獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程教學(xué)思考

姜毅　陳蓓

摘要：理論力學(xué)是獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是后續(xù)材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程的基礎(chǔ)，在整個(gè)土木工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)重要的地位。文章結(jié)合課程教學(xué)實(shí)踐，通過分析獨(dú)立學(xué)院理論力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，從課程的內(nèi)容組織、教案設(shè)計(jì)和興趣培養(yǎng)三個(gè)方面對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行分析，以期提高理論力學(xué)課程教學(xué)水平和效果。

關(guān)鍵詞：獨(dú)立學(xué)院；土木工程專業(yè)；理論力學(xué)；課程教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642-0；TU 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2016）01-0081-04

理論力學(xué)課程是獨(dú)立學(xué)院工科專業(yè)一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，是材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等后續(xù)課程的基礎(chǔ)，同時(shí)也是一門與工程實(shí)際緊密聯(lián)系的課程[1]。通過學(xué)習(xí)理論力學(xué)，學(xué)生可以提高分析和解決問題的能力，建立科學(xué)的思維方式和學(xué)習(xí)方法，提高自身的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

理論力學(xué)與生活和工程實(shí)踐緊密相關(guān)，學(xué)生本應(yīng)興趣很高，但筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)理論力學(xué)課程學(xué)習(xí)，普遍缺乏興趣，積極性不高，尤其在獨(dú)立學(xué)院，形勢(shì)更為嚴(yán)峻。若教師處理不好，最終會(huì)造成教師教不好、學(xué)生學(xué)不懂的尷尬局面。

一、獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，中國(guó)高校改革與國(guó)際接軌，辦學(xué)理念出現(xiàn)了很大的調(diào)整[2]。對(duì)于獨(dú)立學(xué)院，特別是以工科為主的院校，向應(yīng)用技術(shù)型的本科院校轉(zhuǎn)型已勢(shì)在必行。在此背景下，獨(dú)立學(xué)院以培養(yǎng)全面發(fā)展的應(yīng)用技術(shù)型人才為目標(biāo)，優(yōu)化各門課程的教學(xué)方法和手段，內(nèi)容與工程接軌，教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合。面對(duì)如此形勢(shì)，獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程教學(xué)面臨巨大的挑戰(zhàn)。

（一）學(xué)時(shí)受限

在獨(dú)立學(xué)院，理論力學(xué)課程教學(xué)面臨“學(xué)時(shí)少，內(nèi)容多”的尷尬局面。一方面，教師為了在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)大綱的要求，不斷壓縮有效授課課時(shí)，部分知識(shí)點(diǎn)無法展開甚至難以涉及，課堂上PPT完全取代板書的推導(dǎo)，節(jié)奏過快；另一方面，由于課堂信息量過大，講解過快，且缺乏相應(yīng)的習(xí)題課輔導(dǎo)，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)理解不夠，難以融會(huì)貫通，教學(xué)效果大打折扣。

（二）生源受限

獨(dú)立學(xué)院本身的生源質(zhì)量與一本和二本院校相比就存在差距，學(xué)生的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)較為薄弱。此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)上也不夠積極，很難真正做到課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)[3]。對(duì)于相關(guān)難題的解決基本上都靠任課教師的課堂講解，學(xué)生缺乏自主的思考，也很難做到舉一反三，導(dǎo)致聽課效率低，教學(xué)質(zhì)量不高。

（三）作業(yè)受限

為了保證和檢驗(yàn)教學(xué)效果，對(duì)于理論力學(xué)課程，教師在每節(jié)課后都會(huì)布置習(xí)題，但習(xí)題的數(shù)量和難度都有所限制。一方面，由于是大班上課，人數(shù)較多，如作業(yè)量較多的話，教師和學(xué)生的任務(wù)都較重；另一方面，由于生源質(zhì)量的限制，習(xí)題若難度過大，學(xué)生基本上都不做，或相互抄襲作業(yè)，以致學(xué)生并沒有真正掌握和領(lǐng)會(huì)解題方法和技巧，只是為了應(yīng)付教師檢查和獲得較高的平時(shí)成績(jī)。

以上問題，造成了獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程考試不及格率長(zhǎng)期居高不下，教學(xué)質(zhì)量受到一定的影響。

二、獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量提高途徑

面對(duì)嚴(yán)峻的教學(xué)形勢(shì)，筆者結(jié)合自身對(duì)土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了如下三點(diǎn)切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量的途徑。

（一）合理組織教學(xué)內(nèi)容，處理好與交叉課程內(nèi)容的銜接問題

從現(xiàn)行的教材中不難看出，理論力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容包含基礎(chǔ)和專題兩個(gè)部分?；A(chǔ)部分包含靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)；專題部分包含分析力學(xué)基礎(chǔ)、碰撞、機(jī)械振動(dòng)等內(nèi)容[4-5]。目前，對(duì)于大部分的獨(dú)立學(xué)院，理論力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容只涉及基礎(chǔ)部分，但這部分內(nèi)容與大學(xué)物理、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程內(nèi)容都有交叉的部分，在實(shí)際教學(xué)內(nèi)容組織中要處理好相互間的銜接問題。

靜力學(xué)部分，圍繞三個(gè)核心內(nèi)容進(jìn)行討論，即力矩與力偶、主矢與主矩、平衡條件與平衡方程[6]。其中，前面兩個(gè)內(nèi)容重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)力（滑移矢量）的概念，與中學(xué)物理中的相關(guān)概念要區(qū)分開，讓學(xué)生建立起矢量的意識(shí)，同時(shí)還應(yīng)重點(diǎn)講解剛體、力偶、主矢、主矩等中學(xué)物理中沒有涉及到的概念[7]。對(duì)于平衡問題，重點(diǎn)講解平衡的條件和平衡方程的應(yīng)用；對(duì)于靜定桁架部分，在課時(shí)少的情況下可以不涉及，因?yàn)楹罄m(xù)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程對(duì)靜定和非靜定桁架內(nèi)容會(huì)作詳細(xì)講解。

運(yùn)動(dòng)學(xué)部分，應(yīng)圍繞點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)和剛體的平面運(yùn)動(dòng)兩個(gè)核心內(nèi)容進(jìn)行講解。運(yùn)動(dòng)學(xué)內(nèi)容與相關(guān)課程交叉較少，但與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

動(dòng)力學(xué)部分，可以說是理論力學(xué)中最難學(xué)習(xí)的部分，而這部分內(nèi)容與大學(xué)物理、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)課程內(nèi)容均有交叉。對(duì)與大學(xué)物理課程交叉較多的三大普通定理部分（動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理和動(dòng)能定理），重點(diǎn)應(yīng)放在系統(tǒng)化的推進(jìn)和綜合運(yùn)用上，且應(yīng)與生活、工程實(shí)踐相結(jié)合。在此基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)增加達(dá)朗貝爾原理和虛位移原理的教學(xué)課時(shí)，一方面可以有效避免內(nèi)容的重復(fù)，同時(shí)給學(xué)生分析動(dòng)力學(xué)問題提供更有效的新方法；另一方面，這兩個(gè)原理在材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中均有非常重要的作用，在整個(gè)力學(xué)課程體系中起著重要的承前啟后的作用。

（二） 根據(jù)授課對(duì)象實(shí)際合理進(jìn)行教案設(shè)計(jì)

現(xiàn)在部分教師一味追求PPT多媒體教學(xué)，拋棄了傳統(tǒng)的教案設(shè)計(jì)和板書書寫的環(huán)節(jié)，或者將教案當(dāng)成PPT的打印版和教材內(nèi)容的摘抄，這是不對(duì)的。教案是教師不斷思考如何將書本知識(shí)通過課堂教學(xué)轉(zhuǎn)化為學(xué)生能力的過程和載體，教師應(yīng)該針對(duì)不同的授課對(duì)象認(rèn)真進(jìn)行教案設(shè)計(jì)，一個(gè)優(yōu)秀的教案對(duì)教師上好一門課有著重要的作用。

結(jié)合理論力學(xué)課程性質(zhì)和獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的實(shí)際，教師在進(jìn)行教案設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.語言嚴(yán)謹(jǐn)而生動(dòng)

理論力學(xué)本身具有較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚擉w系，因此，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮語言的嚴(yán)謹(jǐn)性，特別是針對(duì)特定的概念。不嚴(yán)謹(jǐn)和不準(zhǔn)確的表述會(huì)造成學(xué)生對(duì)理論理解的錯(cuò)誤或偏差，更為嚴(yán)重的是，這種不準(zhǔn)確表述如果初期得不到糾正，會(huì)逐漸成為“習(xí)慣”，教師自己卻很難發(fā)覺[8]。

此外，教案的語言要生動(dòng)，換句話說，要口語化、接地氣。如果在教案設(shè)計(jì)中一味追求理論性和概念性較強(qiáng)的書面語言，而不考慮學(xué)生的接受理解能力，難以收到理想的教學(xué)效果。因此，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋澈螅處熯€要結(jié)合自身的理解、感受、經(jīng)歷和生活積累，設(shè)計(jì)有利于學(xué)生理解的生動(dòng)鮮活的口語化內(nèi)容，維持課堂的活力。

2.內(nèi)容取舍要得當(dāng)

在進(jìn)行教案設(shè)計(jì)時(shí)，切忌堆砌教材內(nèi)容，應(yīng)突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，并將難點(diǎn)和重點(diǎn)區(qū)分開來，時(shí)間安排上對(duì)重點(diǎn)進(jìn)行傾斜，嚴(yán)格執(zhí)行大綱的教學(xué)安排，不能不分主次地將所有內(nèi)容都作講解或只簡(jiǎn)略講解。在例題的選擇上要具有代表性和針對(duì)性，反映課程的重點(diǎn)。同時(shí)例題在問題的設(shè)計(jì)上可以逐步深入，使其具有一定的可拓展性和可討論性，以便培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，活躍課堂的氣氛。

3.板書適當(dāng)且適量

現(xiàn)在大部分獨(dú)立學(xué)院課程都要求多媒體教學(xué)。對(duì)理論力學(xué)課程而言，由于電子課件的使用，大部分信息直接顯示在PPT投影上，信息量大，切換快，學(xué)生缺乏相應(yīng)的理解時(shí)間，甚至感到記筆記的時(shí)間都不夠。因此，在教案設(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行板書，放緩課堂教學(xué)節(jié)奏，給學(xué)生一定的接受時(shí)間和空間。但板書也應(yīng)適量，不宜過多過雜，避免直接摘抄PPT上的內(nèi)容，最好可以做到與其相輔相成。

（三） 課程教學(xué)應(yīng)環(huán)環(huán)相扣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

對(duì)于一篇好的文章，開頭要像“虎頭”一樣炫麗精彩，才能引發(fā)讀者看下去的沖動(dòng)；文章的主體內(nèi)容要像“豬肚”一樣飽滿充實(shí)，讀者才會(huì)覺得有血有肉，不會(huì)感到空寡無味；文章的結(jié)尾要像“豹尾”一樣剪短有力、耐人尋味，才會(huì)讓讀者覺得意味深長(zhǎng)。同樣，一門理想的課程教學(xué)，教師也應(yīng)做到“虎頭、豬肚、豹尾”，以引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，思考的欲望，才能真正提高教學(xué)效果。

1.“虎頭”——緒論要精彩，印象要深刻

課程的“虎頭”便是緒論，是學(xué)生和教師互相交流和了解的第一課，它直接影響學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣和對(duì)教師的第一印象，教師應(yīng)充分準(zhǔn)備，力求精彩生動(dòng)。但是，很多教師往往對(duì)緒論重視不夠，有的輕描淡寫，有的只講紀(jì)律要求，有的甚至跳過直奔主題，嚴(yán)重影響學(xué)生聽課的欲望和興趣。

對(duì)理論力學(xué)課程的緒論部分，可以先共鳴，然后看發(fā)展，緊接著回到現(xiàn)實(shí)，最后按課程順序推進(jìn)教學(xué)，步步深入，環(huán)環(huán)相扣。共鳴指先從高中所學(xué)的牛頓三定律引出，讓學(xué)生知道課程的理論基礎(chǔ)，舒緩學(xué)生的畏難情緒；然后，從宏觀上講解漫長(zhǎng)的力學(xué)發(fā)展歷程，讓學(xué)生知道亞里士多德、阿基米德、伽利略、牛頓等力學(xué)巨匠們?nèi)绾翁剿靼l(fā)現(xiàn)力學(xué)真理，感受力學(xué)的魅力；接下來，回到現(xiàn)實(shí)，介紹當(dāng)前發(fā)生的與力學(xué)相關(guān)的一些重大科技事件中涉及的關(guān)鍵力學(xué)問題，讓學(xué)生感受到力學(xué)發(fā)展到今天，不管是理論上還是方法上都仍然在深化和拓展中；最后，回到課程，論述理論力學(xué)就是將工程問題簡(jiǎn)化為力學(xué)模型，然后用數(shù)學(xué)的方法對(duì)模型進(jìn)行求解，對(duì)工程設(shè)計(jì)起著重要的作用。

2.“豬肚”——生活、工程實(shí)踐伴課行

理論力學(xué)課程的“豬肚”就是課程的主要內(nèi)容。如果只講定理和公式，這樣只能使課程學(xué)習(xí)更加無味。應(yīng)主要結(jié)合生活和工程實(shí)踐，豐富教學(xué)的內(nèi)容，拓展課程的實(shí)用性。為此，在理論力學(xué)課程教學(xué)中，教師平時(shí)應(yīng)注意搜集和積累一些古今中外與理論力學(xué)有關(guān)的趣話和事例，對(duì)生活和工程中的問題加以總結(jié)提煉，適時(shí)適量地運(yùn)用到課程教學(xué)過程中。這樣，不但能激發(fā)學(xué)生對(duì)所學(xué)基本理論的學(xué)習(xí)興趣，還能讓學(xué)生學(xué)會(huì)從不同角度、不同層次出發(fā)，剖析和解決工程問題，培養(yǎng)學(xué)生多元化的工程觀，提升學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)可度和對(duì)自我的認(rèn)同感[9]。

例如，在講解靜力學(xué)的基本定理——二力平衡定理時(shí)，可以適當(dāng)引入生活中的輪盤抽獎(jiǎng)為什么可以保證公平性的原因；在講解合成運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以引入生活中看到雨點(diǎn)垂直落地而在車上看到的卻是雨點(diǎn)迎面而來的現(xiàn)象；在講解動(dòng)量矩守恒定理時(shí)，可以播放跳水運(yùn)動(dòng)員比賽的視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么運(yùn)動(dòng)員空中翻轉(zhuǎn)時(shí)要抱膝，而入水時(shí)卻要伸展身體。

3.“豹尾”——鏗鏘有力搭橋梁

在獨(dú)立學(xué)院，理論力學(xué)課程的“豹尾”往往是達(dá)朗貝爾原理和虛位移原理。在實(shí)際教學(xué)中，這部分本應(yīng)是“豹尾”的內(nèi)容，卻往往變成了“蛇尾”。一方面，教師為了應(yīng)對(duì)期末考試，對(duì)相應(yīng)的課時(shí)進(jìn)行壓縮，以預(yù)留較多的考試答疑時(shí)間；另一方面，部分教師認(rèn)為這部分內(nèi)容在材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中會(huì)講解，理論力學(xué)課程就沒有必要過多過深地涉及。事實(shí)上，理論力學(xué)課程是材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的基礎(chǔ)，應(yīng)該發(fā)揮其“啟后”的作用，為學(xué)生搭建通向這兩門課程的橋梁。如若只是草草了事，不僅不能讓學(xué)生真正領(lǐng)會(huì)理論力學(xué)的魅力，也會(huì)導(dǎo)致理論力學(xué)課程在力學(xué)課程群建設(shè)中失去其應(yīng)有的地位和作用。

三、結(jié)語

獨(dú)立學(xué)院理論力學(xué)課程教學(xué)的難度很大，本文總結(jié)探討了教學(xué)實(shí)踐中的一些方法，在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和活躍課堂氣氛等方面取得了一定的效果。但要真正提高獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，還需要經(jīng)過長(zhǎng)期不斷的實(shí)踐、摸索和改革，更需要教師們的共同努力。

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（編輯 王 宣）