熱工類(lèi)理論力學(xué)教學(xué)探索

劉雅靜 鄧楠

摘 要 理論力學(xué)是熱工類(lèi)學(xué)生必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，結(jié)合民航專(zhuān)業(yè)特色，本文從整合教學(xué)內(nèi)容，讓理論知識(shí)貼近民航融于生活、采用板書(shū)與現(xiàn)代教學(xué)相結(jié)合等方面入手，介紹了理論力學(xué)教學(xué)的一些探索和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞 理論力學(xué) 教學(xué)內(nèi)容 民航

中圖分類(lèi)號(hào)：G423文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Theoretical Mechanics Teaching Exploration of Thermal Class

LIU Yajing, DENG Nan

(School of Couputer Science, Civil Aviation Flight University of China, Guanghan, Sichuan 618307)

Abstract Theoretical Mechanics is a thermal class of students in a compulsory basic course, combined with the air of professional features, this article from the integration of teaching content, so that theoretical knowledge close to the air and into the life, the use of writing on the blackboard and modern teaching combined in a bid to introduce a theoretical mechanics of teaching some of the exploration and practice.

Key words theory of mechanics; teaching content; Civil Aviation

近年來(lái)我校相繼開(kāi)設(shè)了熱能與動(dòng)力工程和飛行器制造工程等民航類(lèi)專(zhuān)業(yè)，理論力學(xué)是其必修的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。該課程是研究機(jī)械系統(tǒng)力學(xué)模型（質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系、剛體、剛體系）的運(yùn)動(dòng)（包括平衡）的基本規(guī)律，它具有理論嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯縝密、工程應(yīng)用靈活多變等特點(diǎn)，其基本理論滲透在自然科學(xué)很多領(lǐng)域，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)各個(gè)部門(mén)，是材料力學(xué)、流體力學(xué)，空氣動(dòng)力學(xué)等后續(xù)課程的基礎(chǔ)。結(jié)合民航專(zhuān)業(yè)特色，以為民航系統(tǒng)輸送應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，本文擬對(duì)熱工類(lèi)理論力學(xué)教學(xué)進(jìn)行探索與思考。

1 整合教學(xué)內(nèi)容突出重點(diǎn)

目前重點(diǎn)工科院校理論力學(xué)課時(shí)大多為60至80課時(shí)，我校2004年為72課時(shí)，2004年教學(xué)評(píng)估后至今為54課時(shí)，在較少課時(shí)下完成大綱內(nèi)容為教學(xué)帶來(lái)了一定的難度。針對(duì)實(shí)際情況，一方面，將教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)整合，把理論力學(xué)（Ⅰ）動(dòng)力學(xué)部分中達(dá)朗貝爾原理和虛位移原理兩章作為自學(xué)內(nèi)容，同時(shí)考慮到部分學(xué)生要考研，可設(shè)想將該兩章知識(shí)及理論力學(xué)（Ⅱ）的部分章節(jié)開(kāi)設(shè)成選修課，這樣既達(dá)到在規(guī)定學(xué)時(shí)完成大綱要求，又兼顧了部分學(xué)生繼續(xù)深造的需要。另一方面，刪減部分與大學(xué)物理和高等數(shù)學(xué)重復(fù)的知識(shí)點(diǎn)，如質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能、物體重心坐標(biāo)的計(jì)算等，明確理論力學(xué)與大學(xué)物理力學(xué)部分的不同分工，突出重點(diǎn)講出新意。

2 以民航工程實(shí)例教學(xué)

我?，F(xiàn)在用的是哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編寫(xiě)的教材，由于該書(shū)內(nèi)容詳盡，難度適宜，課后習(xí)題豐富，能滿足很多專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，因此被很多高校使用，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南通大學(xué)等，但是該教材對(duì)于不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生側(cè)重點(diǎn)沒(méi)有分開(kāi)，學(xué)生們有時(shí)主觀覺(jué)得和專(zhuān)業(yè)相差太遠(yuǎn)而沒(méi)有興趣。由于我校學(xué)生就業(yè)方向比較明確，這就要求教師無(wú)論是授課內(nèi)容還是習(xí)題的選取都盡量結(jié)合民航工程實(shí)例教學(xué)。如講解空間任意力系簡(jiǎn)化意義時(shí)，以飛機(jī)在飛行時(shí)受到重力、升力、推力和阻力組成的空間任意為例①如圖1所示，簡(jiǎn)化結(jié)果為主矢和主矩，其在空間的分量如圖所示，通過(guò)分析可以幫助學(xué)生理解：飛機(jī)向前飛行有效推進(jìn)力是 ，上升有效升力是，側(cè)移側(cè)向力是，飛機(jī)繞x軸滾轉(zhuǎn)滾轉(zhuǎn)力矩為，轉(zhuǎn)彎偏航力矩為，仰頭俯仰力矩為。此外對(duì)于作業(yè)以及習(xí)題的選取上也要有的放矢，如第二章平面任意力系關(guān)于平衡問(wèn)題約束力的計(jì)算是重點(diǎn)內(nèi)容，就可以布置如圖2所示的題目，飛機(jī)機(jī)翼上安裝發(fā)動(dòng)機(jī)，作用在機(jī)翼 上的氣動(dòng)力按梯形分布，來(lái)求解固定端約束力。這樣針對(duì)以飛機(jī)提煉出來(lái)的模型會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得更接近自己的專(zhuān)業(yè)而感興趣，教師講解也可以起到事半功倍的效果。

3 讓理論力學(xué)知識(shí)融于生活啟發(fā)學(xué)生思考

大教育家孔子說(shuō)“不憤不啟，不悱不發(fā)”。朱熹說(shuō) ：“啟，謂開(kāi)其意；發(fā)，謂達(dá)其辭”。樹(shù)立“沒(méi)有啟發(fā)不了的學(xué)生，只有不會(huì)啟發(fā)的老師教學(xué)觀念”。理論力學(xué)里有諸多的概念、定理、定律，解題方法靈活多變，初學(xué)者感覺(jué)難度較大。教師一定要有目的的在重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)上設(shè)置問(wèn)題，并注意留給學(xué)生獨(dú)立思考的時(shí)間，如講解力的平移定理時(shí)可提問(wèn)單臂劃船船為何拐彎？乒乓球運(yùn)動(dòng)員打出的旋球如何解釋?zhuān)吭谌绻こ躺系亩ㄏ虮迫绾卫觅|(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理解釋?zhuān)勘卑肭蛏嫌赡舷虮绷鲃?dòng)的河水使右岸沖刷破壞嚴(yán)重的現(xiàn)象看似是地理知識(shí)，卻是由于科氏力的長(zhǎng)期影響等。用實(shí)例啟發(fā)通過(guò)對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，體驗(yàn)解決問(wèn)題的成就感，讓學(xué)生意識(shí)到生活中的很多問(wèn)題都可以用理論力學(xué)知識(shí)解決，以激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，提高了授課效果。

4 注重現(xiàn)代化教學(xué)手段與板書(shū)相結(jié)合

理論力學(xué)是從多方面解釋物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般科學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)工具和力學(xué)原理定量的研究實(shí)際工程問(wèn)題的能力，不是停留在定性地解釋物理現(xiàn)象和揭示機(jī)理，因此單一的傳統(tǒng)教學(xué)給學(xué)生的理解帶來(lái)一定難度。教學(xué)中制作高品質(zhì)的多媒體課件，將文字、圖片、聲音、動(dòng)畫(huà)視頻融為一體，展現(xiàn)在課堂上，將學(xué)生從被動(dòng)接受型的模式中解放出來(lái)。這種圖文并茂、有聲有色的情景式教學(xué)環(huán)境，使傳統(tǒng)教學(xué)中枯燥抽象、用單一語(yǔ)言文字和圖形講解難以理解的概念變得生動(dòng)具體，令學(xué)生耳目一新，加深對(duì)課程內(nèi)容的理解和記憶。如講解點(diǎn)的合成僅從教材的插圖來(lái)講解，學(xué)生要間接思考，上課時(shí)教師用板書(shū)手工畫(huà)圖，既浪費(fèi)時(shí)間又缺乏準(zhǔn)確性和形象性，但應(yīng)用動(dòng)畫(huà)效果將相對(duì)運(yùn)動(dòng)和牽連運(yùn)動(dòng)分別展示再合成絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，直觀的分析，對(duì)于速度、加速度定理往往產(chǎn)生不攻自破的良好效果。②但是教師也應(yīng)考慮到多媒體課件容易讓學(xué)生目不暇接，還必須注意用板書(shū)來(lái)調(diào)節(jié)講課節(jié)奏，教師通過(guò)表情、手勢(shì)、語(yǔ)言吸引學(xué)生注意力，彌補(bǔ)多媒體課件的不足，將重要的公式、定理、重點(diǎn)以板書(shū)的形式推導(dǎo)書(shū)寫(xiě)，不但要求學(xué)生掌握結(jié)論，更重要的是在推導(dǎo)過(guò)程中學(xué)習(xí)分析解決問(wèn)題的方法，合理的使用現(xiàn)代化教學(xué)手段揚(yáng)長(zhǎng)避短。

總之，《理論力學(xué)》對(duì)于熱工科專(zhuān)業(yè)具有承前啟后的特殊性，教師盡可能的平衡好教與學(xué)之間的關(guān)系，讓理論力學(xué)知識(shí)貼近民航走進(jìn)生活，使學(xué)生不僅掌握了理論力學(xué)知識(shí)，并享受到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

注釋

① 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)(第七版)[M].北京:高等教育出版社,2009.

② 秦琳晶,張維君.多媒體技術(shù)在理論力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2010.6(15):49-50.