輪機(jī)工程專業(yè)機(jī)械振動(dòng)噪聲學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)初探教育文檔

/輪機(jī)工程專業(yè)《機(jī)械振動(dòng)噪聲學(xué)》課程實(shí)踐教學(xué)初探哈爾濱工程高校輪機(jī)工程專業(yè)側(cè)重于船舶輪機(jī)工程設(shè)計(jì)、探討、制造、修理、運(yùn)用和管理方面的高級工程技術(shù)人才的培育。船舶輪機(jī)設(shè)備不是動(dòng)力機(jī)械設(shè)備就是負(fù)載設(shè)備，是船舶產(chǎn)生振動(dòng)噪聲的主要根源。輪機(jī)工程專業(yè)的學(xué)生作為將來船舶輪機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者或運(yùn)用者、管理者，駕馭確定程度的振動(dòng)噪聲學(xué)問是必要的。因此，我校輪機(jī)工程專業(yè)設(shè)置了《機(jī)械振動(dòng)噪聲學(xué)》這一課程。該課程主要介紹振動(dòng)的基本理論和聲學(xué)的基本學(xué)問，以及兩者在實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例。在《機(jī)械振動(dòng)噪聲學(xué)》課程教學(xué)中，實(shí)踐教學(xué)是其重要組成之一，是檢驗(yàn)學(xué)生理論和實(shí)踐相結(jié)合實(shí)力的最佳途徑。因此，課題組在實(shí)踐教學(xué)方面，對試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、試驗(yàn)教學(xué)模式、試驗(yàn)創(chuàng)新及試驗(yàn)考核等方面進(jìn)行了全面的探究。本文主要就本課程在實(shí)踐教學(xué)方面的一些做法進(jìn)行了總結(jié)，并可供國內(nèi)同行參考。一、實(shí)踐教學(xué)目的我們在總學(xué)時(shí)為48個(gè)學(xué)時(shí)的《機(jī)械振動(dòng)噪聲學(xué)》課程中支配了6個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)踐教學(xué)課程，使學(xué)生可以在試驗(yàn)基地進(jìn)行綜合性、創(chuàng)新型和探討型的試驗(yàn)。其目的在于使學(xué)生進(jìn)一步加深理解振動(dòng)噪聲的產(chǎn)生和傳播原理，駕馭振動(dòng)噪聲限制的基本技能，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好，拓展學(xué)生的視野，熬煉學(xué)生發(fā)覺問題、分析問題和解決問題的實(shí)力，培育創(chuàng)建性思維及動(dòng)手實(shí)力。二、實(shí)踐教學(xué)條件實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容依據(jù)測試內(nèi)容的不同分別在室外現(xiàn)場和哈爾濱工程高校輪機(jī)工程專業(yè)試驗(yàn)室進(jìn)行。通過不斷建設(shè)，現(xiàn)有的試驗(yàn)環(huán)境已經(jīng)基本保障了實(shí)踐教學(xué)的順當(dāng)進(jìn)行。1.振動(dòng)力學(xué)測試設(shè)備。輪機(jī)工程專業(yè)試驗(yàn)室的主要設(shè)備為振動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)臺、振動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)儀、壓電式加速度傳感器、壓電式力阻抗傳感器、電渦流傳感器、沖擊力錘、梁、磁性表座及連接線、安裝工具等配套設(shè)備。該系統(tǒng)可以完成頻率響應(yīng)、阻尼系數(shù)、固有頻率、模態(tài)參數(shù)等試驗(yàn)測量。振動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)可參見右側(cè)表1。2.聲學(xué)環(huán)境測試設(shè)備。試驗(yàn)室配備的聲學(xué)測量儀器是便攜式聲級測試儀。便攜式聲級測試儀性能穩(wěn)定，運(yùn)用簡潔，攜帶便利，具有A及C頻率計(jì)權(quán)特性?？梢杂糜诃h(huán)境噪聲、機(jī)器噪聲、車輛噪聲、電機(jī)噪聲等測量，也可用于建筑聲學(xué)、電聲等測量。試驗(yàn)室所配備的聲級計(jì)主要性能接近以往對精密聲級計(jì)所規(guī)定的要求，符合國際電工委員會（IEC）651號聲級計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對作為一般用途的Ⅱ型聲級計(jì)的要求，也符合GB3785標(biāo)準(zhǔn)的要求。三、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容本教學(xué)由演示試驗(yàn)、現(xiàn)場試驗(yàn)和科技創(chuàng)新試驗(yàn)三部分組成。1.演示試驗(yàn)。演示試驗(yàn)將協(xié)作理論教學(xué)，用于演示各種振動(dòng)噪聲產(chǎn)生及傳播原理，并可依據(jù)所選內(nèi)容播放相應(yīng)的動(dòng)畫及錄像。2.現(xiàn)場試驗(yàn)?，F(xiàn)場試驗(yàn)包括噪聲和振動(dòng)測試兩部分。噪聲測試部分以校內(nèi)環(huán)境為探討對象，振動(dòng)測試部分主要在輪機(jī)工程專業(yè)試驗(yàn)室進(jìn)行，包括基本試驗(yàn)和自主試驗(yàn)兩類。試驗(yàn)室現(xiàn)可做的基本試驗(yàn)包括：自由振動(dòng)法測量單自由度系統(tǒng)的參數(shù)；測量雙自由度系統(tǒng)自由衰減曲線；用沖擊激勵(lì)法測量單（雙）自由度系統(tǒng)的頻率響應(yīng)；用穩(wěn)態(tài)激擾法測量單（雙）自由度的頻率響應(yīng)；動(dòng)力吸振試驗(yàn)；用共振法測量簡支（或固支、懸臂、一端簡支一端固支）梁結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)；用正弦掃頻法測量簡支梁結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)；用沖擊激勵(lì)法測量簡支（或一端簡支一端固支、復(fù)合梁）梁或中心固定薄板模態(tài)參數(shù)；用穩(wěn)態(tài)激擾法測量固支（或懸臂）梁結(jié)構(gòu)的幅頻響應(yīng)曲線；用速度共振法測量固支（或懸臂、一端簡支一端固支）梁固有頻率；測量懸索系統(tǒng)固有頻率并視察主振型。3.科技創(chuàng)新試驗(yàn)?？萍紕?chuàng)新試驗(yàn)是一個(gè)學(xué)生和老師的溝通平臺。學(xué)生可以將自己設(shè)計(jì)的試驗(yàn)提交給特地負(fù)責(zé)試驗(yàn)的老師，經(jīng)評估后，進(jìn)入試驗(yàn)室，利用振動(dòng)力學(xué)測試設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，這樣一來，學(xué)生可以在創(chuàng)新試驗(yàn)開拓自己的思路、展示自己的創(chuàng)意、踐行自己的想法，從而激發(fā)學(xué)生的參和熱忱，培育學(xué)生的動(dòng)手實(shí)力及科技創(chuàng)新精神。四、實(shí)踐教學(xué)特色1.設(shè)置試驗(yàn)助教。每年通過公允競爭、擇優(yōu)錄用的方式，從動(dòng)力和能源工程學(xué)院一年級的碩士探討生中選拔出兩位振動(dòng)噪聲學(xué)理論基礎(chǔ)扎實(shí)、試驗(yàn)動(dòng)手實(shí)力強(qiáng)的探討生作為助教。探討生一方面擔(dān)當(dāng)學(xué)生作業(yè)的批改工作，另一方面參和學(xué)生的試驗(yàn)指導(dǎo)工作。學(xué)生也可以隨時(shí)和助教老師就試驗(yàn)方面的問題進(jìn)行溝通、學(xué)習(xí)。由于助教和學(xué)生年齡差距不大，對學(xué)習(xí)該課程又有親身體會，所以和學(xué)生溝通溝通更加便利，使得助教指導(dǎo)試驗(yàn)教學(xué)效果特別突出。2.按組考核，提高團(tuán)隊(duì)合作意識。實(shí)踐課程實(shí)行分組考核的形式，這一考核方式能夠培育學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神和組織分工的實(shí)力。試驗(yàn)前，老師提出測試要求，學(xué)生們充分探討并選擇本組將要進(jìn)行的試驗(yàn)方案，老師巡查并解答學(xué)生提出的問題，適時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)。在各組均已充分探討的基礎(chǔ)上，老師剛好歸納具有共性的問題，提煉出針對具體試驗(yàn)方案的關(guān)鍵問題所在，并組織實(shí)施對各試驗(yàn)方案的論證。后續(xù)的試驗(yàn)結(jié)果分析延長環(huán)節(jié)也接受分組探討的形式進(jìn)行，并形成最終的試驗(yàn)報(bào)告。激勵(lì)同學(xué)和老師共同對其它小組的試驗(yàn)總結(jié)進(jìn)行提問質(zhì)疑，通過深化探討強(qiáng)化對有關(guān)學(xué)問的駕馭。3.學(xué)以致用，重視試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是培育學(xué)生實(shí)踐實(shí)力的重要途徑。學(xué)生對試驗(yàn)環(huán)節(jié)的主動(dòng)性和愛好很大程度上取決于學(xué)生對試驗(yàn)參和的深化程度，因此在試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)階段就激勵(lì)學(xué)生獨(dú)立、自主地思索。本課程要求學(xué)生除了“校內(nèi)環(huán)境的噪聲分布測量及分析”試驗(yàn)外，還應(yīng)在輪機(jī)工程專業(yè)試驗(yàn)室至少選作2個(gè)振動(dòng)試驗(yàn)。要求學(xué)生自己編寫試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，所編寫的試驗(yàn)方案依上所述，需經(jīng)過小組探討，在指導(dǎo)老師對其試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案審核通過之后該組學(xué)生才可以進(jìn)行下一步的試驗(yàn)。4.試驗(yàn)操作，留意學(xué)生動(dòng)手實(shí)力。高校課程，特別是專業(yè)課程，最困難的并不是對理論的學(xué)習(xí)，而是實(shí)踐實(shí)力的積累。這種將自己所學(xué)的理論學(xué)問應(yīng)用到工作或科學(xué)探討中的實(shí)力，對于一名高校生來說，是很重要的。試驗(yàn)是培育學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手實(shí)力的重要途徑，所以要求學(xué)生自主完成全部試驗(yàn)過程，老師僅負(fù)責(zé)對其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的確認(rèn)。對于較快較好完成試驗(yàn)過程的學(xué)生可以予以加分激勵(lì)。5.試驗(yàn)報(bào)告，強(qiáng)調(diào)結(jié)果引申分析。試驗(yàn)結(jié)果延長分析是培育學(xué)生科研實(shí)力的重要步驟之一，是鞏固課堂理論教學(xué)成果的環(huán)節(jié)，也是啟發(fā)其創(chuàng)新思維的有效途徑。和試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)相對應(yīng)，本課程設(shè)置的試驗(yàn)結(jié)果延長分析環(huán)節(jié)主要包括：所選噪聲測量環(huán)境噪聲分布及其成因和對策分析；單雙自由度系統(tǒng)特性分析；用穩(wěn)態(tài)激擾法、正弦掃頻法和沖擊激勵(lì)法測量單（兩）自由度系統(tǒng)的頻率響應(yīng)對比分析；動(dòng)力吸振的原理及分析，如何應(yīng)用動(dòng)力吸振器解決實(shí)際的振動(dòng)問題；用共振法測量梁結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)、固有頻率的試驗(yàn)原理；梁的固定方式對結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)、模態(tài)參數(shù)的影響等。6.分層教學(xué)，激勵(lì)綜合型創(chuàng)新性試驗(yàn)。為了最大程度地激發(fā)學(xué)生的潛能，培育創(chuàng)新實(shí)力和科學(xué)探究精神，對于學(xué)有余力的學(xué)生，本課程供應(yīng)綜合性創(chuàng)新型試驗(yàn)條件。激勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)試驗(yàn)，提交老師審查通過后，干脆進(jìn)入“輪機(jī)工程專業(yè)試驗(yàn)室”開展創(chuàng)新性試驗(yàn)。另外，教學(xué)隊(duì)伍結(jié)合老師自身科研，剛好將學(xué)科前沿、工程探討中遇到的典型問題通過課堂教學(xué)和課外實(shí)踐的方式傳達(dá)給學(xué)生，并利用課余時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生參和老師的科研工作，培育學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)看法、實(shí)際動(dòng)手實(shí)力和獨(dú)立思索的實(shí)力。五、實(shí)踐教學(xué)總結(jié)通過不斷的探究和努力，目前《機(jī)械振動(dòng)噪聲學(xué)》實(shí)踐教學(xué)體系日漸完善成熟，課題組編寫了《振動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)指導(dǎo)書》和《校內(nèi)聲環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀測量和分析試驗(yàn)大綱》。現(xiàn)在部分學(xué)生通過《機(jī)械振動(dòng)噪聲學(xué)》理論學(xué)習(xí)及實(shí)踐教學(xué)的熬煉，依托輪機(jī)工程專業(yè)試驗(yàn)室，在課程之余，主動(dòng)申報(bào)學(xué)校試驗(yàn)室的開放基金和學(xué)術(shù)基金。其中，趙寧波同學(xué)的“水管路寬頻消聲器的設(shè)計(jì)和探討”科研創(chuàng)新成果，在“五四杯”科技競賽中榮獲二等獎(jiǎng)。自開設(shè)“機(jī)械振動(dòng)噪聲學(xué)”課程以來，在選擇接著深造讀研的學(xué)生中，共有60余名優(yōu)秀畢業(yè)生選擇了輪機(jī)工程專業(yè)的船舶動(dòng)力裝置振動(dòng)噪聲和限制方向。通過本科期間振動(dòng)噪聲理論的學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)節(jié)的熬煉，使他們擁有了順當(dāng)開展