《理論力學(xué)》教改探索

黃 金

（湖南科技學(xué)院，湖南 永州 425100）

《理論力學(xué)》教改探索

黃 金

（湖南科技學(xué)院，湖南 永州 425100）

文章結(jié)合筆者的教學(xué)經(jīng)驗，對當(dāng)前《理論力學(xué)》課程內(nèi)容、教學(xué)方法的改革，提出了一些看法。筆者認(rèn)為，在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)結(jié)合專業(yè)特色，設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，適應(yīng)學(xué)時改革要求；在教學(xué)方法上要做好與《大學(xué)物理》的銜接，注重啟發(fā)式教育，使用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備，開展課外活動，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

專業(yè)特色；理論力學(xué)；啟發(fā)式教學(xué)；創(chuàng)新能力

《理論力學(xué)》是工科學(xué)生的重要技術(shù)基礎(chǔ)課。它不僅是數(shù)學(xué)、物理中有關(guān)知識與后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課（如，《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《機(jī)械原理》）的紐帶，而且也是工科學(xué)生第一次接觸與工程實際有關(guān)內(nèi)容的課程。因此，除了傳授學(xué)生必要的力學(xué)知識外，更注重培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和解決工程實際問題的能力。為達(dá)到這一目的，勢必對該門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行一些改革，下面就筆者的教學(xué)經(jīng)歷，談?wù)勔恍w會。

一 課程內(nèi)容的改革

（一）結(jié)合專業(yè)特色，設(shè)定教學(xué)目標(biāo)

傳統(tǒng)的《理論力學(xué)》教學(xué)大綱過分強(qiáng)調(diào)理論的系統(tǒng)性，注重公式的推導(dǎo)。它的知識體系并不是適合每一個專業(yè)的，如果教師在教學(xué)過程中，對專業(yè)需要研究不夠，就會出現(xiàn)教學(xué)與實際專業(yè)需求間的脫節(jié)現(xiàn)象。具體體現(xiàn)在同學(xué)們對后續(xù)課程學(xué)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)專業(yè)需要的重點內(nèi)容在力學(xué)教學(xué)中沒有得到強(qiáng)調(diào)，而力學(xué)教學(xué)中的有些內(nèi)容又沒有用到。這不僅影響了后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，也影響了對學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)。故筆者認(rèn)為，在制定教學(xué)大綱，確定教學(xué)內(nèi)容時，要結(jié)合專業(yè)特色，搞清后續(xù)課程對本課程的需要，從培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能方面突出教學(xué)內(nèi)容。

我校工科專業(yè)有工程管理、土木工程。這兩個專業(yè)對于理論力學(xué)的要求不一樣，那么我們的教學(xué)內(nèi)容勢必要有相應(yīng)變化。就工程管理專業(yè)而言，他們將來主要從事生產(chǎn)第一線的施工、安裝、管理、造價、監(jiān)理、設(shè)備維護(hù)等技術(shù)工作，對他們而言，真正涉及到力學(xué)計算的地方不多。因此，在確定教學(xué)目標(biāo)時要“弱化理論分析”，側(cè)重力學(xué)知識的具體應(yīng)用。此外，在課程內(nèi)容上，可以只要求掌握靜力學(xué)部分的內(nèi)容，對于運動學(xué)、動力學(xué)可以省略。

就土木工程專業(yè)而言，因其將來主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，力學(xué)知識對于結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。故對力學(xué)理論的推導(dǎo)原理、計算過程都要講解得很詳細(xì)，對學(xué)生掌握程度的要求也相應(yīng)提高。在課程內(nèi)容上，要包含靜力學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)三大模塊。

（二）轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，適應(yīng)學(xué)時改革要求

隨著辦學(xué)自主性的體現(xiàn)和教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，各高校工科專業(yè)針對各自特點修改教學(xué)計劃、培養(yǎng)方案，學(xué)生所學(xué)課程門數(shù)增加，但總學(xué)時卻一定。因此，各課程教學(xué)時數(shù)大為精簡。作為工科學(xué)生必修的《理論力學(xué)》教學(xué)課時也大為壓縮。如果因為學(xué)時的減少而采取對課程內(nèi)容簡單的壓縮，只會陷入越來越深的困境，鑒于以上矛盾，只有采取積極的方法，從課程自身的特點出發(fā)，挖掘課程本身的潛力，做到基礎(chǔ)理論要精練、深化，工程應(yīng)用要結(jié)合專業(yè)特色并適當(dāng)拓寬。

改變傳統(tǒng)的從特殊到一般、從已知到未知的教學(xué)思路，充分利用數(shù)學(xué)工具，采用從一般到特殊的講授方法。如，靜力學(xué)中，可以利用矢量代數(shù)工具，從最一般的力系開始闡述簡化、平衡這一主干內(nèi)容，然后，再將問題特殊化，即得到平面匯交力系、力偶系、平行力系的簡化結(jié)果和平衡方程。最后，輔之以學(xué)生所學(xué)專業(yè)的例題，加深理解和運用，使學(xué)生能更好的掌握，并弄清楚四種力系間的聯(lián)系，達(dá)到很好的教學(xué)效果。

二 教學(xué)方法的改革

（一）做好與《大學(xué)物理》的銜接

《理論力學(xué)》中有些內(nèi)容在物理已學(xué)過，如受力分析、力矩、摩擦、速度、加速度、動量、動能定理、機(jī)械能守恒等。因此在學(xué)習(xí)理論力學(xué)時，有些同學(xué)不能主動接受、應(yīng)用理論力學(xué)中的新概念、新方法，而繼續(xù)用物理知識來解題。

針對這種情況，教師應(yīng)采取“輕類同、重區(qū)別”的教學(xué)方法，對學(xué)過的概念、內(nèi)容，只要和理論力學(xué)研究范圍、研究方法相同，在課堂上就少用時間、采用提問方式處理，或總結(jié)性講解，或通過典型例題介紹進(jìn)行復(fù)習(xí)。但是有些概念是在一定條件下給出的，應(yīng)注意學(xué)生以前所學(xué)知識范圍的局限。如，畫受力圖時，同學(xué)們習(xí)慣沿用高中的方法，將所有的力畫在一個點上。這顯然是不對的，高中物理的研究對象是質(zhì)點，所以畫受力圖時取質(zhì)點為研究對象，而理論力學(xué)的研究對象已變成了剛體，這時再取質(zhì)點為研究對象自然得到錯誤解答。又如，力系合力的概念，學(xué)生很容易把力系中所有力的矢量和當(dāng)作力系的合力，與主矢的概念混淆，這兩個概念的矢量表達(dá)式、計算方法相同，但這兩個量所表達(dá)的意義不完全相同，因而會影響力系的簡化結(jié)果分析。所以，在講相關(guān)物理量時，一定把有關(guān)概念講清楚、透徹，要讓學(xué)生樹立先一般再特殊的觀念，這樣看問題才全面，才不會用特殊情況下的公式處理一般問題。通過“輕類同、重區(qū)別”的安排，讓學(xué)生知道《理論力學(xué)》的內(nèi)容并不是物理知識的簡單重復(fù)，而是內(nèi)容更加系統(tǒng)、更加充實。

（二）注重啟發(fā)式教育

傳統(tǒng)教學(xué)方法比較死板，基本上是老師灌輸，學(xué)生接受，形成注入式教學(xué)。學(xué)生總是處于被動地位，不求甚解地記憶每一部分都有固定的解題模式，整個學(xué)習(xí)過程主要是演算大量習(xí)題，最后通過考試。這種教學(xué)方法，使收斂性思維方式得到強(qiáng)化，不利于發(fā)散思維、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，不利于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識分析、解決實際問題的能力。啟發(fā)式教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的好方法，它是通過引導(dǎo)、啟迪，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、求知欲，使學(xué)生獨立思考、主動獲取知識。

1、結(jié)合工程案例，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

當(dāng)人們對某事發(fā)生興趣時，便會專注于它，學(xué)力學(xué)也是如此，所以在講授相關(guān)內(nèi)容時，盡量結(jié)合實際，提出一些有趣的力學(xué)問題，引起學(xué)生思考的興趣。

我系學(xué)生日后經(jīng)常要和房屋搭建及相關(guān)的施工機(jī)械打交道，教學(xué)中多結(jié)合結(jié)構(gòu)骨架和施工機(jī)械會起到非常良好的效果。比如，在講力學(xué)中把實際結(jié)構(gòu)向計算簡圖轉(zhuǎn)化的內(nèi)容時，可以結(jié)合工程中排架的立柱和基礎(chǔ)的不同聯(lián)結(jié)方式，若用細(xì)石混凝土聯(lián)結(jié)則簡化成固定端，若用細(xì)石混凝土和瀝青麻絲聯(lián)結(jié)則簡化為固定鉸支座。這樣，學(xué)生會感到力學(xué)和大家從事的行業(yè)有著密切關(guān)系，也就更主動的去學(xué)習(xí)。

2、多設(shè)疑問，啟發(fā)思考

力學(xué)課程一個重要的目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，所以教師要經(jīng)常通過提問讓大家思考，并鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，養(yǎng)成善于思考的習(xí)慣。教師可以通過給學(xué)生講解工程案例，逐步引導(dǎo)大家思考，引出重要概念、理論。通過比較不同例子，讓大家思考理論間的關(guān)聯(lián)性。通過總結(jié)讓大家更清楚的看到問題本質(zhì)。

3、一題多解，培養(yǎng)發(fā)散思維

一道題目采用不同的求解方法，有利于拓寬學(xué)生的解題思路。如：在動力學(xué)普遍定理的綜合應(yīng)用部分，對一簡單的鼓輪及重物提升裝置，求重物加速度及軸承處的反力。求加速度時，可分別利用動量矩定理、動能定理、動靜法等。求軸承處反力時，可分別利用動量定理微分形式、質(zhì)心運動定理、動靜法。這樣，一道題幾乎涉及動力學(xué)各主要內(nèi)容及基本定理，不僅復(fù)習(xí)和鞏固以往所學(xué)知識，更有利于找出它們間的聯(lián)系和區(qū)別，及各自使用條件、范圍等，有時還會發(fā)現(xiàn)它們的新用法，起到溫故知新、融會貫通的作用。理論力學(xué)中，一題多解的問題比比皆是，這要求教師有意識、有目的的設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成全方位、多角度思維的良好習(xí)慣。

4、討論式教學(xué)，加強(qiáng)師生互動

課堂討論往往是英語等課程常用的教學(xué)手法，在力學(xué)課堂應(yīng)用較少，我們可以借鑒過來，運用到力學(xué)教學(xué)中，這樣能改變沉悶的課堂氣氛，達(dá)到師生互動的良好效果。討論法一般應(yīng)用于階段復(fù)習(xí)，鞏固原有知識和學(xué)習(xí)新知識中。討論法能否收到預(yù)期效果，命題是關(guān)鍵。命題時不僅要兼顧教學(xué)內(nèi)容和要求，更要兼顧學(xué)生的實際水平。比如，在講解柔索約束時，可先給出幾種錯誤的作法，讓同學(xué)們討論是錯是對？錯在哪里？然后講解判定柔索約束反力方向應(yīng)注意的問題。這樣既增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、開闊視野，又活躍了課堂氣氛、密切師生關(guān)系，使教學(xué)達(dá)到良好的效果。

（三）使用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備

多媒體教學(xué)是一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，集文字、圖形、聲音、動畫于一體，具有豐富多彩的視聽效果和較大的信息量?？梢栽鰪?qiáng)教學(xué)的直觀性、形象性和生動性，有很強(qiáng)的真實感和表現(xiàn)力，同時節(jié)省了板書時間，加大了課堂信息量，為教師的啟發(fā)式教學(xué)和介紹科學(xué)前沿內(nèi)容創(chuàng)造了條件。在理論力學(xué)課程教學(xué)中，應(yīng)合理利用這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，把一些難理解的內(nèi)容作成動畫形式，幫助學(xué)生理解。

（四）開展豐富的課外活動，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

為加強(qiáng)學(xué)生的動手創(chuàng)新能力，我們可以開展一系列課外活動。比如，創(chuàng)新實驗設(shè)計大賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽、力學(xué)知識競賽。通過這些活動，可以充分的調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、讓他們在活動中感受力學(xué)的魅力，收獲成功的快樂。

三 結(jié) 語

實踐證明，通過上述教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革，能很好的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生能善于思考、主動將力學(xué)知識運用到解決工程實際問題，收到了較好的教學(xué)效果。

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TB1

A

1673-2219（2012）08-0024-02

2012－04－10

湖南科技學(xué)院校級教學(xué)改革研究項目（XKYJ 2011034）

黃金（1984－），女，湖南衡陽人，碩士（講師），研究方向為工程力學(xué)。

（責(zé)任編校：何俊華）