摘要：实践教学作为课程教学体系中的重要环节，对实现培养应用型本科人才的目标起着重要的作用。本着培养学生创新思维、团队合作精神与解决实际工程问题能力的教学理念，哈尔滨工程大学轮机工程专业《机械振动噪声学》课程教学组构建了按组考核、全面衡量、分层教学的教学体系。实践证明，该体系有利于学生对专业内容的掌握，增强了实验与理论教学的联系，更加强化了实践教学在能力与素质培养中的突出作用。
关键词：专业课程；实践教学；教学模式；综合素质
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）01-0105-02
哈尔滨工程大学轮机工程专业侧重于船舶轮机工程设计、研究、制造、修理、使用和管理方面的高级工程技术人才的培养。船舶轮机设备不是动力机械设备就是负载设备，是船舶产生振动噪声的主要根源。轮机工程专业的学生作为未来船舶轮机系统的设计者或使用者、管理者，掌握一定程度的振动噪声知识是必要的。因此，我校轮机工程专业设置了《机械振动噪声学》这一课程。该课程主要介绍振动的基本理论和声学的基本知识，以及两者在实践中的应用实例。在《机械振动噪声学》课程教学中，实践教学是其重要组成之一，是检验学生理论和实践相结合能力的最佳途径。因此，课题组在实践教学方面，对实验教学内容、实验教学模式、实验创新及实验考核等方面进行了全面的探索。本文主要就本课程在实践教学方面的一些做法进行了总结，并可供国内同行参考。
一、实践教学目的
我们在总学时为48个学时的《机械振动噪声学》课程中安排了6个学时的实践教学课程，使学生可以在实验基地进行综合性、创新型和研究型的实验。其目的在于使学生进一步加深理解振动噪声的产生与传播原理，掌握振动噪声控制的基本技能，充分调动学生的学习兴趣，拓展学生的视野，锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养创造性思维及动手能力。
二、实践教学条件
实践教学内容根据测试内容的不同分别在室外现场和哈尔滨工程大学轮机工程专业实验室进行。通过不断建设，现有的实验环境已经基本保障了实践教学的顺利进行。
1.振动力学测试设备。轮机工程专业实验室的主要设备为振动力学实验台、振动力学实验仪、压电式加速度传感器、压电式力阻抗传感器、电涡流传感器、冲击力锤、梁、磁性表座及连接线、安装工具等配套设备。该系统可以完成频率响应、阻尼系数、固有频率、模态参数等实验测量。振动力学实验系统可参见右侧表1。
2.声学环境测试设备。实验室配备的声学测量仪器是便携式声级测试仪。
便携式声级测试仪性能稳定，使用简单，携带方便，具有A及C频率计权特性。可以用于环境噪声、机器噪声、车辆噪声、电机噪声等测量，也可用于建筑声学、电声等测量。
实验室所配备的声级计主要性能接近以往对精密声级计所规定的要求，符合国际电工委员会（IEC）651号声级计标准中对作为一般用途的Ⅱ型声级计的要求，也符合GB3785标准的要求。
三、实践教学内容
本教学由演示实验、现场实验和科技创新实验三部分组成。
1.演示实验。演示实验将配合理论教学，用于演示各种振动噪声产生及传播原理，并可根据所选内容播放相应的动画及录像。
2.现场实验。现场实验包括噪声和振动测试两部分。噪声测试部分以校园环境为研究对象，振动测试部分主要在轮机工程专业实验室进行，包括基本实验和自主实验两类。实验室现可做的基本实验包括：自由振动法测量单自由度系统的参数；测量双自由度系统自由衰减曲线；用冲击激励法测量单（双）自由度系统的频率响应；用稳态激扰法测量单（双）自由度的频率响应；动力吸振试验；用共振法测量简支（或固支、悬臂、一端简支一端固支）梁结构阻尼系数；用正弦扫频法测量简支梁结构的频率响应；用冲击激励法测量简支（或一端简支一端固支、复合梁）梁或中心固定薄板模态参数；用稳态激扰法测量固支（或悬臂）梁结构的幅频响应曲线；用速度共振法测量固支（或悬臂、一端简支一端固支）梁固有频率；测量悬索系统固有频率并观察主振型。
3.科技创新实验。科技创新实验是一个学生与老师的交流平台。学生可以将自己设计的实验提交给专门负责实验的老师，经评估后，进入实验室，利用振动力学测试设备进行实验，这样一来，学生可以在创新实验开拓自己的思路、展示自己的创意、践行自己的想法，从而激发学生的参与热情，培养学生的动手能力及科技创新精神。
四、实践教学特色
1.设置实验助教。每年通过公平竞争、择优录用的方式，从动力与能源工程学院一年级的硕士研究生中选拔出两位振动噪声学理论基础扎实、实验动手能力强的研究生作为助教。研究生一方面承担学生作业的批改工作，另一方面参与学生的实验指导工作。学生也可以随时与助教老师就实验方面的问题进行沟通、学习。由于助教与学生年龄差距不大，对学习该课程又有亲身体会，所以与学生沟通交流更加方便，使得助教指导实验教学效果十分突出。
2.按组考核，提高团队合作意识。实践课程采取分组考核的形式，这一考核方式能够培养学生团队协作的精神和组织分工的能力。实验前，老师提出测试要求，学生们充分讨论并选择本组将要进行的实验方案，老师巡查并解答学生提出的问题，适时进行引导。在各组均已充分讨论的基础上，老师及时归纳具有共性的问题，提炼出针对具体实验方案的关键问题所在，并组织实施对各实验方案的论证。后续的实验结果分析延伸环节也采用分组讨论的形式进行，并形成最终的实验报告。鼓励同学与教师共同对其它小组的实验总结进行提问质疑，通过深入讨论强化对有关知识的掌握。
3.学以致用，重视实验方案的设计。实验方案的设计是培养学生实践能力的重要途径。学生对实验环节的主动性和兴趣很大程度上取决于学生对实验参与的深入程度，因此在实验方案的设计阶段就鼓励学生独立、自主地思考。本课程要求学生除了“校园环境的噪声分布测量及分析”实验外，还应在轮机工程专业实验室至少选作2个振动实验。要求学生自己编写实验设计方案，所编写的实验方案依上所述，需经过小组讨论，在指导老师对其实验设计方案审核通过之后该组学生才可以进行下一步的实验。
4.实验操作，注重学生动手能力。大学课程，特别是专业课程，最困难的并不是对理论的学习，而是实践能力的积累。这种将自己所学的理论知识应用到工作或科学研究中的能力，对于一名大学生来说，是很重要的。实验是培养学生实践动手能力的重要途径，所以要求学生自主完成全部实验过程，老师仅负责对其中关键环节的确认。对于较快较好完成实验过程的学生可以予以加分鼓励。
5.实验报告，强调结果引申分析。实验结果延伸分析是培养学生科研能力的重要步骤之一，是巩固课堂理论教学成果的环节，也是启发其创新思维的有效途径。与实验方案的设计相对应，本课程设置的实验结果延伸分析环节主要包括：所选噪声测量环境噪声分布及其成因与对策分析；单双自由度系统特性分析；用稳态激扰法、正弦扫频法和冲击激励法测量单（两）自由度系统的频率响应对比分析；动力吸振的原理及分析，如何应用动力吸振器解决实际的振动问题；用共振法测量梁结构阻尼系数、固有频率的实验原理；梁的固定方式对结构阻尼系数、模态参数的影响等。
6.分层教学，鼓励综合型创新性实验。为了最大程度地激发学生的潜能，培养创新能力和科学探索精神，对于学有余力的学生，本课程提供综合性创新型实验条件。鼓励学生自主设计实验，提交老师审查通过后，直接进入“轮机工程专业实验室”开展创新性实验。另外，教学队伍结合教师自身科研，及时将学科前沿、工程研究中遇到的典型问题通过课堂教学与课外实践的方式传达给学生，并利用课余时间带领学生参与教师的科研工作，培养学生严谨的科学态度、实际动手能力和独立思考的能力。
五、实践教学总结
通过不断的探索与努力，目前《机械振动噪声学》实践教学体系日渐完善成熟，课题组编写了《振动力学实验系统实验指导书》和《校园声环境质量现状测量与分析实验大纲》。现在部分学生通过《机械振动噪声学》理论学习及实践教学的锻炼，依托轮机工程专业实验室，在课程之余，积极申报学校实验室的开放基金和学术基金。其中，赵宁波同学的“水管路宽频消声器的设计与研究”科研创新成果，在“五四杯”科技竞赛中荣获二等奖。自开设“机械振动噪声学”课程以来，在选择继续深造读研的学生中，共有60余名优秀毕业生选择了轮机工程专业的船舶动力装置振动噪声与控制方向。通过本科期间振动噪声理论的学习及实践环节的锻炼，使他们拥有了顺利开展研究生课题所应具备的任职能力。实践证明，本着重视培养学生解决实际工程问题能力、创新思维与团队合作精神的教学理念而改革的实践教学更符合大学生的培养要求。通过该环节的训练，既进一步加深了学生对振动噪声基本规律的理解和认识，又拓展了学生的视野。通过创造性地进行一些综合性的实验，有力地促进了学生创新性思维的培养、提高了学生的科研与工程实践能力。
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作者简介：柳贡民（1962-），男，黑龙江哈尔滨市人，博士，教授，研究方向为船舶动力装置振动噪声与控制。