普通二本院校理論力學(xué)課程教學(xué)改革的探索

翟誠　孔祥清　賈艷東　曲艷東

摘要：《理論力學(xué)》是理工科院校普遍開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。針對(duì)由于其課程抽象性和理論性極強(qiáng)，解題方法極具靈活性和多樣性的特點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課時(shí)感覺吃力，進(jìn)而降低學(xué)習(xí)積極性的問題，結(jié)合普通二本院校的學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段以及考核方式三個(gè)方面提出了具體的改革措施。

關(guān)鍵詞：理論力學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)改革；能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）16-0122-02

《理論力學(xué)》是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)，是普通高校理工科專業(yè)如機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、土木建筑工程、車輛工程等專業(yè)必須開設(shè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，在后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)中起著承前啟后的作用。其課程特點(diǎn)是理論性和抽象性極強(qiáng)，解題方法極具靈活性和多樣性。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，對(duì)于課堂所講內(nèi)容不太容易理解和接受，在做習(xí)題的時(shí)候，常常感到比較吃力。這些情況極大地降低了學(xué)生學(xué)習(xí)《理論力學(xué)》的積極性。

近年來隨著普通高校的擴(kuò)招，導(dǎo)致生源質(zhì)量的參差不齊，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力正在下降，尤其對(duì)于普通二本院校來說，這種情況更加明顯。主要表現(xiàn)在：①一些本來學(xué)習(xí)積極性就不高的學(xué)生，當(dāng)感覺聽不懂的時(shí)候干脆就放棄了；②為了應(yīng)付老師的檢查和平時(shí)成績的考核，課后作業(yè)抄襲完成，到真正考試時(shí)成績?nèi)匀徊焕硐?；③學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有限，對(duì)于所學(xué)的知識(shí)，感覺內(nèi)容繁雜，理不出頭緒；④平時(shí)學(xué)習(xí)目的不明確，對(duì)于知識(shí)點(diǎn)掌握不牢，考試時(shí)靠突擊過關(guān)，其實(shí)根本沒有做到對(duì)知識(shí)的理解和掌握。因此，對(duì)《理論力學(xué)》進(jìn)行教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以便獲得良好的教學(xué)效果，一直是任課教師面臨的現(xiàn)實(shí)問題。本文結(jié)合筆者近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)普通二本院校理工科專業(yè)開設(shè)的《理論力學(xué)》課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

1.緒論部分。緒論部分包含了《理論力學(xué)》的研究對(duì)象和研究內(nèi)容、研究方法和學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的三部分內(nèi)容。這部分內(nèi)容的講解效果直接決定了學(xué)生對(duì)本門課的基本認(rèn)識(shí)和將來的學(xué)習(xí)態(tài)度。因此，在緒論的講解過程中，應(yīng)針對(duì)學(xué)生所學(xué)的專業(yè)，適當(dāng)引入一些與其專業(yè)相關(guān)的工程實(shí)例，并結(jié)合這些工程實(shí)例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)也讓他們認(rèn)識(shí)該課程在后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及在未來工作中的重要性。例如，對(duì)于土木類專業(yè)的學(xué)生，可以引入陽臺(tái)的固定端約束、桁架的應(yīng)用等工程實(shí)例。而對(duì)于機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，可以引入曲柄連桿機(jī)構(gòu)、振動(dòng)頻率分析等一些常見的工程實(shí)例。

2.靜力學(xué)部分。靜力學(xué)主要研究的是受力物體平衡時(shí)作用力應(yīng)滿足的條件，同時(shí)也研究物體的受力分析和力系的等效替換和簡化等。簡單總結(jié)，這部分內(nèi)容的研究對(duì)象就是“力”。針對(duì)靜力學(xué)中與《大學(xué)物理》重復(fù)的內(nèi)容，如物體的受力分析、二力平衡條件和力的平行四邊形法則等內(nèi)容可以略講或直接給出結(jié)論。而對(duì)于新介紹的一些與工程實(shí)際緊密聯(lián)系的約束類型、力系的等效替換和簡化以及各種力系的平衡條件等則要重點(diǎn)講解。例如，針對(duì)機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，可以介紹一些工程實(shí)際中常用的圓柱鉸鏈、徑向軸承、止推軸承等約束的受力分析和通過列平衡方程進(jìn)行約束力求解。而對(duì)于土木類專業(yè)的學(xué)生，則可以討論一些與建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)的約束，如橋梁和樓板的靜力平衡計(jì)算以及桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算等，尤其是桁架的內(nèi)力計(jì)算為將來《結(jié)構(gòu)力學(xué)》的學(xué)習(xí)也打下了基礎(chǔ)。

3.運(yùn)動(dòng)學(xué)部分。運(yùn)動(dòng)學(xué)部分只是單純從幾何的角度來研究物體的運(yùn)動(dòng)，而不考慮引起物體運(yùn)動(dòng)的物理原因。因此，這部分內(nèi)容的研究對(duì)象就是“運(yùn)動(dòng)”。運(yùn)動(dòng)學(xué)中與《大學(xué)物理》重復(fù)的內(nèi)容如點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛體的簡單運(yùn)動(dòng)等可以簡略地講，重點(diǎn)應(yīng)放在點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)和剛體的平面運(yùn)動(dòng)上。其中在點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)中，首先應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生掌握在不同參考系下，進(jìn)行點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡分析的能力，然后以此為基礎(chǔ)進(jìn)行速度和加速度的分析。而對(duì)于剛體平面運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，應(yīng)注重剛體平面運(yùn)動(dòng)最終簡化為平面圖形在其自身平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的推導(dǎo)，讓學(xué)生理解和掌握體的運(yùn)動(dòng)如何簡化為面的運(yùn)動(dòng)這樣一個(gè)思維的轉(zhuǎn)變。

4.動(dòng)力學(xué)部分。動(dòng)力學(xué)部分研究的是受力物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系，也就是說這部分的研究內(nèi)容是“力+運(yùn)動(dòng)”。該部分內(nèi)容的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)方程、動(dòng)量定理等在《大學(xué)物理》甚至于高中物理中都已經(jīng)有過介紹，這部分內(nèi)容可以略講。而對(duì)于質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理、質(zhì)點(diǎn)系相對(duì)于質(zhì)心的動(dòng)量矩定理、動(dòng)能定理以及普遍定理的綜合應(yīng)用可詳細(xì)講解。達(dá)朗貝爾原理和虛位移原理屬于分析力學(xué)的范疇，提示學(xué)生達(dá)朗貝爾原理提供了一種求解動(dòng)力學(xué)問題的新思路即將動(dòng)力學(xué)問題在求解形式上轉(zhuǎn)化為靜力平衡方程來求解，而虛位移原理則是應(yīng)用功的概念來求解靜力學(xué)問題。

二、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師一直處于主動(dòng)地位，負(fù)責(zé)把知識(shí)傳授給學(xué)生，學(xué)生只是被動(dòng)地接受所學(xué)的知識(shí)。而按照高等學(xué)校創(chuàng)新與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，不能讓學(xué)生成為“復(fù)印機(jī)”，一遍遍地復(fù)制老師所講的知識(shí)，自己不主動(dòng)動(dòng)腦思考為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果，怎么得到的結(jié)果，而應(yīng)注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。因此，教師在教學(xué)過程中應(yīng)采用一些方法來積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生作為學(xué)習(xí)知識(shí)的主體，激勵(lì)他們主動(dòng)去思考問題、解決問題，以此來提高他們學(xué)習(xí)知識(shí)的主動(dòng)性和解決問題的能力?？梢圆捎萌缦路椒ā?/p>

1.采用傳統(tǒng)板書和多媒體課件相結(jié)合的方式。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)完全可以融入到課堂教學(xué)中，可以將一些課程內(nèi)容制作成PPT和動(dòng)畫的形式進(jìn)行講解。如在靜力學(xué)中，對(duì)于圓柱鉸鏈約束的介紹，可以制作成兩個(gè)帶孔構(gòu)件和一個(gè)螺栓鏈接的動(dòng)畫過程，使學(xué)生可以直觀地看到這種約束的構(gòu)成以及約束力的推導(dǎo)。而在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，可以通過動(dòng)畫演示點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)和剛體的平面運(yùn)動(dòng)過程，以及運(yùn)動(dòng)過程中點(diǎn)的軌跡，對(duì)于那些想象不出來運(yùn)動(dòng)形式和軌跡的學(xué)生，這種動(dòng)畫的演示能夠加深他們對(duì)問題的理解。但與此同時(shí)應(yīng)該避免多媒體教學(xué)帶來的換屏較快，學(xué)生跟不上講課速度的弊端，因此多媒體課件只能作為輔助工具，重要的公式推導(dǎo)以及例題、習(xí)題的講解還是應(yīng)該以板書為主。

2.探索采用討論式、啟發(fā)式的全新教學(xué)模式。為了發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主觀能動(dòng)作用，提高他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性?？刹捎谜n前預(yù)習(xí)即每堂課的結(jié)束前，留出5分鐘時(shí)間布置下次課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并以思考題的形式提出與下節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的問題。讓學(xué)生帶著問題去自學(xué)，初步了解基本概念、知識(shí)難點(diǎn)和重點(diǎn)。然后課上討論提出的問題，結(jié)合本次課的理論知識(shí)，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生去求解問題，得出結(jié)論。這種教學(xué)模式，一方面加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，另一方面也發(fā)揮了他們?cè)趯W(xué)習(xí)中的主觀能動(dòng)作用。

3.任課教師對(duì)教案的準(zhǔn)備。教案是教師將知識(shí)通過課堂傳授給學(xué)生的載體，不能是單純的PPT的打印或者是對(duì)教材內(nèi)容的簡單抄錄。每次課前，教師應(yīng)該按照大綱要求書寫一份本次課的教案，提煉出本次課內(nèi)容的知識(shí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，在授課過程中，有意識(shí)地對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)部分進(jìn)行耐心細(xì)致地講解。并結(jié)合學(xué)生的專業(yè)，選擇一些與工程實(shí)際聯(lián)系比較密切的例題、習(xí)題。

4.建立良好的輔導(dǎo)答疑制度。鑒于理論力學(xué)解題方法的靈活性和多樣性以及學(xué)科內(nèi)容的抽象性，學(xué)生在課后學(xué)習(xí)的過程中，會(huì)明顯感覺吃力。因此，建立每周兩次的輔導(dǎo)答疑制度，對(duì)學(xué)生在完成課后作業(yè)以及課后復(fù)習(xí)過程中遇到的問題及時(shí)進(jìn)行解決，排除疑問。提高學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)容的吸收速度和理解深度。尤其對(duì)于那些平時(shí)課堂表現(xiàn)不太積極的學(xué)生不能做到放手不管，而是每次都指定幾人專門去找老師答疑，督促他們學(xué)習(xí)。

三、考核方式的改革

傳統(tǒng)的對(duì)于《理論力學(xué)》這門課的考核方式都是期末卷面成績和平時(shí)成績的加權(quán)求和。而一些教師對(duì)于平時(shí)成績的評(píng)定，一般都是通過上課出勤和作業(yè)完成與否來評(píng)定的。這樣的考核方式是存在弊端的，并不能檢查出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因此，必須對(duì)傳統(tǒng)的考核方式進(jìn)行改革，建立細(xì)致的考核制度以便隨時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。建議采取如下的考核方式：①將課后作業(yè)的完成質(zhì)量作為平時(shí)成績的一項(xiàng)考核標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)入平時(shí)成績。每周在上課時(shí)隨機(jī)收取一次作業(yè)本，根據(jù)作業(yè)的完成質(zhì)量給定平時(shí)成績。②將課堂測驗(yàn)作為平時(shí)成績的一項(xiàng)考核標(biāo)準(zhǔn)。每兩星期舉行一次短小精悍的課堂測驗(yàn)，可在10～15分鐘完成，重點(diǎn)放在學(xué)生對(duì)基本概念和理論的理解上。③增加期中考試。在平時(shí)考核和期末閉卷考試的基礎(chǔ)上，在每學(xué)期的期中階段增加期中考試，采取和期末考試一樣的閉卷形式，將期中考試的成績以加權(quán)平均的形式計(jì)入總成績。

四、結(jié)語

《理論力學(xué)》的教學(xué)改革是一個(gè)不斷實(shí)踐探索的過程，為適應(yīng)新時(shí)期普通高校人才培養(yǎng)的要求，對(duì)課程的要求應(yīng)重視理論聯(lián)系實(shí)際，將知識(shí)傳授和能力的培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來。

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