郭長(zhǎng)文 徐睿

摘 要：機(jī)械動(dòng)力學(xué)是我校研究生的基礎(chǔ)理論和實(shí)踐應(yīng)用緊密結(jié)合的一門(mén)學(xué)位課，為配合重慶機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，充分利用我校機(jī)械、車(chē)輛專(zhuān)業(yè)多年積累起的豐厚教學(xué)資源，將機(jī)械動(dòng)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容劃分為四個(gè)教學(xué)板塊，每個(gè)板塊由專(zhuān)業(yè)教師采用工程案例教學(xué)，同時(shí)注重仿真軟件在課堂上的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為機(jī)械類(lèi)研究生建立系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)械動(dòng)力學(xué) 研究生 教學(xué)改革 動(dòng)力學(xué)建模方法 案例教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：O3-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（c）-0173-02

研究生的教育目的是培養(yǎng)研究生的自學(xué)能力、研究能力與創(chuàng)新能力。隨著研究生招生的擴(kuò)大化，同時(shí)為順應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展的要求，研究生的培養(yǎng)方向已經(jīng)從面向科研和教學(xué)方向的精英教育逐漸轉(zhuǎn)為適應(yīng)地方工農(nóng)業(yè)發(fā)展需要的實(shí)用型教育[1]。

重慶是西部現(xiàn)代制造業(yè)基地，為加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，重慶兩江新區(qū)從2012年開(kāi)始，將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為重要發(fā)展戰(zhàn)略，并規(guī)劃出占地2平方公里，形成“1區(qū)5平臺(tái)”為一體的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園。機(jī)械、車(chē)輛工程、材料專(zhuān)業(yè)是我校的優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)，為配合重慶機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相關(guān)院系和專(zhuān)業(yè)在研究生教育方面做出了相應(yīng)的革新。

隨著機(jī)器人、車(chē)輛、航天器等機(jī)械系統(tǒng)的高性能、高精度的設(shè)計(jì)要求，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)實(shí)時(shí)、精確、有效的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和控制已成為目前的研究熱點(diǎn)，這也是機(jī)械動(dòng)力學(xué)的研究難點(diǎn)。因此，機(jī)械動(dòng)力學(xué)是機(jī)械類(lèi)碩士研究生的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，需要在有限的課時(shí)內(nèi)講述機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與分析等方面的基本理論與方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，其教學(xué)效果的優(yōu)劣關(guān)乎學(xué)生能否構(gòu)建完善的現(xiàn)代設(shè)計(jì)知識(shí)體系，是否適應(yīng)我國(guó)制造業(yè)企業(yè)對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的要求。

1 教學(xué)中存在的問(wèn)題

目前，我校這門(mén)課程的教學(xué)存在以下問(wèn)題：（1）研究生入學(xué)水平參差不齊，一些學(xué)生對(duì)材料力學(xué)、振動(dòng)理論不熟悉甚至沒(méi)有接觸過(guò)，導(dǎo)致課程的基本概念難以深入。（2）課程內(nèi)容覆蓋面廣，與多門(mén)專(zhuān)業(yè)課有交集，知識(shí)體系龐大，學(xué)生無(wú)法對(duì)課程建立一個(gè)整體、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。（3）課程內(nèi)容抽象，深?yuàn)W晦澀，學(xué)生感覺(jué)枯燥難學(xué)，無(wú)學(xué)習(xí)興趣。采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式授課，學(xué)生通常只掌握了基本的動(dòng)力學(xué)概念，很難達(dá)到確立完整、清晰的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)研究問(wèn)題的培養(yǎng)目標(biāo)。為此，我校積極推進(jìn)該課程的教學(xué)改革，強(qiáng)化課程內(nèi)容建設(shè)，主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生建立完善的專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系，提高學(xué)生分析、解決工程問(wèn)題的能力。

2 課程改革具體措施

（1）重新編排教學(xué)內(nèi)容。

根據(jù)我校研究生的入學(xué)水平，按照機(jī)械動(dòng)力學(xué)教學(xué)大綱的基本要求，配合我校機(jī)器人專(zhuān)業(yè)的相關(guān)研究?jī)?nèi)容，重新編排教學(xué)內(nèi)容[2]，形成四個(gè)教學(xué)板塊[3]。（如表1所示）

從表1可以看出，新編排的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容從理論分析進(jìn)而到實(shí)驗(yàn)研究，從零部件動(dòng)力學(xué)到系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，從線性系統(tǒng)跨越到非線性系統(tǒng)，形成系統(tǒng)、完整的體系。

（2）注重與其他課程的銜接。

在教學(xué)中，每一個(gè)板塊都由一位專(zhuān)門(mén)從事該方向研究的教師主講，并加強(qiáng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)的串聯(lián)。例如：在力學(xué)原理模塊，可以將理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)等課程知識(shí)串聯(lián)，形成如圖1所示的基礎(chǔ)理論體系。模塊間相互融合又相互獨(dú)立，能夠完成課程的基本要求，使得學(xué)生更加系統(tǒng)的掌握“機(jī)械動(dòng)力學(xué)”課程的知識(shí)，從而建立起一個(gè)相對(duì)完善的知識(shí)體系[4]。

（3）教學(xué)案例化。

第一板塊的教學(xué)，傾向于理論教學(xué)，而其后的三個(gè)板塊則側(cè)重案例化教學(xué)。在每個(gè)板塊中引入該版塊任課教師在科研領(lǐng)域取得的成果，從如何選取研究的切入點(diǎn)到分析問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)，再到結(jié)果的正確性與應(yīng)用性上，通過(guò)與學(xué)生互動(dòng)探討一一解決，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)動(dòng)力，獲得良好的教學(xué)效果。

（4）注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

為加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)必不可少。例如：講解車(chē)輛動(dòng)力學(xué)時(shí)，任課教師可將授課地點(diǎn)直接搬至我校的汽車(chē)博物館，結(jié)合設(shè)備實(shí)物，詳細(xì)講解車(chē)輛動(dòng)力學(xué)的起源、現(xiàn)象及解決策略。任課教師可以有針對(duì)性的設(shè)置某些問(wèn)題，通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)演示及有效數(shù)據(jù)的采集來(lái)解決，使學(xué)生掌握儀器的使用方法和數(shù)據(jù)采集及分析。

（5）課堂教學(xué)引入仿真軟件。

在機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，涉及大量的工程問(wèn)題，如果都采用展現(xiàn)實(shí)物并實(shí)驗(yàn)的方式，實(shí)施起來(lái)困難重重。在沒(méi)條件觀看實(shí)物或?qū)嶒?yàn)的情況下，教師可以通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真軟件建好動(dòng)力學(xué)仿真模型，在課堂上演示并仿真結(jié)果，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解[5]。

3 結(jié)論

結(jié)合我校實(shí)際情況，對(duì)機(jī)械動(dòng)力學(xué)的教學(xué)實(shí)施以上五種改進(jìn)措施。通過(guò)一個(gè)完整的教學(xué)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)本門(mén)課程的整體把握明顯優(yōu)于往屆學(xué)生，但鑒于該課程學(xué)時(shí)數(shù)的限制，很多嘗試淺嘗輒止，還未發(fā)揮效果。解決好教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)少的矛盾、理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的矛盾，是該門(mén)課程改革的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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[3] 陳兵，王文瑞，郜志英.機(jī)械動(dòng)力學(xué)課程教學(xué)改革[J].中國(guó)冶金教育，2011（4）：16-18.

[4] 劉延柱，潘振寬，戈新生.多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2014.

[5] 趙武云，劉艷妍，吳建民，等.ADAMS基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)例教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.