基于能力培養(yǎng)的力學(xué)教學(xué)改革

廣東 董海紅

基于能力培養(yǎng)的力學(xué)教學(xué)改革

廣東 董海紅

教與學(xué)失衡，學(xué)與用脫節(jié)等情況嚴(yán)重影響著力學(xué)教學(xué)的質(zhì)量，為改善現(xiàn)狀，滿足各學(xué)科發(fā)展和工程技術(shù)實踐對力學(xué)知識的需求，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。筆者從調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)模式等方面進(jìn)行了探索、實踐，效果良好。

力學(xué)；改革；任務(wù)驅(qū)動；多媒體；考核

力學(xué)是一門理論性較強的技術(shù)基礎(chǔ)課，為生產(chǎn)中碰到的機械、動力等專業(yè)問題提供理論依據(jù)，但由于涉及大量概念、公式，學(xué)生總感覺學(xué)習(xí)起來枯燥無味，難以理解、掌握，甚至有些學(xué)生放棄了學(xué)習(xí)這門課程，而教師也感覺教學(xué)效果不好，教學(xué)中教與學(xué)、學(xué)與用的矛盾越來越突出。

一、教學(xué)現(xiàn)狀存在的主要問題

（一）教與學(xué)失衡

技工院校為了自身的發(fā)展不得不降低招生要求，學(xué)生基礎(chǔ)知識較差，對所學(xué)知識缺乏基本的了解和足夠的興趣。一部分同學(xué)認(rèn)為力學(xué)跟機械類專業(yè)沒有多大關(guān)系，既難學(xué)又沒用，不會予以足夠的重視；另一部分同學(xué)認(rèn)為力學(xué)不過是物理課程中力學(xué)部分的延續(xù)，沒有什么新鮮內(nèi)容，不用學(xué)也會，就放松了力學(xué)的學(xué)習(xí)，等想認(rèn)真學(xué)時，才發(fā)現(xiàn)缺少了足夠的積累，學(xué)了也不會，只好放棄。

同時力學(xué)課時的縮減，進(jìn)一步加劇了內(nèi)容多、課時少的矛盾，使得教師為了完成教學(xué)任務(wù)而疲于趕教學(xué)進(jìn)度，對一些重點內(nèi)容和應(yīng)當(dāng)精講細(xì)講的內(nèi)容在教學(xué)過程中難以展開，影響了教學(xué)質(zhì)量和效果。

（二）學(xué)與用脫節(jié)

從事力學(xué)教學(xué)的教師對實用技術(shù)了解不多，缺乏機械知識背景，授課內(nèi)容往往以書本內(nèi)容為主，單純地傳授力學(xué)理論知識，從概念講解到定理、證明，再到例題、習(xí)題一味灌輸，忽視學(xué)生的專業(yè)特征和專業(yè)需求，導(dǎo)致教的內(nèi)容用不上，用的內(nèi)容沒有教的尷尬，更不用說對學(xué)生力學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

為改善力學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，滿足各學(xué)科發(fā)展和工程技術(shù)實踐對力學(xué)知識的需求，我們從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等多方面進(jìn)行探索，經(jīng)過多次反復(fù)的“調(diào)研—調(diào)整—評價”（如圖1所示）過程，力求使學(xué)生在較快掌握力學(xué)理論和解題方法的同時，養(yǎng)成深入思考的習(xí)慣，提高分析問題、解決問題的能力。

圖1 力學(xué)教學(xué)改革流程圖

二、教學(xué)改革方法研究

（一）以用為本，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

技工院校的教育注重知識的實用性，強調(diào)學(xué)生掌握“必需、夠用”的理論知識。作為基礎(chǔ)課，力學(xué)教學(xué)不能再照本宣科，而是要根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點、專業(yè)需求，決定“教什么”；同時要淡化對公式、定理等純理論分析，通過例題讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)的目的、學(xué)了有什么用、用在什么地方，如何用；通過選編一些與工程實際相關(guān)的實例，強調(diào)如何用這些公式、定理來解決專業(yè)技術(shù)問題，使力學(xué)教學(xué)與機械類專業(yè)后續(xù)課程不再脫節(jié)，體現(xiàn)基礎(chǔ)課程對專業(yè)課程服務(wù)的針對性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。

同時，力學(xué)教學(xué)有很強的系統(tǒng)性，不能為了實用，而忽視素質(zhì)教育，影響學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。為此我們不斷地分析和探討：

1.教學(xué)的重點和難點是什么？教材內(nèi)容是不是完成教學(xué)任務(wù)所必需的，應(yīng)刪去或從略哪些學(xué)生已學(xué)過的內(nèi)容？哪些知識的素材不夠充分需要補充？

2.哪些內(nèi)容與機械專業(yè)教學(xué)聯(lián)系更為緊密，作為力學(xué)教師很難獨立判斷。為此，我們多次與機械專業(yè)教師進(jìn)行交流、探討，不斷修正教學(xué)內(nèi)容。

3.每個章節(jié)要達(dá)到的教學(xué)效果是什么？需要著重培養(yǎng)學(xué)生哪些能力？如何漸進(jìn)式的培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力？

比如，對于摩擦，同學(xué)們并不陌生，講到摩擦在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，學(xué)生可以舉出一大堆的例子，對于簡單的平衡分析也不在話下。為了聯(lián)系實際，講清螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟?，我們引入自鎖現(xiàn)象，把螺紋展開為斜面，螺母即為斜面上的重物，螺紋升角即為斜面傾角，因此螺紋的自鎖，就轉(zhuǎn)變?yōu)樾泵嫔现匚锏淖枣i（如圖2所示），自鎖條件為：螺紋升角α〈當(dāng)量摩擦角β，效果良好。

圖2 螺紋自鎖條件

但一講到滾動摩擦阻的概念，公式推導(dǎo)、計算，立刻安靜下來。其實，滾動摩擦的優(yōu)點學(xué)生也是清楚的，對于技校學(xué)生的教學(xué)，我們完全沒必要進(jìn)行過多的純理論分析，只要講課時拿出滾動軸承和滑動軸承，他們就會明白滾動摩擦的應(yīng)用，再引到數(shù)控機床上用滾動螺旋傳動代替滑動螺旋傳動，將理論與實踐有機的聯(lián)系起來，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的崗位能力和職業(yè)素養(yǎng)。

（二）立足能力培養(yǎng)，改革教學(xué)模式

調(diào)整好教學(xué)內(nèi)容，解決了教什么的問題，可是如何教才能讓學(xué)生愿意學(xué)、學(xué)得懂，是一個更艱難的課題。對于大多數(shù)在校的技校學(xué)生，他們往往只重視提高自己的專業(yè)技術(shù)水平與動手能力，認(rèn)為學(xué)習(xí)一技之長，能夠頂崗就業(yè)就好，而力學(xué)等基礎(chǔ)課程則沒有什么用，可學(xué)可不學(xué)。

其實，力學(xué)知識廣泛地應(yīng)用于機械教學(xué)的每一個領(lǐng)域。金屬切削要考慮切削力的大小及其對加工零件剛性的影響程度，零件的裝夾要考慮夾緊力的大小，機械傳動要考慮構(gòu)件的受力及彎矩、扭矩的大小等等，這些知識是機械專業(yè)教學(xué)的基礎(chǔ)，是從事專業(yè)工作的工具，有助于提高學(xué)生的社會適應(yīng)性和可持續(xù)發(fā)展。

然而，教學(xué)目標(biāo)的模糊，教學(xué)方法的落后、單一，導(dǎo)致教師講得津津有味，學(xué)生聽得昏昏欲睡，教學(xué)效果可想而知，學(xué)生又怎么會認(rèn)為有用呢？要改善教學(xué)效果，就要發(fā)揮學(xué)生的主體地位，靈活使用多種教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)模式。

1.結(jié)合專業(yè)，講清概念

在講解力學(xué)概念時，要從學(xué)生熟悉的生活實例或與專業(yè)相結(jié)合的實例中引出，講清其含義，并強調(diào)它與相關(guān)概念的區(qū)別和聯(lián)系，避免學(xué)生誤解。比如粉筆輕輕用力就會斷，而同樣大小的力并不會導(dǎo)致筆折斷，這是為什么呢？通過小小的實驗引導(dǎo)學(xué)生思考，引入強度的概念：零件承受載荷后抵抗發(fā)生斷裂或超過容許限度的殘余變形的能力。那么，機床的主軸使用時能不能斷呢？因此主軸要選擇剛性好的鋼件。但車細(xì)長軸時要注意什么呢？防止變形，如何防止？引入剛度的概念：零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。車床的主軸、光桿、絲桿、如果變形會怎樣？所以要提高他們的剛度。

2.任務(wù)驅(qū)動，強化練習(xí)

力學(xué)同時又是一門實踐性較強的課程，傳統(tǒng)教學(xué)采用“定理+習(xí)題”的模式，教師詳細(xì)講解概念的物理意義、推導(dǎo)根據(jù)、應(yīng)用條件與范圍，然而對于強調(diào)實用性的技校學(xué)生，往往沒有耐性聽下去，為了吸引學(xué)生的注意力，我們采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，先提出學(xué)生感興趣的課題，再引導(dǎo)學(xué)生解決問題，培養(yǎng)學(xué)生如何根據(jù)主要因素正確地把工程問題簡化為力學(xué)模型。比如對于物體系統(tǒng)的平衡內(nèi)容的講解，我們通過“一對齒輪的嚙合——變速機構(gòu)”層層深入的實際問題，引入概念，引導(dǎo)學(xué)生解決靜定問題。這樣“做中學(xué)”的模式，以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，有利于提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

3.多媒體輔助教學(xué)法

在力學(xué)教學(xué)中，對各種機構(gòu)運動的分析與理解，物體的受力分析，物體在不同參考系下運動規(guī)律、速度、加速度的分析是重點問題，也是力學(xué)教學(xué)中用語言描述難以解決的難點問題。我們通過多媒體輔助教學(xué)，把機構(gòu)的運動過程，以動畫形式直觀形象地表現(xiàn)出來，同時描繪出運動軌跡及其速度、加速度，解決教學(xué)中抽象問題的描述和難點問題的分析。應(yīng)用多媒體動畫輔助教學(xué)課件，突破傳統(tǒng)理論力學(xué)教學(xué)方法和教學(xué)手段，加深了學(xué)生的印象，使學(xué)生易于理解和掌握，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。比如，對于牛頭刨床中滑枕（如圖3所示）的速度

圖3 牛頭刨床機構(gòu)

采用多媒體課件可以準(zhǔn)確的計算，并可以通過改變構(gòu)件的長度、速度來改變滑枕的速度，提高學(xué)習(xí)的形象性和趣味性，效果良好。但是過多使用多媒體會使學(xué)生產(chǎn)生視覺疲勞，華而不實，不利于課堂中教師與學(xué)生及學(xué)生之間的交流互動，上課時形象生動，下課后腦袋空空。而且有的力學(xué)內(nèi)容用講練結(jié)合的方法就可達(dá)到很好的效果，拿一個實物教具的效果更好，不需要多媒體的演示，所以多媒體課件用于力學(xué)教學(xué)要選擇恰當(dāng)?shù)膬?nèi)容，不能濫用。

4.評教結(jié)合，合理考核

合理的評教、考核制度是教學(xué)的重要組成部分，傳統(tǒng)的教學(xué)體系采用“一套考題考學(xué)生，學(xué)生打分評老師”的方式進(jìn)行教學(xué)評價，可這種考出來的成績，評出來的效果往往不能反映學(xué)生的真實能力，高分低能就是最好寫照。

為了綜合反映教與學(xué)的真實效果，我們評教結(jié)合，不斷改革，完善考核制度。

（1）對定理、概念等基礎(chǔ)知識，建立題庫，采用閉卷考試的形式，考查學(xué)生的認(rèn)知能力。

（2）對應(yīng)用性知識，結(jié)合專業(yè)，采用開卷考試的形式，培養(yǎng)學(xué)生的思維形式，考查學(xué)生分析與解決一般工程問題的能力。

（3）增加學(xué)生的自評環(huán)節(jié)，通過自評讓學(xué)生直面自己，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，提高自我評價能力。

（4）改革教師評價體系，創(chuàng)新地加入教師互評，主要針對教學(xué)內(nèi)容，由相關(guān)的專業(yè)教師提出各學(xué)科發(fā)展所需力學(xué)知識及學(xué)生的掌握情況。這樣不但有利于提高教師的教學(xué)效果，及時調(diào)整教學(xué)方式，更有利于幫助學(xué)生把各科知識聯(lián)系起來，形成系統(tǒng)，而不至于有些交叉知識講了三、四次，學(xué)生聽都聽厭了，而有些知識都不講，造成“三不管”的尷尬。

在教改中，我們不斷探索，培養(yǎng)學(xué)生的思維形式，發(fā)揮力學(xué)的工具作用，引導(dǎo)學(xué)生獨立分析問題，主動提出并解決問題，收到了不錯的效果。然而如何做到知識與能力并重，平衡素質(zhì)與實用的關(guān)系，任重而道遠(yuǎn)，我們將繼續(xù)努力。

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[5]王健鋒，吳新燕.高職院校專業(yè)核心課程建設(shè)和改革研究[J].教育與職業(yè)，2010，(17).

（作者單位：韶關(guān)市技師學(xué)院）

（編輯 李艷華）