng)地結(jié)構(gòu)剛度也減小，這更易激起較大的船體振動。近二十年來，在我國亦有不少海洋和江河船舶發(fā)生過較嚴重的振動問題。船體振動問題日益引起造船部門的關(guān)注和國內(nèi)外眾多學(xué)者和專家的興趣。因

6、此，船體振動學(xué)將成為現(xiàn)代船舶專業(yè)大學(xué)生不可或缺的專業(yè)知識，“船體振動學(xué)”課程與其他課程相比，具有理論難、工程實踐性強等特點。 </p><p><b>　　1.工程實踐性強 </b></p><p>　　“船體振動學(xué)”課程的目的是讓學(xué)生掌握船體振動的基本理論，船體振動的原因、船體振動的測試與振動衡準、船體防振與減振措施?！按w振動學(xué)”課程的開設(shè)建立在學(xué)生能較好地掌握“

7、船體結(jié)構(gòu)”、“船體結(jié)構(gòu)強度”、“船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)”等基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生進入應(yīng)用階段，課程具有很強的工程實踐性。 </p><p>　　2.課程教學(xué)內(nèi)容多，難度大 </p><p>　　該課程首先講授單自由度系統(tǒng)、多自由度系統(tǒng)和彈性體振動的基本理論及其計算方法，這些屬于專業(yè)基礎(chǔ)范疇。在此基礎(chǔ)上，講解船體結(jié)構(gòu)振動特性和計算、船體振動的原因、船體振動測試與振動衡準、船體防振與減振措施，屬于專

8、業(yè)課內(nèi)容。該門課程既有理論深度，又有工程應(yīng)用實例，內(nèi)容廣泛，涉及的相關(guān)知識多。它不僅涉及到材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、船體結(jié)構(gòu)、船體結(jié)構(gòu)強度等知識，還將針對船舶局部及整體結(jié)構(gòu)拓展學(xué)生對于結(jié)構(gòu)動力學(xué)方面的學(xué)習(xí)，對于本科生而言，“船體振動學(xué)”課程不容易學(xué)好；對于教師來說，“船體振動學(xué)”是一門教學(xué)難度較大的課程。 </p><p><b>　　3.課程學(xué)時少 </b></p><p&g

9、t;　　對于船舶與海洋工程專業(yè)的學(xué)生，掌握船體振動的基本理論以及如何進行隔振減振是非常必要的。但教學(xué)學(xué)時較少，一般在32學(xué)時左右。目前該課程存在著教學(xué)內(nèi)容多而難，但教學(xué)時間少的矛盾，這樣導(dǎo)致教師只好選擇性的講述部分內(nèi)容，這必定影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，很難達到培養(yǎng)現(xiàn)代卓越工程師類型人才的目的。 </p><p>　　二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，注重工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng) </p><p>　　“船體振動學(xué)”

10、作為一門重要的專業(yè)課程，其改革與建設(shè)必須符合卓越工程師計劃的專業(yè)培養(yǎng)目標，即社會應(yīng)用型人才。精心選擇優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，合理安排教學(xué)課時，疏通及理順與已學(xué)基礎(chǔ)、專業(yè)課程的關(guān)系。 </p><p>　　1.課堂教學(xué)內(nèi)容的改革 </p><p>　　在有限的32學(xué)時內(nèi)，“船體振動學(xué)”課程需講授的主要內(nèi)容有：單自由度系統(tǒng)的振動、多自由度系統(tǒng)的振動、具有分布參數(shù)系統(tǒng)的振動、船體總振動、船舶局部振動、船舶

11、振動原因、防振和減振方法。前三個部分是振動的基本原理，公式相當多，推導(dǎo)過程比較復(fù)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行推廣，另外兩部分學(xué)習(xí)起來也就比較容易。因此，可以將前三章的內(nèi)容連貫起來講，縮減講授內(nèi)容，只對問題點進行講解，要求學(xué)生課后自學(xué)并在實驗課上對自學(xué)內(nèi)容進行驗證。這樣不但節(jié)省了理論學(xué)時，還可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感，提高學(xué)習(xí)的自主性和積極性。后面的幾部分是專

12、門針對船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的振動進行講授，并增加相關(guān)船舶的噪聲及其控制的內(nèi)容。在新技術(shù)、新成果上，每章后面增加新技術(shù)或?qū)嶋H應(yīng)用案例，在上課時穿插一些實際的工程項目，拓展學(xué)生的思維和知識面。 </p><p><b>　　2.工程實例分析 </b></p><p>　　船體振動與工程實際密切相關(guān)。為了培養(yǎng)學(xué)生對振動學(xué)的興趣，我們在緒論中介紹振動在船舶、土木、交通、建筑、機械

13、、航空航天、地震等中的應(yīng)用，以一系列的工程實例來激發(fā)學(xué)生對振動學(xué)的興趣。在講授振動的基本概念、基本原理和基本方法的過程中，應(yīng)善于結(jié)合工程實例來分析、強化學(xué)生的工程概念。 </p><p>　　教學(xué)與科研相結(jié)合，將相關(guān)的科研實踐引入到船體振動的課堂上，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。工程實例除了來源于自己的科研實踐之外，還應(yīng)時時刻刻關(guān)注國內(nèi)國際發(fā)生的重大事故，注重積累關(guān)于船體振動引起事故的分析等。盡量了解與振動相關(guān)的其他學(xué)科

14、的知識，而且是多多益善。多讀一些本學(xué)科的經(jīng)典著作，注重積累，增加內(nèi)涵，不斷提高教師自身的知識儲備。 </p><p>　　3.學(xué)生自主型實驗教學(xué) </p><p>　　專業(yè)實驗課主要培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)基本技能，將理論知識應(yīng)用到實際操作中，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和主動思考解決工程問題的能力。在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計上，既要注意與課程教學(xué)體系的改革內(nèi)容相對應(yīng)，又要考慮實驗課教學(xué)內(nèi)容的相對獨立性。 </p&

15、gt;<p>　　“船體振動學(xué)”課程的工程應(yīng)用性較強，因此實驗應(yīng)該是課程的重要組成部分。為此，我們應(yīng)在學(xué)習(xí)理論知識的基礎(chǔ)上，開展以學(xué)生自主進行的、探索性的振動實驗教學(xué)活動。例如：單自由度系統(tǒng)的固有頻率測量、有阻尼自由振動、直梁的強迫振動、船模的總體振動等。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)重點培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、分析問題和解決問題的能力。 </p><p>　　4.軟件仿真實驗教學(xué) </p><p&g

16、t;　　軟件仿真實驗?zāi)軌驅(qū)旧铣橄蟮臄?shù)學(xué)公式及概念直觀的呈現(xiàn)出來，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，能夠模擬各種簡單和復(fù)雜的工程實際情況。比如對于船體結(jié)構(gòu)的振動，可以建立一部分艙段結(jié)構(gòu)，通過有限元計算可以得到結(jié)構(gòu)的總體和局部振動，得到結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，即應(yīng)力和位移等，并可以以動畫的方式呈現(xiàn)出來，將抽象的公式轉(zhuǎn)化為生動的錄像片。對于船體振動相關(guān)的

17、理論知識，用數(shù)值仿真的方法不但與理論有相互呼應(yīng)的效果，而且還可以作為課堂教學(xué)的一部分，使問題淺顯易懂，加深學(xué)生對理論知識的理解和消化，開拓了學(xué)生的視野和知識面。 </p><p>　　三、教學(xué)方法及教學(xué)手段的實踐改革 </p><p><b>　　1.加強師生互動 </b></p><p>　　“船體振動學(xué)”課程是一門理論和實踐并重的課程。為了

18、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，在教學(xué)過程中可采用提問式、討論式、師生角色互換等教學(xué)方法，誘導(dǎo)、鼓勵學(xué)生進行思考和討論，加強教師與學(xué)生的互動，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(yǎng)成了自學(xué)的習(xí)慣。 </p><p>　　對于重要的知識點，需要通過習(xí)題的方式讓學(xué)生加深對知識點的理解，安排適當?shù)臅r間給學(xué)生進行講解，并與學(xué)生進行討論，學(xué)生從被動接受到主動思考，習(xí)題課可有效提

19、高學(xué)生對理論知識的理解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；對于重點章節(jié)，要求學(xué)生對本章節(jié)中的重點部分進行總結(jié)歸納，制作PPT向其他同學(xué)講授，并將此項內(nèi)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(nèi)容的重點部分，必須課上認真聽講，課后認真復(fù)習(xí)回顧，這無形之中調(diào)動了學(xué)生聽課的積極性。而且，既可以幫助學(xué)生加深對知識點的記憶，又鍛煉了學(xué)生的語言表達和歸納總結(jié)的能力。學(xué)生講解完之后，教師將針對學(xué)生的講解內(nèi)容進行點評，針對學(xué)生講解的不足之處，對一些問

20、題進行重新解釋和補充。形成師生互動的課堂教學(xué)氣氛。 </p><p>　　2.加強學(xué)生的動手能力 </p><p>　　對于“船舶振動學(xué)”課程中的實驗教學(xué)，要加強學(xué)生動手能力的訓(xùn)練。對于一些驗證性的實驗（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(jié)合試驗的內(nèi)容進行分析計算，然后用實驗的結(jié)果以及數(shù)值仿真的結(jié)果驗證理論分析的結(jié)果，這樣既可以讓學(xué)生把課堂中所學(xué)的知識在實驗室消化和吸收，

21、又培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力。在實驗過程當中一旦發(fā)現(xiàn)了這些問題，教師應(yīng)該給予及時的引導(dǎo)，通過師生共同討論的形式引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)出正確的結(jié)論，并組織學(xué)生在課后一起討論實驗過程中出現(xiàn)的問題，總結(jié)實驗的成功經(jīng)驗及失敗教訓(xùn)，通過這樣的方式可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性，另外，也可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。 </p><p>　　對于一些自主型實驗，2、3個學(xué)生為一組，讓學(xué)生自己設(shè)計整個過程，引導(dǎo)學(xué)生制作實驗試件、查閱資料、觀察和發(fā)

22、現(xiàn)問題，鼓勵學(xué)生嘗試自主解決問題，開闊學(xué)生的思路，培養(yǎng)學(xué)生的動手、創(chuàng)新能力；鼓勵學(xué)生在實驗的過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題；鼓勵學(xué)生自己分析查找實驗失敗的原因，從失敗中吸取教訓(xùn)，不斷總結(jié)提高。使學(xué)生自己動手，人人操作，獨立完成實驗任務(wù)。引導(dǎo)學(xué)生記錄研究過程以及正確運用相關(guān)規(guī)范或標準進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析，并在實驗的過程中得出一些有意義的結(jié)論，指導(dǎo)學(xué)生進行討論和交流，并撰寫科技論文或申報相關(guān)的專利。這樣，學(xué)生不但可以找到自信，同時學(xué)生的能力也能

23、得到全面的提高。 </p><p>　　通過實驗，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(yǎng)學(xué)生對于抽象化問題的思維想象能力以及自主的分析問題和解決問題的能力。[3]在實驗操作的過程中可以有效的培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識和獨立自主的精神。 </p><p>　　3.傳統(tǒng)教學(xué)模式與多媒體教學(xué)相結(jié)合 </p><p>　　多媒體教學(xué)改變了傳統(tǒng)的教

24、學(xué)方式，其中融入多種教學(xué)軟件，聲、圖、文并茂，重點、難點彩色標識，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減少了教師板書的時間，因此可以有更多時間詳細的講解重點和難點內(nèi)容。對于比較枯燥、抽象、難以理解的內(nèi)容，可以借助多媒體教學(xué)，例如在講單自由度系統(tǒng)阻尼振動時，可以運用多媒體動畫模擬該過程，使整個振動過程形象化。 </p><p>　　本課程實踐性強，內(nèi)容上靈活。因此，可以采用多媒體現(xiàn)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

25、、圖像、聲音等方面對學(xué)生的聽覺和視覺產(chǎn)生多樣化的刺激和誘導(dǎo)，能夠生動形象的描述所要闡述的知識點，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使課堂教學(xué)生動活潑。 </p><p>　　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，但也不能完全依賴于多媒體。應(yīng)采用傳統(tǒng)教師的主導(dǎo)與多媒體輔助手段相結(jié)合的方式，比如單自由度系統(tǒng)固有頻率以及振動模態(tài)公式的推導(dǎo)采用黑板板書的教學(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

26、調(diào)動學(xué)生的積極性，使教學(xué)效果明顯提高。 </p><p>　　4.學(xué)校與企業(yè)合作，促進實踐教學(xué)改革 </p><p>　　目前，本專業(yè)的學(xué)生是在大二、大四固定的時間進入造船廠進行認知實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)。學(xué)?？梢苑e極與企業(yè)交流，把企業(yè)生產(chǎn)過程中遇到的問題（如輪機基座的振動問題等）帶入課堂中，秉承互惠互利的合作原則，為實踐性教學(xué)打開一定的通道。我們可以把教學(xué)地點安排在企業(yè)，在理論學(xué)習(xí)的同時，請企業(yè)

27、內(nèi)的優(yōu)秀人才集中時間對學(xué)生進行課程的培訓(xùn)，并使得學(xué)生參與到企業(yè)生產(chǎn)活動中去，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，學(xué)院也可以選派一些教師為企業(yè)進行技術(shù)服務(wù)和專業(yè)技能培訓(xùn)，比如對企業(yè)進行一些專業(yè)軟件知識的培訓(xùn)等。 </p><p><b>　　5.課外科技活動 </b></p><p>　　將課外科技活動、電子制作大賽以及本科生創(chuàng)

28、新計劃等納入到教學(xué)活動中來，課內(nèi)外學(xué)習(xí)相互結(jié)合，課堂教學(xué)與實踐教學(xué)相融合，使學(xué)生視野開闊、能力增強。如可以開展一些特殊船型設(shè)計大賽、環(huán)保船設(shè)計、船體減振設(shè)計大賽等，學(xué)生們在教師的指導(dǎo)下，進行了理論的提升，可發(fā)表一些相關(guān)的論文，還可以使創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為專利。這樣，學(xué)生在課外科技活動中，實踐能力得到了加強，創(chuàng)新能力也得到了明顯提高。 </p><p><b>　　四、結(jié)語 </b></p>

29、<p>　　在卓越工程師計劃背景下，“船體振動學(xué)”課程是一門知識面廣、學(xué)習(xí)難度大的專業(yè)必修課，具有實踐性強，教學(xué)內(nèi)容多等特點。結(jié)合課程目前的現(xiàn)狀和存在的問題，以加強學(xué)生的綜合分析能力和實踐創(chuàng)新能力為目的，對“船體振動學(xué)”課程在理論和教學(xué)實踐過程中的教學(xué)進行初步探討，這些都可有效的調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)成效。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計，不但能夠加深學(xué)生對理論知識的理解，還可以培養(yǎng)學(xué)生的實際操作