“透平机械强度与振动”课程的系统教学研究与探讨
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0136-03
透平机械在航空、航天、能源、交通、水利、环境保护、化工和石油等领域中都得到了十分广泛的应用，如航空发动机、蒸汽轮机、燃气轮机。“透平机械强度与振动”课程是动力机械及工程专业课程之一，通过本课程的学习，使学生掌握透平机械结构强度和振动问题的基本理论及设计计算的基本方法，能够分析透平机械零部件的强度和振动问题，同时为进一步学习透平机械强度和振动问题的有限元软件分析方法、以及强度和振动测试分析技术打下基础，成为在透平机械设计、运行、安装、检修方面具有基本分析能力与解决问题能力的高等技术应用型人才。该课程目前主要特点是学科涉及知识面宽、工程性强、系统性强、课时相对较少，因此仅仅依靠教材内容开展教学远远不能达到教学目的。该文首先对目前教学存在的问题进行分析；其次提出系统的立体化教学等思路，以提高教学质量，并为其他类似课程改革提供参考。
1 “透平机械强度与振动”教学现状分析
（1）目前该课程共计32学时，其中考试占2学时。但是该课程理论教学内容则较多，而且还需实验教学。因此目前教学时间的安排很难满足课程的要求。
（2）该课程开课时间为大三学年下学期。“透平机械原理、汽轮机装置与运行”等先修课程尚未开始，因此增加了教学难度，也增加了学生的学习压力。
（3）教材的选用难度大，目前还没有一本适合本科教学的教材。
（4）课程教学的系统性较差，一方面是由于该课程学时及授课时间的限制；另一方面是没有完整的课程构架。
2 多学科系统框架构建
（1）开课学期的改进。由于目前开课学期为第6学期，即大三下学期，虽然学生已经完成计算机、高等数学、材料力学课程，但能源与动力工程机械基础、汽轮机装置与运行、透平机械原理等课程还未开始或同时进行，因此该课程应该安排在第7学期或第6学期的8～16周，这样可以为该课程预备更多的前期知识。
（2）增加课程学时。本课程内容丰富、实践性很强，不管是对学生以后的工作，还是科学研究都有很大的作用，而目前的课程学时很难满足当前学生的需要，因此要适当增加该课程学时，建议增加至48学时。
（3）该课程涉及多个学科，知识面宽，因此需要构建该课程的学科框架，如图1所示。预留1～3个学时用于复习计算程序语言、微积分、数值分析、材料力学等课程相关内容，预留1～2个学时用于透平机械原理方面的知识介绍。只有掌握基本的原理及规律才能为后续的学习打下基础，因此需要学生完全掌握前期的知识。
（4）提取前期每门课程的知识点，使用思维导图方法将其与该课程联系起来，使学生对课程由表及里都有一个清晰框架，进而提高教学内容的深度和广度。
3 “透平机械强度与振动”课程内容系统框架构建
（1） 教材的使用。目前与该课程适应的教材表现出两个极端，一种是年代较老、重难点不突出，部分内容缺乏新意，没有跟紧当代科技的发展；另一种虽然内容较多、涵盖知识面较大，但其内容主要针对技术人员，缺乏科学性。因此需要结合办学定位、人才培养目标、生源以及毕业后主要就职行业进一步完善课程体系，编写一本合适的教材，使之适合当代复合型高素质人才培养的需要。正如上文所述，首先应该把前期的预备知识作为教材内容之一；其次在主体内容上提高区分度、提取重难点，并增加新的计算方法，例如计算机程序、大型商业软件等；最后加强教材理论内容与实际问题的结合，给出并解决实际问题，使学生学有所用。
（2）课程系统框架。课程内容的系统框架将使学生对学习内容有个整体的认识，利于学生的记忆及创新能力的培养，如图2所示。本课程理论教学主要包含七部分，其中第一章为新加入的前期预备知识，第二至七章分别是叶片、叶轮、转子、汽缸与隔板的强度与振动。除此之外，加入实验部分，并给出实验指导书。根据目前实验室条件，可开设三个实验：透平机械模型的认知参观、叶片的频率测试与模态分析、转子振动及临界转速测试。
（3）现代先进教学手段的改进。在现有的多媒体教学、实体模型内容基础上，一是运用思维导图方法将课程内容细化，思维导图是有效的思维模式，是记忆、学习、思考等的思维“地图”，利于人脑的扩散思维的展开。如图3、图4所示，可以更清晰地、完整地将课程内容传递给学生。二是运用微视频方法，微视频具备互动性、娱乐性，一门好的课程对学生来说应该是享受其中的过程，与学生融为一体、增加课堂的趣味性对教学质量的提高大有裨益，另外可以利用微视频将课程中的难点、易混淆点在视频中呈现，可以帮助学生对课程内容的理解。
（4）继续加强科研、教学研究、综合素质训练，以提高教师水平。教学是通过教师来实现的。难点内容是对教师素质的考验。只有教师本身的知识水平达到了较高的水准，才能在授课时讲出思想，把握好上述重点和难点内容的教学。
4 以学生为课堂主体的实践
提高学生的兴趣和学习主动性对教学有事半功倍的效果，要达到这一目的就需要以学生为主体，而不是老师一味的灌输知识。笔者目前探索性的将课程1/3时间分配给学生、2/3分配给老师，取得了很好的效果，在后期的教学中分配给学生的时间将会慢慢增加。在这个实践过程中，也带来的几个问题。
（1）需要学生课前或课下查阅大量的资料来准备课程，例如每节课之前大概需要相同的时间来预习，这给部分学生带来了不少压力，但是学生在每节课程之前都是带着问题而来，课程结束之后带着答案离开，这对学生信心的培养、兴趣的提高非常有帮助。从目前的教学结果来看，学生都觉得该过程受益匪浅。
（2）平等，包括师生之间的平等、学生与学生之间的平等，例如发言权、老师眼神的分配，这对于以学生为课堂主体的实践非常重要。只有当学生平等、互尊的情感得到满足时，才会轻松、愉快地投入学习，才会主动探究，因此，现代课堂教学应确立平等的教学观念，构建平等对话的教学平台，使教学在师生平等的过程中进行，将师生关系理解为愉快的合作，而不是意志间的冲突，对权威、尊严的威胁，让学生在率真、坦诚、互尊的环境里一起学习。这个过程应该使学生处于一种心理放松、精力集中、思维活跃，敢想敢问，敢说敢做的状态。
（3）翻转课堂，在每个知识点或某一章节结束，通过让学生自己总结、站在老师的位置将学习内容呈现给大家，更进一步地让学生讲解还未开始的课程内容。
5 结语
针对“透平机械强度与振动”课程目前存在的问题，该文对我校动力机械及工程专业32学时本科课程“透平机械强度与振动”教学进行了设计与探索。对课程开设时间、课时分配、教材使用进行了改进，分别从学科角度、课程具体内容角度提出系统的立体化教学思路，沿着这个思路在今后的课程建设及教学过程中，需要继续加入新型教学手段，并以学生为课堂主体，将课程建设、教学质量、人才培养推向新的高度。
