《理論力學》課程教學改革探討

陳 震

（江漢大學 機電與建筑工程學院，湖北 武漢 430056）

《理論力學》是研究物體機械運動一般規(guī)律的學科，其教學內(nèi)容是系統(tǒng)介紹靜力學、運動學和動力學3 部分的基本概念、基本原理以及解決工程中力學問題的基本方法［1］?！独碚摿W》是江漢大學機械設(shè)計制造及其自動化、材料成型及控制工程、汽車服務(wù)工程等專業(yè)的核心技術(shù)基礎(chǔ)課程。它不僅為《材料力學》、《機械原理》、《機械設(shè)計》等后續(xù)課程的學習打下基礎(chǔ)，同時也是一門與工程實際聯(lián)系緊密的課程?！独碚摿W》是江漢大學機械類專業(yè)學生學習的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起承前啟后的作用。該課程的主要特點是理論體系嚴謹、應(yīng)用性較強、并具有高度的抽象性和概括性，定理、公式、基本概念較多，有一定難度、不易學。其課程任務(wù)不僅是為了后繼課程的需要，更深層的意義在于科學素質(zhì)的培養(yǎng)［2］。為了適應(yīng)當今科技發(fā)展趨勢和高校工科專業(yè)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，筆者結(jié)合教學實踐，對《理論力學》課程的教學現(xiàn)狀進行了分析，并對其教學改革的理念與具體實施方案進行了探討。

1 教學現(xiàn)狀及存在的問題

目前，我國高校改革與國際接軌，辦學理念出現(xiàn)了很大的調(diào)整。從精英教育到大眾教育，教學目標日益綜合化，要求培養(yǎng)全面發(fā)展的面向市場的人才；教學方法不斷進步，重視教材的改革與研究，重視教學活動的優(yōu)化設(shè)計；教學媒體日益現(xiàn)代化，教學手段逐步多樣化。在這種形勢下，《理論力學》的教學面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

筆者從近幾年《理論力學》課程的教學現(xiàn)狀中歸納出江漢大學《理論力學》目前存在的問題。

1）《理論力學》課程教學學時壓縮，有效授課時間縮短。這必然造成習題課、實驗課的縮減甚至取消，每一節(jié)課的信息量比以往大，這樣對教師教的能力和學生學的能力都提出了更高的要求。其次，為了有效地完成教學任務(wù)，多媒體教學已有全面取代板書教學的趨勢。但是多媒體課件在進行定理推導，公式證明以及解題范例過程時，常常使學生感到枯燥，學生思想不易集中，有時跟不上節(jié)奏，教學效果大打折扣［3］。

2）現(xiàn)行《理論力學》教材中存在理論與實際脫節(jié)的問題。課本上大部分的實例都是抽象過來的力學簡圖，例題和習題較理想化、學術(shù)化。對沒有學習機械原理、機械設(shè)計等課程的學生來說，由于大都沒有見過實物，又沒有實物錄像，因而學習起來比較抽象、不易接受，很難把教材中的力學模型與實際結(jié)構(gòu)或構(gòu)件聯(lián)系起來。由于缺乏一定的工程背景，學生難以理解學習的目的和意義。這樣既不利于激發(fā)學生的學習興趣，也不利于培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力，從而使得初學者真正掌握并靈活應(yīng)用力學知識非常困難。

3）學生普遍感覺聽課易懂，習題難做。對學生而言，《理論力學》靜力學部分的不少概念在中學物理中就已經(jīng)學過，聽起課來不難接受，但等到自己獨立做題時就感覺力不從心、相當費時，有時一下手就錯。

4）學生作業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象。為了保證和檢驗教學效果，學生在每節(jié)《理論力學》課后必須完成一定量的習題。在教學過程中，總能發(fā)現(xiàn)有些學生平時作業(yè)完成得不錯，但一到考試成績就不理想的現(xiàn)象。其原因就是這些學生的作業(yè)經(jīng)常從習題輔導書或其他學生處抄襲，并沒有真正掌握和領(lǐng)會解題方法和技巧，只是為了應(yīng)付老師檢查和獲得較高的平時成績。

5）學生學習方法未能及時轉(zhuǎn)變。據(jù)筆者調(diào)查，學生中僅有小部分能做到有效的課前預習，大部分學生的學習方法還沒有脫離高中基本上依賴于教師講解的模式。還有些學生不注重聽課，上課時埋頭看書；少數(shù)學生上習題課時不愿意動筆。這些都會影響聽課效率，使得學習效果不理想。

6）學生學完課程后，感到內(nèi)容繁雜，理不出頭緒。學生在學完每一章節(jié)的內(nèi)容時一般能根據(jù)本章的知識點和求解方法、工具來完成對應(yīng)的課后習題，但當學習完一個階段或全部內(nèi)容后，對知識點的歸納和綜合應(yīng)用顯得力不從心，對各種原理、理論的應(yīng)用范圍和方法混淆，有時甚至無從下手。

7）靠期末突擊應(yīng)付考試的現(xiàn)象較常見。一些學生學習目的不明確，對于課程知識點掌握不牢又不重視平時對知識的積累和學習，往往課前不預習、上課不認真聽講、課后不復習，既不鉆研教材，也不查閱參考資料，等到考試前臨時抱佛腳，甚至把過多的時間和精力放在套題、猜題上。

8）教學中未重視與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系。不少學生沒有在平時的學習中逐步建立解決工程中力學問題的思維方式和方法，而是應(yīng)考完不久就基本將所學內(nèi)容遺忘，以至于到后續(xù)專業(yè)課程的學習階段遇到具體工程問題時無法將實際問題與相應(yīng)的力學模型相對應(yīng)并計算求解，從而影響了專業(yè)課程的學習效果。

以上《理論力學》課程教學中存在的問題造成這門課程的考試不及格率長期居高不下，也使得教學質(zhì)量受到一定的影響。

2 課程體系和教學改革的必要性

2.1 高校教學改革的需要

教育部“高等學校本科教育質(zhì)量與教學改革工程”具有重要意義。它與“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”相配合，對深化教學改革、全面提高高等教育質(zhì)量，增強21 世紀工程人才的核心競爭力具有指導和建設(shè)作用。在此背景下，《理論力學》作為高等院校工程類相關(guān)專業(yè)一門極為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其課程教學改革具有重要價值。

2.2 高質(zhì)量工程人才培養(yǎng)的需要

隨著我國市場經(jīng)濟快速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)的競爭不斷增強，用人單位對畢業(yè)生更加注重其實際能力和綜合能力。要培養(yǎng)面向地方和行業(yè)的“學以致用、全面發(fā)展”的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，其教學應(yīng)以綜合實踐能力的培養(yǎng)為中心，以實踐能力培養(yǎng)的系統(tǒng)性代替知識培養(yǎng)的系統(tǒng)性［4］?！独碚摿W》課程的教學也應(yīng)圍繞這一培養(yǎng)目標，讓學生逐步建立科學的思維方式和學習方法、不斷增強創(chuàng)新意識，著重于培養(yǎng)學生以下各方面的能力：

1）對各種工程對象正確建立力學模型的能力；

2）利用《理論力學》的基本概念來判斷、分析工程實際中結(jié)果正確與否的能力；

3）利用《理論力學》的基本原理和方法來解決實際工程問題的能力；

4）提高自學與鉆研能力、計算能力、動手能力和創(chuàng)新能力。

2.3 課程教學自身發(fā)展的需要

針對前述《理論力學》課程教學中的現(xiàn)狀與存在的問題，為了完善目前的教學狀況，增強學生的學習興趣，讓學生進一步明確課程的學習目的，培養(yǎng)良好的學習方法，增強學生的綜合能力，促進教師教學能力的提升，進一步提高教學質(zhì)量，對《理論力學》課程體系和教學進行改革是十分必要的。

3 教學改革的理念和方案

3.1 改革的理念

培養(yǎng)具備機械類工程的基本理論知識和技能，能解決工程實際力學問題，掌握科學的思維方式，具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才是江漢大學《理論力學》課程的教學宗旨。因此，在教學中不僅要傳授知識，更要注重自學能力、分析并解決力學問題的能力、工程實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。要讓學生對力學的基本概念、基本理論、基本方法有較深入的理解，并且能將其靈活應(yīng)用于實際。在力學理論知識的傳授過程中，有意識地培養(yǎng)學生嚴謹縝密的邏輯思維能力，并啟發(fā)和建立創(chuàng)新型思維，從而提高學生分析實際工程問題的能力。同時也幫助學生形成良好的大學學習方法，為后續(xù)的專業(yè)課程的學習打下堅實的力學基礎(chǔ)。

充分利用各種教學資源和手段為學生學習積極地創(chuàng)造條件，讓學生的自主性、創(chuàng)造性、能動性得以發(fā)揮，使學生不再是知識的被動接收者，而轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c者和積極探索者。從學生剛開始學習力學時就注重培養(yǎng)專業(yè)的工程概念和科學的思維方式。在此過程中要把握理論知識與工程實際密切聯(lián)系的特點，盡可能讓學生了解所學力學問題的工程背景，增強學生應(yīng)用理論知識來分析和解決工程實際問題的主動意識。

3.2 具體的實施方案

根據(jù)教學改革的理念，針對江漢大學《理論力學》課程教學的上述問題，筆者認為可以從課程的教學指導思想、教學內(nèi)容、教學手段、教學方法及考核體系5 個方面著手進行改革。

3.2.1 教學指導思想改革 由單純的傳授知識轉(zhuǎn)變?yōu)榧訌娔芰εc素質(zhì)培養(yǎng)、教書育人。注重學習方法、思維方式的培養(yǎng)和工程中力學概念的建立，注重與后續(xù)相關(guān)課程的聯(lián)系，注重在專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。爭取更多的學生達到教學基本要求，增強綜合能力，使學有余力的學生能有更大的提升。

3.2.2 教學內(nèi)容改革 根據(jù)江漢大學機械類各專業(yè)教學大綱的著力點、內(nèi)容安排以及江漢大學機械類專業(yè)學生的學習能力，合理分配各部分的學時數(shù)、優(yōu)化教學內(nèi)容、精選例題與習題、突出重點和難點。對學生已經(jīng)有一定基礎(chǔ)和在大學物理中已經(jīng)學過的內(nèi)容簡略復習，重點講解新的、重要的、和工程實際結(jié)合緊密的、應(yīng)用性強的知識點。在例題和習題的取舍上，注意理論與實際的結(jié)合。題目不宜過于抽象化、模型化，而應(yīng)與身邊的力學問題或生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合，給學生留出充分的想象空間，引導學生積極思考。同時，教師要注重學習和借鑒國內(nèi)各級精品課程的優(yōu)點和長處，吸收國外此類課程的教學方法和模式，不斷開拓視野并學習、體會、揣摩課堂教學的相關(guān)技巧，通過對比發(fā)現(xiàn)自身的不足，及時調(diào)整授課的方法和節(jié)奏。

在對理論部分講解時應(yīng)重視邏輯演繹，以培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W思維方式，同時注重課程知識的工程應(yīng)用；在教學中應(yīng)注重體現(xiàn)專業(yè)學科的主題，在每一主題教學中注意培養(yǎng)學生一個或幾個單項技能，通過各單項技能的培養(yǎng)來促進學生分析問題、解決問題能力的提高［5］。

此外，在《理論力學》例題和習題講解中，教師要不斷提出新問題，讓學生自己去解決問題，總結(jié)規(guī)律，這樣既可以發(fā)揮學生的潛力，讓其獲得成功學習的樂趣，也能有效地提高教學效果。

3.2.3 教學手段改革 應(yīng)充分利用多媒體教學，注重其與傳統(tǒng)教學方式的結(jié)合，合理利用網(wǎng)絡(luò)教學。

收集、制作豐富的多媒體課件，利用現(xiàn)代化的教學手段把文字、圖像、聲音、動畫有機結(jié)合起來，使力學分析形象直觀。交叉使用教具、視頻錄像、平面媒體進行教學，讓學生在輕松愉快的氣氛中對知識進行理解和掌握，使教和學的活動變得豐富多彩。這種方式不但能提高學生的學習興趣，還增強了學生理論聯(lián)系工程實際的主動性。充分發(fā)揮多媒體課件教學傳授信息量大、圖文形象具體、理論公式清晰規(guī)范、便于展現(xiàn)運動過程的特點；穿插板書講解，將傳統(tǒng)教學方式與多媒體教學有機結(jié)合起來，使兩者在教學中實現(xiàn)優(yōu)勢互補，發(fā)揮其各自的特長，力爭取得最佳的教學效果［6］。

充分利用互聯(lián)網(wǎng)的教學資源，向?qū)W生推薦網(wǎng)絡(luò)上《理論力學》精品課程的視頻，作為課堂教學的補充?？梢越ⅰ独碚摿W》學習輔導專用QQ群，向?qū)W生提供各種《理論力學》學習資料，包括：預習指導大綱、課堂教學課件、章節(jié)知識點歸納、習題解答等，以幫助學生自學，提高自學能力。為了鞏固課堂知識、增強課后復習和練習的效果、及時解決學生學習過程中的疑惑，除了課間答疑外，還可以在網(wǎng)上及時解答學生在預習、聽課、復習及作業(yè)中的各種問題。

3.2.4 教學方法改革 1）邏輯性思維與發(fā)散式思維方法并重。在《理論力學》課程教學中要注重對學生邏輯性思維訓練的同時，也必須注意發(fā)散性思維的培養(yǎng)。通過講解有代表性、針對性強的例題，并采用一題多解，引導學生全方位、多角度思維，拓寬解題思路，提高解題能力，深化力學概念［6］。

2）理論聯(lián)系實際。《理論力學》教材中的例題和習題所選用的圖形其實是實物簡化后的力學模型，很多學生都不能根據(jù)示意圖了解其表達的實物原型。因此要引導學生平時注意觀察身邊的各種力學現(xiàn)象，幫助學生在工程問題和力學模型間建立聯(lián)系。在理論聯(lián)系實際的教學過程中，教師要將知識傳授、工程意識、能力培養(yǎng)相結(jié)合，重點培養(yǎng)學生的工程意識。教師也要尋找機會積極參加一些工程項目，多閱讀與工程實際相關(guān)的書籍，在教學過程中讓學生了解《理論力學》在工程實踐中的應(yīng)用［7］。

3）啟發(fā)式、引導式教學。啟發(fā)式教學的關(guān)鍵是適時地提出問題，讓學生帶著問題去思考和分析，并引導學生學會總結(jié)規(guī)律，用科學的思維方法來分析力學問題。在上課前編寫好各章節(jié)自學指導大綱，提前通過QQ 群發(fā)給學生，以幫助學生有效完成課前預習，讓學生的學習走在教師授課的前面。對于比較簡單的內(nèi)容，可以引導學生帶著問題自學，課堂只需小結(jié)式的講解；對定理的推導和證明不做過多講解，只說明方法；對于重點難點內(nèi)容，可以讓學生在預習的基礎(chǔ)上，帶著自己的疑問有目的地在課堂上聽老師精講、細講；對例題的講解重在方法和思路而不是詳盡的解答過程。在課堂上可以適時引入與講授內(nèi)容相關(guān)的工程上的一些重要成果或重大事故以吸引學生注意力。另外，還可以針對所講內(nèi)容留一些與生活相關(guān)的思考題，讓學生在課外思考，并得到一些結(jié)論。要讓學生感到力學并不再是一些枯燥的概念和理論，而是活生生的現(xiàn)實［8］。

4）互動式、討論式教學。為了調(diào)動學生學習的積極性、激發(fā)學生的學習興趣、增強學習效果，在課堂上適時地采用老師提問學生回答以及學生互相交流、老師參與的方式，達到教與學的互動，使教學氣氛變得活躍，發(fā)揮學生學習的主觀能動性。師生之間、學生之間通過圍繞所出現(xiàn)的問題相互交流，發(fā)揮群體的促進作用，來增強學生參與學習活動的主動性，進而培養(yǎng)學生的合作和創(chuàng)新意識。在討論式教學過程中，為保證討論順利進行，教師要設(shè)計好討論的內(nèi)容，并及時、靈活地處理在討論過程中出現(xiàn)的各種具體情況，最后通過總結(jié)性的發(fā)言，讓學生能進一步理解、深化和拓寬所學內(nèi)容。在討論過程中，要注意學生的發(fā)言能否抓住問題的關(guān)鍵和實質(zhì)，及時發(fā)現(xiàn)學生思維中存在的問題并糾正。教師的發(fā)言要富有啟發(fā)性、引導性和綜合性，并且要控制好時間［9］。

在每一章節(jié)的作業(yè)全部批改完成后，根據(jù)作業(yè)完成情況，在課堂上隨機選取學生，要求其上講臺講解解題方法和思路并進行評價。一方面檢查學生是否獨立完成作業(yè)，另一方面可針對出現(xiàn)的問題進行及時解決。

5）嘗試研究型教學方法。研究型教學方法是近幾年才開始探討應(yīng)用的，但已經(jīng)初步認識到這一教學方法的適用對象、使用條件，其在實際教學中發(fā)揮了很好的作用［10］。對江漢大學機械類專業(yè)的學生，可以嘗試在部分章節(jié)采用研究型教學方法。引導學生觀察身邊的生活和工程現(xiàn)象，將其簡化并建立力學模型；還可以鼓勵學有余力的同學嘗試運用MATLAB 等軟件對常見的力學模型進行編程并制作運動動畫。

6）鼓勵學生參加周培源全國大學生力學競賽和教師的科研項目。全國周培源大學生力學競賽為教育部委托主辦的大學生科技活動，目的在于培養(yǎng)人才、服務(wù)教學、促進高等學校力學基礎(chǔ)課程的改革與建設(shè)。其有助于高等學校實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學生動手能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神；有助于增進大學生學習力學的興趣，吸引、鼓勵學生踴躍參加課外科技活動；有助于發(fā)現(xiàn)和選拔力學創(chuàng)新的后繼人才。對江漢大學力學學習優(yōu)秀的學生，鼓勵他們積極參加，教師認真指導。

對有科研項目特別是工程類項目的教師，可以在授課時適時講授相關(guān)的力學知識是如何運用到項目中的，并且鼓勵優(yōu)秀的學生參與其中。還可以引入學科前沿知識，以開闊學生的視野。

3.2.5 考核體系改革 考核評估是保證教學質(zhì)量的重要手段。采取綜合評定的考核體系，考核內(nèi)容應(yīng)包括期末閉卷考試和平時成績相結(jié)合的方式。擴展、擴充平時成績的考核內(nèi)容，加強平時成績的監(jiān)督及考核。既考核學生對基本知識和其應(yīng)用的掌握情況，也促進學生去思考、去研究、去創(chuàng)新，培養(yǎng)主動學習的好習慣并形成良好的學習方法。

1）期末閉卷考試。主要考核學生對基本概念、基本公式、基本原理的掌握程度和綜合應(yīng)用能力，即學生對基本知識的掌握程度和解題能力?？碱}內(nèi)容涵蓋大綱中所要求掌握的各知識點，難度合適。

2）平時成績。平時成績可以從以下幾方面考核：

①出勤率、遲到情況?？梢圆捎谜n間簽到的方式經(jīng)常性檢查，以此來督促學生按時到課。

②課堂表現(xiàn)及課后的提問。主要根據(jù)學生參加課堂討論、發(fā)言以及平時的提問情況評分。旨在鼓勵學生在課堂上積極發(fā)言、課后積極提問，督促學生獨立、認真地完成學習任務(wù)。

③作業(yè)完成及掌握情況。根據(jù)學生完成作業(yè)的數(shù)量和質(zhì)量進行考核。每章作業(yè)批改后，根據(jù)完成情況，通過課堂或課間提問的方式，隨機抽查學生對作業(yè)內(nèi)容的理解和掌握情況，以督促學生獨立思考，按時保質(zhì)保量地完成課后作業(yè)。

④課程小論文［7，9］。課程小論文可以是學生對所學知識的歸納總結(jié)和自己的心得，也可以是對一些工程實際或自然現(xiàn)象問題結(jié)合相應(yīng)力學知識進行的探討和分析。主要是檢查學生對理論知識掌握程度和應(yīng)用理論解決實際問題的綜合能力。

采用多方面考查綜合評定的考核體系，既可考核學生對基本知識的掌握程度，又可考核學生的應(yīng)用能力，有利于引導學生去思考、去研究、去創(chuàng)新，培養(yǎng)主動學習的好習慣。

4 結(jié)論

以上是筆者對江漢大學《理論力學》課程教學改革的一些探討。期望通過教學改革在以下幾個方面有所成效：

1）通過教學指導思想改革讓學生明確《理論力學》課程的學習目的及重要性，端正學習態(tài)度，增強學習的自覺性、主動性。

2）通過教學內(nèi)容改革讓學生熟練掌握《理論力學》中的基本概念、基本原理及方法，并把握其中的重點內(nèi)容，了解其對應(yīng)的工程背景，為后續(xù)專業(yè)課程的學習做好準備。

3）通過教學手段改革讓學生逐步建立適合自己的專業(yè)類課程學習方法、提高學習效率、增強自學能力、擴展學習途徑、開闊專業(yè)視野。

4）通過教學方法改革調(diào)動學生學習的積極性、主動性，增強學習能力和創(chuàng)新意識，提高學生分析問題和解決問題的能力。讓學生逐步形成工程中力學問題的科學思維方式，培養(yǎng)學生將理論知識應(yīng)用于實際工程的能力。

5）通過考核體系改革督促學生自覺遵守各項教學規(guī)章制度、認真聽課、積極主動參與課堂學習、獨立完成課后作業(yè)。引導學生注重平時學習的點滴積累、注重與老師和同學的交流，降低不及格率，最終圓滿地完成本課程的學習任務(wù)。

6）通過教學改革，促使教師不斷學習、開闊視野，加強對本課程知識全部內(nèi)容的融會貫通，在知識結(jié)構(gòu)、思維方式、授課技巧等方面進行提升。同時積累其教學經(jīng)驗，增加與同行的溝通和交流，進一步提高教師教學能力、教學水平。

對《理論力學》課程的教學應(yīng)始終重視理論聯(lián)系實際，將知識傳授、素質(zhì)培養(yǎng)、工程意識與創(chuàng)新能力的提高相結(jié)合，努力將學生培養(yǎng)成為有知識、高素質(zhì)、懂工程、能力強的現(xiàn)代高技能人才。期待通過教學改革使江漢大學《理論力學》課程的教學質(zhì)量進一步提高，實現(xiàn)教與學的雙贏。

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